الحمض والقاعدة عند أرهينيوس

الحمض عند أرهينيوس هو أي مادة تساهم بأيونات الهيدروجين (H + ) في المحلول.

أما القاعدة عند أرهينيوس هي أي مادة تساهم بأيونات الهيدروكسيد (OH – ) في المحلول.

كان هذا التعريف الذي استخدمه أرهينيوس هو نتيجة البحث المبكر الذي أجراه سفانتي أرينيوس الذي كانت أطروحة الدكتوراه لعام 1884 التي كانت تتعلق بتفكك الإلكتروليتات ، أكسبه هذا البحث والتحليل في النهاية جائزة نوبل في الكيمياء عام 1903.

إن تعريف أرهينيوس الذي يعود إلى قرن من الزمان هو في الواقع التعريف الذي سيحصل عليه المرء عندما يتجول ويسأل طاقم طبي عشوائي لتحديد ماهية الحمض، يتم تعزيز هذا المفهوم من خلال نظام التعليم الذي يصر على ذلك :

HA → H + + A –

هذا ، وفقًا لمؤلف واحد على الأقل ، هو فشل من جانب نظام التعليم، التعريف عفا عليه الزمن وهناك حجة جيدة بأنه لا ينبغي استخدامه بعد الآن لتسميم العقول الحساسة لطلاب الكيمياء ، على الرغم من أن المفهوم كان صحيحًا بالنسبة لمعظم الأحماض والقواعد المعروفة في ذلك الوقت ، حتى في وقت مبكر من تاريخه كان هناك قلق من أنه تعريف غير مرضٍ.

مشاكل في تعريفات أرهينيوس للأحماض والقواعد

يجب الاعتراف بالعديد من المشكلات المتعلقة بالتعريف ، بحيث قد يواجه السخرية الشعبية ، ومن خلال السخرية يتم استبداله بتعريف أكثر قوة ومن ضمن هذه المشاكل:

لأن أيونات الهيدروجين وهمية إلى حد كبير

، خلافًا للاعتقاد الشائع ، فإن أيونات الهيدروجين ليست مكونًا حقيقيًا للحل ، من المؤكد أن لقطة سريعة للماء قد تكشف عن بعض البروتونات الكامنة بين الجزيئات ، ومع ذلك ، فإن تقارب البروتون لـ H 2 O ضخم – حوالي 700 kJ / mol – مما يعني أن اتحاد H + و H 2 O ، تشكيل “أيون الهيدرونيوم” ، H 3 O + ، يفضله بشكل كبير قوانين الديناميكا الحرارية ، لذلك فإن البروتون نادر في محلول مائي ، حيث يتم امتصاصه على الفور ، هذا ما وصفه لوري في

نظرية برونستد لوري

بأنه “ممانعة شديدة لنواة الهيدروجين لقيادة حياة منعزلة”. قام فريق من مدرسي الكيمياءنشروا قيمة تقدر التركيز الحقيقي لـ H + ، والتي أبلغوا أنها في نطاق 10-130 مول / لتر.
يجب أن يلعب المذيب دورًا،

لا يأخذ نموذج أرهينيوس في الاعتبار أي محلول آخر غير المائي ، المذيب هو مجرد خلفية غير مرئية للمعادلات ، ومع ذلك ، من الواضح أن إذابة مادة حمضية في مذيب بخصائص غريبة مثل الكيروسين أو الهيليوم السائل ، سوف ينتج عنه محلول ذو حموضة مختلفة عند مقارنته بالماء.
تتفكك الأملاح إلى محاليل غير محايدة،

A تذويب الملح في الماء should- وفقا لأرينيوس – تثير في التوصل إلى حل محايد تماما، كما لا H + ولا OH – يجري ساهم ، ولكن هذا ليس هو الحال ، على سبيل المثال الأملاح التي تحتوي على الأنيونات المشتقة من الأحماض الضعيفة تشكل الحلول الأساسية.

الحمض عبارة عن مادة يمكن إزالة البروتون منها ،

القاعدة هي مادة يمكنها إزالة البروتون من الحمض ،

يحدد التعريف باختصاره إلى جوهره أن الحمض موجود فقط كحمض بالنسبة إلى القاعدة ، والعكس صحيح ، تم التوصل إلى هذا التعريف في وقت واحد إلى حد ما في عام 1923 من قبل هذين الباحثين.

الحمض والقاعدة عند برونستد ولوري

كتب برونستد مقالًا يعلن فيه عن آرائه حول التفسيرات النظرية للأحماض والقواعد ، بينما كتب لوري رسالة طويلة إلى محرر مجلة The Journal of the Society of Chemical Industry ، يغني فيها تفرد الهيدروجين.

يكمن تفوق هذا التعريف على تعريف أرهينيوس السابق في تجنبه لعبثية التفكك ، لا يُدعى أي شخص في أي مرحلة للاعتقاد بأن محلول أحادي المولي من حمض الهيدروكلوريك يحتوي على مول واحد من البروتونات ، يدور حوله بحثًا عن الجلد ليذوب ، بدلاً من ذلك ، ينقل الحمض البروتون إلى جزيء آخر يعمل كقاعدة أي متقبل للبروتون ، المعاملة بالسرعة التي تسمح بها قوانين الفيزياء ، والبروتونات موجودة فقط في عزلة لفترة زمنية قصيرة بشكل مثير للسخرية.

يسمح هذا أيضًا بدمج المذيب في المعادلة ، كمشارك أساسي أو حمضي هكذا:

HA + H 2 O → H 3 O + + A –

وبالتالي ، فإن حمض HA يحتوي في الواقع على قاعدة مترافقة ، أي A – الذي يحتفظ بالبروتون في حالة عدم وجود مذيب ، الماء في هذه المعادلة ، كونه مذيبًا ، يعمل كقاعدة أكثر قوة ، حيث يزيل البروتون من الحمض ، يعتبر اقتران القاعدة والحمض مفهومًا رئيسيًا لهذا النموذج ، والذي نجا من النموذج الفعلي – اليوم ، يمكننا وصف اللاكتات في محلول هارتمان كقاعدة مقترنة لحمض اللاكتيك.

وهكذا تفتح النظرية إمكانية وجود مواد برمائية ، أي تلك التي قد تتبرع بالبروتونات أو تقبلها.

مشاكل مع تعريف برونستد ولوري للأحماض والقواعد

على الرغم من أنه شائع ومناسب لأغراض الطب بجانب السرير ، إلا أن هذا التعريف لا يزال غير مرضٍ لنوع الشخص الذي يقرأ عرضًا الكيمياء البحتة والتطبيقية ، فهناك عدة أسباب لذلك وهي :

ليس للنظرية تعريف للحياد،

في تعريف أرينيوس القديم من الأحماض والقواعد، على الأقل هل يمكن أن تجعل الادعاء بأن الحل هو محايد عندما تركيز H + الأيونات هو نفسه كما تركيز OH – الأيونات ، كان هذا تعريفًا مرضيًا جدًا للحياد – كميات متساوية من الحمض والقاعدة ، مع تخليهم عن تركيزات البروتون ،وفي

نظرية برونستد لوري

تمكنوا من الوصول إلى هذا التعريف.
لا تزال النظرية تهتم بحركة البروتونات ،

على الرغم من أنه لم يعد مهتمًا بوصف أسراب كاملة من البروتونات ، فلا يزال هناك اعتماد على البروتونات التي تتبادل شركاء الرقص ، هذا لا يفسر سلوك المواد المذابة “ابروتوني” مثل CO 2 أو SO 2 ، التي تتصرف كما الأحماض على الرغم من عدم وجود بروتون للتبرع ، بعض هذه لا تتطلب حتى حلًا للتفاعل على سبيل المثال ، CaO + SO 3 → CaSO 4 يحدث في حالة عدم وجود مذيب.
لا تزال النظرية تفضل المذيبات القطبية ،

المذيبات غير القطبية ، التي لا تهتم تمامًا بالمشاركة في الألعاب المتعلقة بالبروتون ، مستثناة من هذا التعريف ، وهكذا ، يفشل النموذج في شرح ما يحدث للحمض المذاب في الأسيتون.

في عام 1923 ،في وقت قريب من نشر برونستد و لوري ، كتب جيلبرت نيوتن لويس: ” لقد اعتدنا على استخدام الماء كمذيب ، وكثيراً ما تقتصر بياناتنا على تلك التي يتم الحصول عليها في المحاليل المائية ، لدرجة أننا كثيرًا ما نعرّف الحمض أو القاعدة على أنها مادة يعطي محلولها المائي ، على التوالي ، تركيزًا أعلى من أيون الهيدروجين أو أيون الهيدروكسيد من الماء النقي ، هذا تعريف من جانب واحد. “

أدت اعتراضات لويس على إهمال المذيبات الأولية إلى تعريف أكثر تعقيدًا ، والذي أصبح جنبًا إلى جنب مع نموذج برونستد و لوري مدمجًا في ذخيرة الكيمياء الحديثة. [1]