التعريف الفني لـ pH أو الرقم الهيدروجيني، هو اللوغاريتم لمعاملة نشاط أيون الهيدروجين في محلول معين، لذا، ربما كنت تسأل : ما الذي يعنيه هذا ؟ إذا نظرنا إلى ما يمثل الرقم الهيدروجيني، نجد أنه هو قياس كيفية حل الحمضية أو القلوية ( الأساسية )، فإذا أخذنا عينة من نبات المعالجة أو نفايات السوائل وقياس الرقم الهيدروجيني، فإن ما نقيسه حقًا هو التوازن بين كمية الحمض والمواد الكيميائية الأساسية في تلك المياه .
أساسيات الأس الهيدروجيني
بعض الحقائق الأساسية حول الرقم الهيدروجيني :
1- يتم قياس درجة الحموضة على مقياس من 0 إلى 14 .
2- الرقم الهيدروجيني هو قياس لنشاط أيونات الهيدروجين في الحل .
3- يعتبر الرقم الهيدروجيني 7.0 محايدًا أو متوازنًا، لديها نفس الكمية من الحمض وأيونات القاعدة .
4- درجة الحموضة أقل من 7.0 تعتبر حمضية .
5- يعتبر الرقم الهيدروجيني أعلى من 7.0 قلوي ( أو أساسي ) .
يستخدم الرقم الهيدروجيني عادة لوصف نشاط أيون الهيدروجين، وهذا الأيون هو ذرة مشحونة أو جزي، تتكون ذرة الهيدروجين من بروتون واحد وإلكترون واحد، وتشارك إلكترونها بسهولة، ولما كانت ذرة الهيدروجين قادرة على مشاركة الإلكترون مع العناصر الأخرى بسهولة، يمكن للهيدروجين أن يرتبط بذرات عناصر أخرى، مما يشكل ما يعرف باسم الرابطة الأيونية .
فهم الذرات
جميع الذرات شحنت بشكل إيجابي البروتونات والإلكترونات سالبة الشحنة، كما تحتوي معظم الذرات على نيوترونات لا يتم شحنها ( محايدة )، ويحتوي الهيدروجين في أنقى صوره على إلكترون واحد وبروتون واحد، ومع ذلك، إذا كان النيوترون موجودًا في نواة الذرة أو في المركز، فإننا نسمي ذلك نظيرًا للهيدروجين، وعناصر الديوتيريوم ( النيوترون واحد ) والتريتيوم ( اثنين من النيوترونات )، هي نظائر الهيدروجين، وتعطي النيوترونات وزنًا ذريًا ولكن لا تغير شحنتها الأيونية .
شيء آخر عن الذرات قبل مناقشة تشكيل المركبات، مثل الماء، تحتوي الذرات على إلكترونات تدور حول نواتها، والتي تحتوي على بروتونات ونترونات عادة، ويتم ترتيب الإلكترونات في الأصداف، وهو مصطلح يستخدم لوصف مدارات الإلكترونات حول النواة، قارن ذرة بنظامنا الشمسي لمدة دقيقة : إن الشمس مشابهة لنواة الذرة حيث توجد البروتونات والنيوترونات، والكواكب التي تدور حول الشمس متشابهة مع الإلكترونات .
وتخبرنا النظرية الذرية أن القشرة الداخلية الأقرب إلى النواة لا يمكن أن تحتوي على أكثر من إلكترونين، ويمكن أن تحمل الصدفة التالية ثمانية إلكترونات، ويمكن للقذيفة الثالثة من المركز استيعاب ما يصل إلى 18، والثالث والخامس 32 لكل منهما، ويمكن أن يحمل السادس ما يصل إلى ثمانية أو ثمانية عشر، والقذيفة السابعة ( والأخيرة ) إما اثنين أو 18، وتمتلك ذرة من البلوتونيوم، التي لديها 94 بروتون ( وبالتالي عدد ذري من 94 )، الإلكترونات على طول الطريق في القشرة السابعة .
