ستجد في موقع اقرأ شرح درس الرقم الهيدروجيني وتعريف الرقم الهيدروجيني ومعناه والعوامل المؤثرة على الرقم الهيدروجيني وحساب تركيز الهيدروجين من الرقم الهيدروجيني ورقم القاعدة أقل من 7 والرقم الهيدروجيني لوغاريتم لمناقشة نشاط أيون الهيدروجين في حل معين، قد تسأل: ماذا يعني هذا؟ وإذا نظرنا إلى ما تمثله قيمة الرقم الهيدروجيني نرى أنها مقياس لمدى حمضية أو قلوية المحلول وفي المقال التالي سنذكر بعض المعلومات عن هذه القيمة في الموسوعة وذلك من خلال شرح الدرس عن الرقم الهيدروجيني .
شرح درس الرقم الهيدروجيني
شرح الدرس عن الرقم الهيدروجيني أو الرقم الهيدروجيني كما يسمى أو مؤشر أيونات الهيدروجين. هو مصطلح في الكيمياء له رمز خاص به وهو (pH)، ويمكن من خلاله تحديد نسبة التعادل بين السوائل، وكذلك درجة قاعديتها وحموضتها.
شرح درس الرقم الهيدروجيني
- يتم تعريف الرقم الهيدروجيني للسوائل التي تتراوح بين صفر وأقل من سبعة على أنها حمضية، بينما تعتبر السوائل ذات الرقم الهيدروجيني أعلى من سبعة إلى أربعة عشر قاعدية، بينما تعتبر السوائل ذات الرقم الهيدروجيني سبعة محايدة، مثل الماء.
- إحدى طرق قياس الرقم الهيدروجيني هي معرفة الفرق بين القطب القياسي للمحلول مثلا (قطب كلوريد الفضة) و (قطب الهيدروجين)، وتعريفه على أنه القيمة الرياضية التي يمكن حسابها باستخدام مقياس أو لوغاريتمي معادلة وتحديد مؤشر لقاعدية الماء أو حموضته.
- أول من وضع قيمة الرقم الهيدروجيني لأيون الهيدروجين لحساب قيمة الرقم هو (سورين سورينسن) العالم الدنماركي عام 1909م، والذي قام بتطبيق القياسات الكهربائية حيث تعبر قيمة الرقم الهيدروجيني عن كمية الأيونات الموجودة في السوائل.
تعريف PH ومعناه
- الرقم الهيدروجيني أو الرقم الهيدروجيني أو ما يسميه البعض الحموضة، وتكمن أهميته في الرقم الهيدروجيني. وهو موجود بشكل محدود في دم الإنسان وفي سوائل خلاياه المتبقية. يتم التحكم في درجة الحموضة في الدم من خلال نظام معقد من المحلول الذي يتكون من ثاني أكسيد الكربون المذاب والبروتينات والأملاح. ويعرف الحل باسم منظم الدم. ومن الضروري الإشارة إلى تأثير درجة الحموضة في الدم على معدل الهيموجلوبين.
- وتوجد قيمة الرقم الهيدروجيني بشكل جيد في دم الإنسان وبقية السوائل الموجودة في خلايا جسم الإنسان، ويتم التحكم في تردد الدم عن طريق نظام معقد يتكون من ثاني أكسيد الكربون المذاب مع البروتينات والأملاح. ويعرف هذا النظام بتنظيم الدم، ويقاس بالرمز PH. قيمة PH في الدم هي نسبة الهيموجلوبين، وكلما انخفضت قيمة PH، انخفضت كمية الأكسجين في الدم، وتحدث صعوبة في التنفس.
- عندما يهرب غاز ثاني أكسيد الكربون من الرئتين، ترتفع درجة حموضة الدم، مما يزيد من قدرته على تخزين الأكسجين. إلا أن قيمة الرقم الهيدروجيني لجلد الإنسان أقل من 5.5 لأنه يحتوي على محتوى حمضي لحمايته. عند استخدام الصابون، يصبح الجلد قلويًا وبعد التجفيف تتم إزالة الطبقة الدهنية والطبقة الحمضية الواقية. توجد قيمة الرقم الهيدروجيني في العديد من مستحضرات تجميل البشرة، وبالتالي لا تتجاوز 5.
العوامل المؤثرة على الرقم الهيدروجيني
يتطلب الحفاظ على مستويات الأس الهيدروجيني المناسبة في حوض السباحة أو حوض السمك أو التربة أو حتى جسم الإنسان اختبارات وتصحيحات متكررة. الرقم الهيدروجيني هو مقياس لتوازن الأحماض والقلويات في السائل أو التربة، وسيكون من المفيد تطوير الوعي بهذه العوامل. أما العوامل التي تتحكم في تأثيرها على توازن الرقم الهيدروجيني فهي كما يلي:
- التشبع: عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء، فإنه يشكل حمضًا ضعيفًا يمكن أن يخل بتوازن الرقم الهيدروجيني. ويأتي ثاني أكسيد الكربون من مصادر عديدة، بما في ذلك عمليات التنفس أو التحلل للأسماك والحشرات والنباتات المائية والطحالب والبكتيريا.
