قاعدة (كيمياء)

فيالكيمياء،القاعدةهي أيمركب كيميائييمكنه الاتحاد معأيوناتالهيدروجين.بمعنى اخر هوعنصرأو مركب مانح إلكترون أو أكثر. عندما يتفاعل قاعدة معحمضفهما يتعادلان كيميائيا وينتجان مركبا جديدا وربماماء. فنقول تعادلت القاعدة مع الحمض.
تتفاعل القواعد مع الأحماض فتكوّن ملحاً وماء. ويحتوي محلول القاعدة المائي على أيوناتالهيدروكسيد(OH) السالبة الشحنة.
من صفات القواعد أنها صابونية الملمس وتنقسم القواعد إلى ثلاث أقسام وهم:-
تعد الصودا الكاوية أوهيدروكسيد الصوديومNaOH أحد أهم القلويات وأقواهانظرا لخصائص الصوديوم. فيستخدم هيدروكسيد الصوديوم في المختبرات الكيميائية للكشف عن مركبات أخرى وفيالتحليل الكيميائي. ويدخل في كثير من الصناعات مثل صناعةالصابونوصناعة النسيج وتحضير مركبكربونات الصوديوم(Na2CO3) المستخدم في إزالة عسر الماء.
كما يمكن استخدامها في التمييز بين المشتقات القاعدية في الأملاح مثل أملاحكلوريد الحديدوكبريتات النحاسوأملاح الأمونيوم، حيث إما أن يترسب راسب لونه مميز منهيدروكسيدالفلز الذي لا يذوب في الماء، أو يتصاعد غاز مميز برائحه كما في حال أملاح الأمونيوم حيث يتصاعد غازالأمونيا(النشادر) ذو الرائحة النفاذة. كما أنها كسائر القواعد تتفاعل مع الأحماض حيث يتحدأيونالهيدروكسيد السالب منها مع أيون الهيدروجين الموجب من الحمض ويتكونالماءوهو ما يعرف بتفاعل التعادل وبذلك تختفى خواص الحمض والقاعدة، حيث تتحد طبقا للمعادلة:
مكونة الماء، وهو متعادل.
ومن القواعد الأخرىهيدروكسيد الكالسيومCa(OH)2 الذي يستخدم في تكليس الجدران كما يستخدم في صناعة الأسمنت؛ ومحلول النشادر (هيدروكسيد الأمونيوم) الذي يستخدم في صناعةالأسمدة الكيماوية.
عند الكلام عنالقاعدةفي الكيمياء فيقصد بذلك عدة خواص معينة وخواص للماء. يحدث في الماء النقي تفاعل يتفكك فيه بعض قليل من جزيئاته وتنساب في الماءأيوناتأوكسونيومالماء يوجود الماء (H3O) وايوناتالهيدروكسيد(OH):
وتظهر في هذا التفاعل الذي يحدث في الماء خواص القاعدة حيث تتكون أيونات OHالسالبة الشحنة في الماء، وفي نفس الوقت تتكون أيونات
H3Oالموجبة، ولها خواصالأحماض. ولكننا لا نصف الماء النقي بأنه قاعدي أو حمضي، ونقول عنه أنه«متعادل». وهذا ينتمي إلى مقدارالأس الهيدروجيني(باهاء) pH value ، وهي قيمة تعطيتركيزالأيونات
H3Oفي الماء.
تبلغ قيمة الباهاءPH في الماء النقي 7، وهو تركيز منخفض جدا <جزيء واحد مفكك من بين نحو مليون بليون جزيء سليم). وتفاعلتفككالماء) هوتفاعل متوازن: معدل تفكك جزيئات الماء مكونا أيونات سالبة وموجبة يساوي معدل ترابط تلك الأيونات وتكوينهاجزيئاتماء متعادل ثانيا. وهذا هو معنى توازن التفاعل.
توجد في مركبات كثيرة، ونسميها قواعد، أيونات الهيدروكسيد (OH) وهيتتفككفي الماء فينفصلالفلزعنأيون الهيدروكسيد. ونسمي مثل هذا المحلول «محلول قاعدي»، فمثلا: يكوّن ملحهيدروكسيد الصوديومNaOH في الماء محلولا قاعديا، وكذلك يكون ملحهيدروكسيد الكالسيوم(KOH) في الماء محلولا قاعديا وهذا لأن كل منهما شره للتفاعل مع أيون هيدروجين.