تشكيل الجزيئات
الآن، ستحدث عن تلك الروابط الأيونية، وخير مثال على ذلك هو الماء، المصنوع من ذرة واحدة من الأكسجين واثنين من ذرات الهيدروجين ( H2O )، حيث تحتوي ذرة الهيدروجين على إلكترون واحد، ولكنها تحتوي على مكان في قوقعتها لاثنين، وتحتوي ذرة الأكسجين على ثمانية إلكترونات، ولذلك، يسعد الأكسجين أن يشترك في غلافه الإلكتروني الخارجي مع الهيدروجين، وعندما توجد ذرتي هيدروجين، فإنهم راضون لأن الفراغات الفارغة الآن مليئة بالإلكترونات، ويقال إن المجمع مستقر، وإذا كان المركب يحتوي على إلكترون واحد أكثر من البروتونات، فإن المركب مشحون سالبًا، وإذا كان هناك بروتون واحد أكثر من الإلكترونات، فإن المركب مشحونة إيجابيا .
العديد من المشغلين على دراية بالبوليمر، وهو مخثر يستخدم في معالجة المواد الصلبة الحيوية وكمساعدات للاستقرار، والبوليمرات عبارة عن مركبات كيميائية مشحونة : يكون البوليمر الكاتيوني مشحونًا بشكل إيجابي، ويتم شحن بوليمر أنياني سلبًا ويكون البوليمر غير الأحيائي محايدًا .
أيون الهيدروجين المجاني مشحون بإيجابية ( H + ) والمركب المعروف باسم الهيدروكسيل، المكون من ذرة هيدروجين وذرة أكسجين واحدة، مشحون سالبًا، حيث أنه يحتوي على إلكترون إضافي واحد، وعندما ينضم H + إلى جزيء الماء ( H2O )، يكون المركب الناتج هو ( hydronium ( + H3O وهو أيون الهيدرونيوم الذي يعطي الأحماض قيم أقل من درجة الحموضة، ويضفي طعمًا حامضيًا على السوائل الحمضية، والمادة الأساسية ( أو القلوية ) هي مادة تقبل البروتونات، وبالتالي تحييد الحمض، مثال على القلوي هو ( hydroxyl ( – OH، والذي عندما يتحد مع ( hydronium ion ( + H3O معادلة، يشكل جزيئين من الماء : OH- + H3O+ → 2H2O .
أساسيات الأس الهيدروجيني
بعض الحقائق الأساسية حول الرقم الهيدروجيني :
1- يتم قياس درجة الحموضة على مقياس من 0 إلى 14 .
2- الرقم الهيدروجيني هو قياس لنشاط أيونات الهيدروجين في الحل .
3- يعتبر الرقم الهيدروجيني 7.0 محايدًا أو متوازنًا، لديها نفس الكمية من الحمض وأيونات القاعدة .
4- درجة الحموضة أقل من 7.0 تعتبر حمضية .
5- يعتبر الرقم الهيدروجيني أعلى من 7.0 قلوي ( أو أساسي ) .
يستخدم الرقم الهيدروجيني عادة لوصف نشاط أيون الهيدروجين، وهذا الأيون هو ذرة مشحونة أو جزي، تتكون ذرة الهيدروجين من بروتون واحد وإلكترون واحد، وتشارك إلكترونها بسهولة، ولما كانت ذرة الهيدروجين قادرة على مشاركة الإلكترون مع العناصر الأخرى بسهولة، يمكن للهيدروجين أن يرتبط بذرات عناصر أخرى، مما يشكل ما يعرف باسم الرابطة الأيونية .
فهم الذرات
جميع الذرات شحنت بشكل إيجابي البروتونات والإلكترونات سالبة الشحنة، كما تحتوي معظم الذرات على نيوترونات لا يتم شحنها ( محايدة )، ويحتوي الهيدروجين في أنقى صوره على إلكترون واحد وبروتون واحد، ومع ذلك، إذا كان النيوترون موجودًا في نواة الذرة أو في المركز، فإننا نسمي ذلك نظيرًا للهيدروجين، وعناصر الديوتيريوم ( النيوترون واحد ) والتريتيوم ( اثنين من النيوترونات )، هي نظائر الهيدروجين، وتعطي النيوترونات وزنًا ذريًا ولكن لا تغير شحنتها الأيونية .
شيء آخر عن الذرات قبل مناقشة تشكيل المركبات، مثل الماء، تحتوي الذرات على إلكترونات تدور حول نواتها، والتي تحتوي على بروتونات ونترونات عادة، ويتم ترتيب الإلكترونات في الأصداف، وهو مصطلح يستخدم لوصف مدارات الإلكترونات حول النواة، قارن ذرة بنظامنا الشمسي لمدة دقيقة : إن الشمس مشابهة لنواة الذرة حيث توجد البروتونات والنيوترونات، والكواكب التي تدور حول الشمس متشابهة مع الإلكترونات .
وتخبرنا النظرية الذرية أن القشرة الداخلية الأقرب إلى النواة لا يمكن أن تحتوي على أكثر من إلكترونين، ويمكن أن تحمل الصدفة التالية ثمانية إلكترونات، ويمكن للقذيفة الثالثة من المركز استيعاب ما يصل إلى 18، والثالث والخامس 32 لكل منهما، ويمكن أن يحمل السادس ما يصل إلى ثمانية أو ثمانية عشر، والقذيفة السابعة ( والأخيرة ) إما اثنين أو 18، وتمتلك ذرة من البلوتونيوم، التي لديها 94 بروتون ( وبالتالي عدد ذري من 94 )، الإلكترونات على طول الطريق في القشرة السابعة .
تشكيل الجزيئات
الآن، ستحدث عن تلك الروابط الأيونية، وخير مثال على ذلك هو الماء، المصنوع من ذرة واحدة من الأكسجين واثنين من ذرات الهيدروجين ( H2O )، حيث تحتوي ذرة الهيدروجين على إلكترون واحد، ولكنها تحتوي على مكان في قوقعتها لاثنين، وتحتوي ذرة الأكسجين على ثمانية إلكترونات، ولذلك، يسعد الأكسجين أن يشترك في غلافه الإلكتروني الخارجي مع الهيدروجين، وعندما توجد ذرتي هيدروجين، فإنهم راضون لأن الفراغات الفارغة الآن مليئة بالإلكترونات، ويقال إن المجمع مستقر، وإذا كان المركب يحتوي على إلكترون واحد أكثر من البروتونات، فإن المركب مشحون سالبًا، وإذا كان هناك بروتون واحد أكثر من الإلكترونات، فإن المركب مشحونة إيجابيا .
العديد من المشغلين على دراية بالبوليمر، وهو مخثر يستخدم في معالجة المواد الصلبة الحيوية وكمساعدات للاستقرار، والبوليمرات عبارة عن مركبات كيميائية مشحونة : يكون البوليمر الكاتيوني مشحونًا بشكل إيجابي، ويتم شحن بوليمر أنياني سلبًا ويكون البوليمر غير الأحيائي محايدًا .
أيون الهيدروجين المجاني مشحون بإيجابية ( H + ) والمركب المعروف باسم الهيدروكسيل، المكون من ذرة هيدروجين وذرة أكسجين واحدة، مشحون سالبًا، حيث أنه يحتوي على إلكترون إضافي واحد، وعندما ينضم H + إلى جزيء الماء ( H2O )، يكون المركب الناتج هو ( hydronium ( + H3O وهو أيون الهيدرونيوم الذي يعطي الأحماض قيم أقل من درجة الحموضة، ويضفي طعمًا حامضيًا على السوائل الحمضية، والمادة الأساسية ( أو القلوية ) هي مادة تقبل البروتونات، وبالتالي تحييد الحمض، مثال على القلوي هو ( hydroxyl ( – OH، والذي عندما يتحد مع ( hydronium ion ( + H3O معادلة، يشكل جزيئين من الماء : OH- + H3O+ → 2H2O .
