شرح مبسط للأحماض والقواعد والرقم الهيدروجيني وأهميته

مرحبا أنا الاستاذ أنديرسون وفي هذا الفيديو سوف أتحدث عن الأحماض القواعد والرقم الهيدروجيني. إذا سألت الناس ما الذي يقيسه الرقم الهيدروجيني، سوف يكون الجواب عادة أنه يقيس ما اذا كان شيء ما حمض

أو قاعدة. و يمكن أن يعرفوا أن الماء له درجة حموضة تساوي 7. أن الأحماض عادة ما تكون أقل من ذلك والقواعد أعلى من 7. ولكن هذا الحد هو حيث ينتهي فهم الكثير من الناس. ولذا فإنني نوعا ما أريد أن أشرح لكم ما هو الرقم الهيدروجيني وكيف يتم تحديده. ولكن قبل

ذلك أريد أن أقول لكم لماذا هو مهم. وأنا مدرس علم الأحياء. ولهذا فان كل شيء نوعا ما يعود الى الحياة. وهكذا هذا بروتين. انه يدعى ميوجلوبين. يوجد في عضلاتك. وسوف يكون الأكثر نشاطا عند الرقم الهيدروجيني 6. سوف يعمل عند

الرقم الهيدروجيني من 5 والى أعلى حتي يصل إلى 7. ولكن إذا بدأنا بتحريك الرقم الهيدروجيني الى درجة منخفضة جدا أو مرتفعة جدا، هذا البروتين سوف يفسد. وعضلاتنا لن تعمل. ولذا فمن المهم أن تبقى مستويات الرقم الهيدروجيني ثابتة نسبيا ولا تتغير كثيرا. ولكن ما هو

الرقم الهيدروجيني؟ حسنا علينا أن نبدأ بالحديث عن المياه. وهكذا هذا هو جزيء الماء. تذكر سيكون لدينا هيدروجين هنا. ذرتي هيدروجين. وبعد ذلك ذرة الأكسجين واحدة. الآن هناك شيء تحتاج إلى فهمه هو أن هذا جزيء قطبي. وما يعنيه ذلك هو أن هناك

رابطة تساهمية بين الهيدروجين والأكسجين. بين هذا الهيدروجين والاوكسجين أيضا. والأكسجين جشع حقا عندما يتعلق الأمر بالإلكترونات. سوف يسحب الإلكترونات تجاهه. وهكذا يكون هذا تقاسم إلكترونات بين هذه الذرات. ولكنها

رابطة تساهمية قطبية. وما يعنيه ذلك هو أنه بما أن الأكسجين يسحب الإلكترونات نحوه ستتكون لدينا شحنة سالبة جزئية على هذا الجانب من الأكسجين. والهيدروجين سيكون لديه شحنة موجبة على الجانب الآخر. وهكذا لو كان لنا إضافة جزئ

اخر من الماء، لن تترتب بهذه الطريقة. في الواقع ما سنحصل عليه هوأنه سوف يتم ترتيبهم هكذا. وبالتالي فإن ذرة الهيدروجين من أحد جزيئات الماء سيتم جذبها إلى الأوكسجين من جزئ آخر. وتسمى تلك الروابط الروابط الهيدروجينية.

الكثير من الطلاب يعتقدون أن الرابطة الهيدروجينية هنا، ولكن لا، هذا تساهمية. ولكن الرابطة الهيدروجينية ستكون بين الهيدروجين الموجبة، إيجابية جزئيا. والأكسجين السالبة. ولهذا إذا كان لدينا جزيء ماء والهيدروجينات موجبة

والأكسجين سالبة. ولدينا جزئ آخر، سيصطفون هكذا وكلما سحبت جزيء ماء، الجزئ الآخر سيذهب معه. وهذا هو السبب في وجود التماسك. وهذا يفسر الكثير عن المياه. ولكن شيء غريب يحدث مع الماء

في بعض الأحيان يكون الجذب قويا جدا بحيث أن ذرة الهيدروجين هذه سيتم فصلها عن المياه وستتعلق بجزيء الماء الاخر. سيكون هذا كأنني قمت بخلع هذا الاصبع وإرفاقه إلى جزئ الماء الأخر هذا

تاركا لي هذا فقط. وماذا يسمى ذلك؟ وهذا ما يسمى بالهيدرونيوم. الهيدرونيوم هي H3O وانها سيكون لديها شحنة موجبة. ما الذي تبقي معنا هنا؟ هذا أيون هيدروكسيد. اذا الرقم الهيدروجيني مقياس لماذا؟ حسنا p تعني،