وقد لا تحتوي مركبات أخرى على أيونات الهيدروكسيد OH، ولكن يمكنها تكوينها عن طريق تفاعلها مع الماء. وتوصف تلك المركبات بأنها «قاعدية» أوقلويةحيث تكتسب أيون هيدروجين Hمن أحد جزيئات الماء H2O تاركة أيون هيدروكسيد OHفي المحلول.
وعلى سبيل المثال يكوّن ملح فوسفات الصوديوم (Na3PO4) أو ملحكربونات الصوديوم(Na2CO3) في الماء أيونات هيدروكسيد. وبنفس الطريقة تتفاعل مركبات عضوية مثل أملاححمض الكربونيكوكذلكالأميناتلأن الأمينات من نواتجالأمونيا.
وتعود «الرائحة النفاذة» لمحاليل القواعد إلى تكوين أيونات الهيدروكسيد OHفيها.
ينحل الماء النقي (واحد من كل مليون مليار جزيء) إلى ايون هيدروني وأيون هيدروكسيد طبقا للمعادلة الكيميائية:
حيث aq تعني في حالة المحاليل المائية.
عند ذوبان القاعدة في الماء، تنحل القاعدة القويةهيدروكسيد الصوديومإلى ايونات هيدروكسيد وأيونات صوديوم:
وبالمثل، يتفكككلوريد الهيدروجينإلى ايونات هيدروجين (موجبة الشحنة) وايونات كلوريد (سالبة الشحنة) في الماء:
و عند خلط المحلولين، تتجمع ايونات H3Oمع ايونات OHلتشكل جزيئات الماء:
إذا تم اذابة كميات متساوية من NaOH و HCl, يتعادل الحمض مع القاعدي، تاركاملحكلوريد الصوديومفي المحلول وماء.
القاعدة القوية هي مركب كيميائي في إمكانه انتزاع بروتون
(H+) أو جزيئ من حمض ضعيف. ومن القواعد المستخدمة كثيرا منها هيدروكسيدات فلز قلوي وهيدروكسيداتفلز قلوي ترابيمثل هيدروكسيد الصوديوم NaOH وهيدروكسيد الكالسيومCa(OH)2.
ويمكن للقاعدة القوية انتزاع بروتون من جزيئات مجموعات C–H حمضية ضعيفة في غياب الماء.
هذه قائمة لقواعد قوية:
نجدكاتيوناتتلك القواعد القوية في المجموعتين الأولى والثانية منالجدول الدوري(الفلزات القلويةوالفلزات القلوية الترابية.
اساس التعادل في الكيمياء أن تأثيرحمضعند خلطهبقاعدةلا يتزايد بقدرهما وإنما يمحو كل منهم تأثير الآخر. وبذلك يمكن معادلة قاعدة بواسطة إضافة مقدار معين من حمض. ويتفاعل الحمض مع القاعدة وينتج ماء.
.
والعملية الهامة في هذا التفاعل هو اتحاد أيون الهيدروكسيد معأيون أوكسونيوم.
تسمى قوة قاعدة مقدارقلويتها، والقلوية توصف بثابت يسمىثابت القلوية. يرمز لثابت القلوية بالرمز (Kb)، وهو يصف حالة التوازن في التفاعل بين الحمض والقاعدة في المحاليل المائية.
يستخدم في العادلة لوصف ذلك رياضيا سالباللوغاريتم العشريلـKb, ويسمى القيمة pKb.
بالنسبة إلى التفاعل في الماء، حيث B قاعدة:
وتعريف ثابت القاعديةKbكالآتي:
حيث تعني (c(X =تركيزX .
بالتالي تكون قيمة
pKbهي:
مثلما يحدث تفاعل حمض + قاعدة في محاليل مائية يمكن سريان تفاعل في أوساط أخرى. يتفاعلالإيثانولمع حمض الهيدروكلوريك في عدم وجود ماء، حيث يقوم الإيثانول مقام «القاعدة»:
كذلك تتفاعلالأمونياوحمض الهيدروكلوريك في الحالة الغازية فيتكون ملحكلوريد الأمونيوم: