المحاليل الحمضية والقلوية والمتعادلة

بعض المواد حمضية. مثل عصير الليمون. وهناك مواد معاكسة للأحماض، مثل هذا المسحوق، الذي يمكن استخدامه كمنظف لأنابيب الصرف: هيدروكسيد الصوديوم. معاكس الحمض يسمى بالقاعدة. المحاليل المائية للقواعد تسمى بالمحاليل القاعدية، أو، المحاليل القلوية. عندما نقول أن شيئا ما حمضي أو قلوي، فهذا يعد قياسا لعدد أيونات الهيدروجين في المحلول. المحاليل الحمضية بها الكثير من أيونات الهيدروجين في كل لتر، بينما المحاليل القلوية بها القليل من أيونات الهيدروجين في كل لتر، لحظة، ماذا يعني هذا؟ الكثير والقليل من أيونات الهيدروجين مقارنة بماذا؟ أين الحد الفاصل بين "كثير" و"قليل"؟ نقارن المحلول بالماء النقي. إن كان هناك من أيونات الهيدروجين عدد أكبر من الموجودة في نفس الكمية من الماء النقي، يكون المحلول حمضيا، وإن كان هناك من أيونات الهيدروجين عدد أقل مقارنة بالماء النقي، يكون المحلول قلويا. ماذا تعني بـ"أيونات الهيدروجين في الماء النقي"؟ إن كان نقيا، فلن يحتوي إلا على H2O، ولا يفترض أن توجد به أي أيونات، صحيح؟ بلى، سيوجد القليل، أنظري: كل جزيئات الماء تقريبا تبدو هكذا. ذرة أكسجين وذرتا هيدروجين. لكن عددا قليلا من جزيئات الماء ستنقسم، هكذا. يحدث هذا لجزيء واحد فقط من كل ستمائة مليون جزيء. لكن هذا يعني وجود عدد ضئيل من أيونات الهيدروجين دائما، حتى في الماء النقي. هذا ما نقارن به المحلول لمعرفة ما إن كان حمضيا أم قلويا. المحلول الذي يحتوي على أيونات هيدروجين أكثر من الماء النقي يكون حمضيا، والمحلول الذي يحتوي على أيونات هيدروجين أقل من الماء النقي يكون قلويا. إذا كنا في المنتصف تماما، أي لدينا نفس العدد من أيونات الهيدروجين التي في الماء النقي، نقول أن المحلول متعادل، وهناك طريقة أخرى لوصف المحلول المتعادل. لننظر إلى جزيء الماء ثانية. كل جزيء ماء ينقسم لا يشكل أيون هيدروجين فحسب، فالجزء الآخر من الجزيء المنقسم أيضا يصبح أيونا، مُكونا من الأكسجين والهيدروجين. هذا يسمى بأيون الهيدروكسيد، OH سالب. هذا يعطينا طريقة أخرى لتحديد ما إن كان المحلول حمضيا أم قلويا أم متعادلا. لكل أيون هيدروجين متحرر في الماء النقي، يتكون نفس العدد بالضبط من أيونات الهيدروكسيد. هذا يعني أن الماء النقي به عدد متساو من أيونات الهيدروجين وأيونات الهيدروكسيد. المحلول الحمضي يكون به عدد أيونات الهيدروجين أكبر من عدد أيونات الهيدروكسيد. المحلول القلوي يكون به OH سالب أكثر من H موجب. ماذا يحدث إن خلطنا المحلول الحمضي مع القلوي؟ هل سيصبح المحلول الناتج حمضيا وقلويا في نفس الوقت؟ لنرى. إذا خلطنا الكمية المناسبة تماما من كلا المحلولين، فسيحتوي الخليط على نفس العدد من نوعي الأيونات، وطبقا لتعريفنا، فعندما يتساوى عدد أيونات الهيدروجين مع أيونات الهيدروكسيد يكون المحلول متعادلا. نقول أن المحلولين الحمضي والقلوي قاما بمعادلة بعضهما. إذا فالمحلول المتعادل سيحتوي على الكثير من أيونات الهيدروجين من الحمض، والكثير من أيونات الهيدروكسيد من القاعدة؟ لا في الواقع، فحالما يختلط المحلولين الحمضي والقلوي معا، ستندمج كل أيونات الهيدروجين والهيدروكسيد تقريبا لتكون جزيئات الماء، ويتبقى القليل فقط من أيونات الهيدروجين، وعدد مساو من أيونات الهيدروكسيد. تماما كما في الماء النقي. إذا، في المحلول الحمضي توجد أيونات هيدروجين أكثر من أيونات الهيدروكسيد، بينما يحدث العكس في المحلول القلوي، حيث توجد أيونات هيدروكسيد أكثر من أيونات الهيدروجين. عندما يختلط المحلول الحمضي مع محلول قلوي، يحدث تعادل. إذا تم استخدام الكميات الصحيحة من كل من الحمض والقاعدة، نحصل على خليط به عدد متساو من كل من أيونات الهيدروجين وأيونات الهيدروكسيد - محلول متعادل. كل الأيونات تقريبا تندمج لتكون جزيئات ماء.