نعتقد، لقوة الهيدروجين. وبعبارة أخرى لكمية الهيدروجين. ولكنها يمكن أيضا أن تكون كمية الهيدرونيوم أو مجرد كمية أيونات الهيدروجين الحرة داخل المياه. وإذا نظرنا إلى قوة ذلك، أو ما يقرب من نسبة ذلك، سيكون هذا هو

ما يقيسه الرقم الهيدروجيني. وفي الماء العادي، الماء المقطر، كمية حدوث ذلك هو حقا، حقا نادر. وبعبارة أخرى انها فرصة 1 من 10،000،000 أن نحصل على الهيدرونيوم. وهذا في الحقيقة هو تركيز مولي. ولكي تدرك المقياس

دعونا نقول هذا المكعب يمثل أيون الهيدرونيوم هذا وما سأقوم به هو الرجوع الى الوراء. ودعونا نقول أن هذا هو مكعب واحد و 10 و 100 و 1000 و في النهاية ما نحصل عليه، واذا قمنا بتحجيم ذلك، فاننا حقا لا نستطيع أن نرى ذلك المكعب

بعد الآن. ولكن هذا من شأنه أن يمثل 10 ملايين مكعبات. وبالتالي فإن فرص أن ذلك الهيدرونيوم الواحد يتشكل ستكون حقا منخفضة. ولكن على الرغم من أن احتمال تشكيل الهيدرونيوم منخفض، فإنه يحدث فعلا في الماء وله تأثيرات هائلة على الأشياء التي

توجد داخل تلك المياه نفسها. وتلك ال 1 من 10،000،000، أنا أريد منك التفكير فيه لثانية واحدة، ودعونا نوعا ما نضيف قليلا من معادلة الرقم الهيدروجيني. بعض الاطفال يشعرون بالخوف من المعادلة. انها ليست مخيفة. اذا الرقم الهيدروجيني أو قوة الهيدروجين

يساوي سالب اللوغاريثم لتركيز أيون الهيدروجين. والتي هي نفسها الهيدرونيوم. ذلك هو ال H3O زائد. وهما في الساس نفس الشيء. وهو سالب اللوغاريثم لذلك. ولذا فهو اللوغاريثم السالب للتالي، فكر في هذا، ك 1 من 10000000. وهذا

سيكون في الواقع تركيز المولي. لكننا نبقي الأشياء في مستوى المفاهيم في الوقت الحالي. و اذا أخذنا اللوغاريثم السالب لذلك، فلنكتب 1 من 10،000،000 بالطريقة العلمية. ولذا فهو سالب اللوغاريثم ل 1 مضروب في 10 أس سالب 7. لذا سوف يكون هذا

عدد صغير حقا ، وهنا حيث تصبح الرياضيات حقا سهلة. لو وضعت هذا في الالة الحاسبة الخاصة بك، إذا أخذنا اللوغاريثم السالب لواحد ضرب 10 أس سالب 7 علام سنحصل؟ 7. وبالتالي فإن الرقم الهيدروجيني سيكون 7. وهذا يعطينا رقما

يمكنننا التعامل معه . ولكن ماذا يعني أن يكون الرقم الهيدروجيني 7؟ هذا يعني أن تركيز أيون الهيدروجين سيكون حقا، حقا صغير. وإذا غيرنا هذا فسنغير الرقم الهيدروجيني. اذا رقم هيدروجيني 7 هو متعادل. ولكن إذا كان لدينا في أي وقت قيمة

أكبر من 7، فستكون قاعدة. وإذا كان أقل في أي وقت من ذلك فستصبح حمض. دعونا نبدأ بالتعامل مع الأحماض. ما هو الحمض المعروف بين جميع الناس؟ هذا هو حمض الهيدروكلوريك. يوجد ذلك في معدتك. و

لذلك إذا أضفنا حمض الهيدروكلوريك الى الماء، سيتحلل. سيتفكك إلى أيونات الهيدروجين وأيونات الكلوريد. وهكذا يمكنك أن ترى هنا بأننا نزيد كمية ال H +. وماذا تعتقد أن هذا سيفعل بهذا التركيز؟ الآن بدلا من

كونه 1 من 10،000،000، قد يكون في كثير من الأحيان حوالي 1 في 100. وإذا قمنا بكتابة ذلك بالصيغة العلمية. ستكون سالب اللوغاريثم ل 1 ضرب 10 أس سالب 2 لذلك سيكون لدينا الرقم الهيدروجيني 2. و اعتمادا على تركيز حمض الهيدروكلوريك،

يمكن أن يكون الرقم الهيدروجيني 2 أو 1 أو 3. ذلك يعتمد على كمية حمض الهيدروكلوريك هناك. الآن دعونا ننظرالى قاعدة. وهكذا قاعدة على سبيل المثال، هذا سيكون هيدروكسيد الصوديوم. أو الغسول. ما الذي سيحدث له عند إضافته إلى الماء؟ انه سوف يتفكك

إلى أيونات الصوديوم. وأيونات هيدروكسيد. لكن هذا لا يساعدنا. تذكر، فان ذلك لأن الرقم الهيدروجيني يعني قوة أيون الهيدروجين. ولكن في رأيك ماذا سيحدث لأيون الهيدروجين الذي يحدث أنه في الماء؟ ونحن الآن لدينا أيون هيدروجين ولدينا

أيون هيدروكسيد. وسيجمتعان بسرعة ليشكلوا المياه. وأثناء ذلك انها سوف تستهلك أيون الهيدروجين. ما الذي سيفعله هذا بكمية أيون الهيدروجين في الماء أو أيون الهيدرونيوم لهذه المسألة؟ سيجعله أكثر ندرة من ما هو عليه.

الآن لدينا الرقم الهيدروجيني يساوي سالب اللوغاريثم ل 1 ضرب 10 أس سالب 12 على سبيل المثال. وهكذا ماذا سيعطي هذا؟ وهذا يعطينا الرقم الهيدروجيني 12. وبالتالي ما الذي يقيسه الرقم الهيدروجيني؟ أنه يقيس فقط كمية أيونات الهيدروجين. أو أيونات الهيدرونيوم. والقواعد والأحماض

ستكون لديها قيم مختلفة لذلك. نقيس ذلك باستخدام مقياس درجة الحموضة. ولهذا فان الماء المقطر ستكون لديها الرقم الهيدروجيني 7. إذا كان لدينا أي شيء أعلى من ذلك، هذا سوف يكون قاعدة. أي شيء أقل من ذلك، هذا سيكون حمض. ولكن عندما تكون في الاختبار

فإنه يمكن أن يكون مربكا بعض الشيء. وذلك دعونا نقول اننا نزيد كمية أيونات الهيدروجين في المحلول. لذلك سيكون لدينا المزيد منها. ماذا سيفعل هذا بالرقم الهيدروجيني؟ سيقوم بخفضه. والعكس بالعكس بالنسبة للقواعد. فانتبه لذلك

عندما تأخذ الاختبار. لماذا هذا مهم؟ حسنا المطر الحمضي هو أحد الامثلة على ذلك. أو تحمض المحيطات لدينا هو مثال آخر. وهذا يدور حول الرقم الهيدروجيني في المحيطات في بضع مئات من السنين الماضية. وما نراه هو أن المحيطات لدينا

أصبحت أكثر حمضية. كيف يتم ذلك؟ أنت تجمع بين ثاني أكسيد الكربون و الماء. وكلما نزيد كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، فان الماء و ثاني أكسيد الكربون يجتمعون ليكونوا حمض الكربونيك في المحيطات. وهذا يزيد من حموضة

المحيطات لدينا. ولذا يمكننا أن نسمع، نرى هنا أن الرقم الهيدروجيني آخذ في التناقص. لذلك شهدنا انخفاضا يقدر بحوالي سالب 0.1 على مقياس درجة الحموضة خلال بضع مئات السنين الماضية. وأنت قد تعتقد، ان هذا ليس بالأمر الجلل. ولكن تذكر أن هذا مقياس اللوغاريثم. لذلك من خلال خفض

كمية صغيرة في الرقم الهيدروجيني، سوف نجد زيادة كبيرة في كمية أيون الهيدروجين وهذا سيؤثر على أي شيء يعيش في المحيطات. يمكن أن تؤثر على الشعاب المرجانية. وفي كل مرة يكون لدينا حالة انقراض هائلة على كوكبنا، يبدو الأمر أنها تكون مرتبطة

بتحمض المحيطات. ولذا هذا هو الرقم الهيدروجيني. بسيط جدا. وآمل أن هذا كان مفيدا.