مقياس تركيز الأحماض والقلويات عبر الإنترنت SJG-2083CS

في الماء النقي، يفقد جزء صغير من الجزيئات ذرة هيدروجين واحدة من بنية H2O، في عملية تسمى التفكك. وبالتالي، يحتوي الماء على عدد قليل من أيونات الهيدروجين، H+، وأيونات الهيدروكسيل المتبقية، OH-.

يوجد توازن بين التكوين المستمر وتفكك نسبة صغيرة من جزيئات الماء.

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

الحمض هو مادة تمنح أيونات الهيدروجين في المحلول، بينما القاعدة أو القلوي هو مادة تمتص أيونات الهيدروجين.

ليست كل المواد التي تحتوي على الهيدروجين حمضية، إذ يجب أن يكون الهيدروجين موجودًا في حالة يسهل إطلاقها، على عكس معظم المركبات العضوية التي يرتبط فيها الهيدروجين بذرات الكربون بقوة شديدة. لذا، يساعد الرقم الهيدروجيني (pH) في تحديد قوة الحمض من خلال بيان عدد أيونات الهيدروجين التي يطلقها في المحلول.

حمض الهيدروكلوريك حمض قوي لأن الرابطة الأيونية بين أيوني الهيدروجين والكلوريد قطبية، مما يسهل ذوبانها في الماء، مُنتجةً العديد من أيونات الهيدروجين، وبالتالي يصبح المحلول شديد الحموضة. ولهذا السبب يتميز بانخفاض درجة حموضته (pH). كما أن هذا النوع من التفكك في الماء مُفضل جدًا من حيث الطاقة المكتسبة، ولذلك يحدث بسهولة.

الأحماض الضعيفة هي مركبات تمنح الهيدروجين ولكن ليس بسهولة، مثل بعض الأحماض العضوية. حمض الأسيتيك، الموجود في الخل، على سبيل المثال، يحتوي على الكثير من الهيدروجين ولكن في مجموعة حمض الكربوكسيل، التي تربطه بروابط تساهمية أو غير قطبية.

ونتيجة لذلك، فإن ذرة هيدروجين واحدة فقط قادرة على مغادرة الجزيء، وحتى مع ذلك، لا يتم اكتساب الكثير من الاستقرار من خلال التبرع بها.

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

من الأمثلة على القواعد الشائعة هيدروكسيد الصوديوم، أو الصودا الكاوية، المستخدمة في صناعة الصابون. عندما يتواجد حمض وقلوي بتراكيز مولية متساوية تمامًا، تتفاعل أيونات الهيدروجين والهيدروكسيل بسهولة مع بعضها البعض، منتجةً ملحًا وماءً، في تفاعل يُسمى التعادل.