جهاز قياس تركيز الأحماض والقلويات عبر الإنترنت SJG-2083CS

في الماء النقي، تفقد نسبة صغيرة من الجزيئات ذرة هيدروجين واحدة من بنية الماء (H2O)، في عملية تُسمى التفكك. وبالتالي، يحتوي الماء على عدد قليل من أيونات الهيدروجين (H+) وأيونات الهيدروكسيل المتبقية (OH-).

هناك توازن بين التكوين والتفكك المستمر لنسبة صغيرة من جزيئات الماء.

تتحد أيونات الهيدروجين (OH-) في الماء مع جزيئات الماء الأخرى لتكوين أيونات الهيدرونيوم (H3O+)، والتي تُسمى عادةً أيونات الهيدروجين. ولأن أيونات الهيدروكسيل والهيدرونيوم هذه في حالة توازن، فإن المحلول ليس حمضيًا ولا قلويًا.

الحمض هو مادة تمنح أيونات الهيدروجين إلى المحلول، في حين أن القاعدة أو القلوية هي مادة تأخذ أيونات الهيدروجين.

جميع المواد التي تحتوي على الهيدروجين ليست حمضية، إذ يجب أن يكون الهيدروجين موجودًا في حالة يسهل إطلاقه، على عكس معظم المركبات العضوية التي تربط الهيدروجين بذرات الكربون ارتباطًا وثيقًا. وبالتالي، يُساعد الرقم الهيدروجيني (pH) في تحديد قوة الحمض من خلال إظهار عدد أيونات الهيدروجين التي يُطلقها في المحلول.

حمض الهيدروكلوريك حمض قوي لأن الرابطة الأيونية بين أيونات الهيدروجين والكلوريد قطبية، مما يسهل ذوبانه في الماء، مُولِّدًا العديد من أيونات الهيدروجين، مما يجعل المحلول حامضيًا للغاية. ولهذا السبب، يتميز بانخفاض درجة الحموضة (pH) لديه. كما أن هذا النوع من التفكك في الماء مفيد جدًا من حيث اكتساب الطاقة، ولذلك يحدث بسهولة.

الأحماض الضعيفة هي مركبات تُعطي الهيدروجين ولكن ليس بسهولة، مثل بعض الأحماض العضوية. حمض الأسيتيك، الموجود في الخل، على سبيل المثال، يحتوي على نسبة عالية من الهيدروجين، ولكن في مجموعة أحماض كربوكسيلية، مما يُبقيه في روابط تساهمية أو غير قطبية.

ونتيجة لذلك، فإن ذرة هيدروجين واحدة فقط تكون قادرة على مغادرة الجزيء، وحتى مع ذلك، لا يتم الحصول على قدر كبير من الاستقرار من خلال التبرع بها.

تستقبل القاعدة أو القلوي أيونات الهيدروجين، وعند إضافتها إلى الماء، فإنها تمتص أيونات الهيدروجين المتكونة من تفكك الماء بحيث يتحول التوازن لصالح تركيز أيونات الهيدروكسيل، مما يجعل المحلول قلويًا أو قاعديًا.

من الأمثلة على القواعد الشائعة هيدروكسيد الصوديوم، أو الغسول، المستخدم في صناعة الصابون. عند وجود حمض وقلوي بتركيزات مولية متساوية تمامًا، تتفاعل أيونات الهيدروجين والهيدروكسيل بسهولة مع بعضها البعض، منتجةً ملحًا وماءً، في تفاعل يُسمى المعادلة.