- ملوثات الهواء: يمكن للغبار وملوثات الهواء الصغيرة الأخرى أن تغير درجة الحموضة بشكل كبير لنفس السبب مثل الصخور والتربة. قد تحتوي الجسيمات الدقيقة على مركبات كيميائية أو عضوية يمكن أن تتحول إلى أحماض أو مركبات خفيفة ذات خصائص قلوية.
- تلوث الهواء: غالبًا ما يحتوي تلوث الهواء الناتج عن التصنيع والنقل ومصادر أخرى على أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت. يصبح كلا المركبين أحماضًا عند إدخالهما في الماء وأنواع السوائل الأخرى، مما يؤثر بشكل كبير على الرقم الهيدروجيني.
- هيبوكلوريت الصوديوم والكالسيوم: كل من هيبوكلوريت الصوديوم والكالسيوم لهما تأثير طفيف على الرقم الهيدروجيني. غالبًا ما يستخدم هيبوكلوريت الكالسيوم في معالجة مياه الشرب وكعامل لتطهير أنظمة معالجة المياه. ويمكن لكلا المركبين أن يدخلا الجسم بسهولة مما يسبب تغيرا في درجة الحموضة، وهو ما يمكن قياسه بطريقة بسيطة جدا، وهي عن طريق فحص البول واللعاب.
- الكلور: عندما يصبح الكلور غازيًا، فإنه يخفض درجة الحموضة، لذلك يجب فحص كل من حمامات السباحة ومصادر المياه المكلورة باستمرار، حيث من الممكن أن يتم إطلاق الكلور المضاف لمعالجة المياه في صورة غازية (إذا تمت إضافته بشكل غير صحيح). يغير التوازن.
- الأحماض والقلويات: تؤثر التربة والألكانات والشعاب المرجانية وأشكال مختلفة من المواد العضوية على الرقم الهيدروجيني لأنها تغسل المواد السائلة التي تغطيها وتطلق معادن مختلفة مثل معادن الكالسيوم والكبريتيد في البيئة، ثم يتم تحويلها إلى أحماض عضوية يمكن أن تحدث لاحقًا . هذا تغيير في الرقم الهيدروجيني.
حساب تركيز الهيدروجين باستخدام قيمة الرقم الهيدروجيني
لتحديد الرقم الهيدروجيني بناءً على تركيز H+، والذي غالبًا ما يتم تلخيصه بـ H+، يجب على المرء استخدام آلة حاسبة علمية تستخدم المعادلات لحساب الرقم الهيدروجيني.
- مثال 1: عند حساب الرقم الهيدروجيني لمحلول 0.200 M HCL. محاليل حمض الهيدروكلوريك هي أحماض قوية، لذلك يمكننا أن نفترض أن الرقم الهيدروجيني أقل من 7 عند استخدام 0.200 M Hcl. الرقم الهيدروجيني 0.70 يشير إلى محلول حمضي للغاية.
- مثال 2: عند حساب الرقم الهيدروجيني لمحلول حمض النيتريك تركيزه 0.100 م نجد أن حمض النيتريك ذو الصيغة الكيميائية HNO³ يعتبر حمضا قويا آخر وبالتالي فإن الرقم الهيدروجيني لهذا المحلول أقل من 7 وكذلك تركيز أيونات الهيدروجين.
- نلاحظ أن الرقم الهيدروجيني 1.00 يشير إلى محلول شديد الحموضة لأنه في المثالين 1 و2 يمكننا استخدام الحمض كتركيز أيون H+ لأن كل جزيء حمض ينفصل وبالتالي يتم تحرير أيون H+.
- يمكن تسمية هذه الأنواع من الأحماض بالأحماض القوية، بينما لا تستطيع الأحماض الضعيفة فصل معظم جزيئات الحمض. لذلك، نحتاج إلى استخدام طرق أكثر تعقيدًا لحساب الرقم الهيدروجيني للمحاليل الحمضية الضعيفة.
قيمة الرقم الهيدروجيني للقاعدة أقل من 7
هل الرقم الهيدروجيني للقاعدة أقل من 7؟ وهي من الأسئلة التربوية التي يتطلب حلها فهماً دقيقاً لبعض المفاهيم الأساسية التي نعرضها فيما يلي:
- الأعداد الهيدروجينية: وهي الصيغ والأرقام الثابتة في المواد، فكل مادة لها قيمة pH محددة لها، وهي تختلف عن المواد الأخرى وتتغير بمجرد اتحادها مع مادة أخرى، وتصبح مادة جديدة تنشأ من هذه الوحدة.
- المحاليل المائية: تنقسم المحاليل المائية إلى ثلاث فئات أساسية، يرمز لها بقيمة الرقم الهيدروجيني.
- تتشكل محاليل متعادلة قيمتها 7 ويرمز لها بالرمز ph = 7. المحاليل الأساسية هي تلك التي لها قيمة أكبر من 7 ويرمز لها بالرمز التالي: ph > 7.
- المحاليل الحمضية: وهي التي تقل قيمتها عن 7 ويرمز لها بالرمز: ph > 7.