في الكيمياء، القاعدة هي أي مركب كيميائي يمكنه الاتحاد مع أيونات الهيدروجين . بمعنى اخر هوعنصر أومركب مانح إلكترون أوأكثر. عندما يتفاعل قاعدة مع حمض فهما يتعادلان كيميائيا وينتجان مركبا جديدا وربما ماء. فنقول تعادلت القاعدة مع الحمض.

تتفاعل القواعد مع الأحماض فتكوّن ملحاً وماء. ويحتوي محلول القاعدة المائي على أيونات الهيدروكسيد (OH⁻) السالبة الشحنة.

من صفات القواعد أنها صابونية الملمس وتنقسم القواعد إلى ثلاث أقسام وهم:-

• أكاسيد أوهيدروكسيدات فلزات لا تذوب في الماء مثل أكسيد النحاس (CuO) وأكسيد الحديدوز (FeO) وكلوريد الحديديك (FeCl₃)،
• أكاسيد وهيدروكسيدات فلزات تذوب في الماء مثل هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) وهيدروكسيد البوتاسيوم (KOH)وأكسيد الصوديوم (Na₂O)وأكسيد البوتاسيوم(K₂O) ويسمى هذا القسم أوالنوع باسم القلويات،
• مواد ليست بأكاسيد ولا هيدروكسيدات ولكن لها نفس الخواص التي تميز القواعد مثل كربونات الصوديوم وكربونات البوتاسيوم وبيكربونات الصوديوم وبيكربونات البوتاسيوم.

تعد الصودا الكاوية أوهيدروكسيد الصوديوم NaOH أحد أبرز القلويات وأقواها نظرا لخصائص الصوديوم. فيستخدم هيدروكسيد الصوديوم في المختبرات الكيميائية للكشف عن مركبات اخرى وفي التحليل الكيميائي. ويدخل في كثير من الصناعات مثل صناعة الصابون وصناعة النسيج وتحضير مركب كربونات الصوديوم (Na₂CO₃) المستخدم في إزالة عسر الماء.

كما يمكن استخدامها في التمييز بين المشتقات القاعدية في الأملاح مثل أملاح كلوريد الحديد وكبريتات النحاس وأملاح الأمونيوم، حيث إما حتى يترسب راسب لونه مميز من هيدروكسيد الفلز الذي لا يذوب في الماء، أويتصاعد غاز مميز برائحه كما طالما أملاح الأمونيوم حيث يتصاعد غاز الأمونيا ( النشادر) ذوالرائحة النفاذة. كما أنها كسائر القواعد تتفاعل مع الأحماض حيث يتحد أيون الهيدروكسيد السالب منها مع أيون الهيدروجين الموجب من الحمض ويتكون الماء وهوما يعهد بتفاعل التعادل وبذلك تختفى خواص الحمض والقاعدة، حيث تتحد طبقا للمعادلة:

  H(aq)+OH(aq) <==> H2O

مكونة الماء، وهومتعادل.

ومن القواعد الأخرى هيدروكسيد الكالسيوم Ca(OH)2 الذي يستخدم في تكليس الجدران كما يستخدم في صناعة الأسمنت ؛ ومحلول النشادر (هيدروكسيد الأمونيوم) الذي يستخدم في صناعة الأسمدة الكيماوية.

تعريف

عند الكلام عن القاعدة في الكيمياء فيقصد بذلك عدة خواص معينة وخواص للماء. يحدث في الماء النقي تفاعل يتفكك فيه بعض قليل من جزيئاته وتنساب في الماء أيونات أوكسونيوم الماء يوجود الماء (H₃O⁺) وايونات الهيدروكسيد (OH⁻) :

${\displaystyle \mathrm {H_{2 O+H_{2 O\ \rightleftharpoons \ H_{3 O^{+ +OH^{-$

وتظهر في هذا التفاعل الذي يحدث في الماء خواص القاعدة حيث تتكون أيونات OH⁻ السالبة الشحنة في الماء، وفي نفس الوقت تتكون أيونات H₃O⁺ الموجبة، ولها خواص الأحماض . ولكننا لا نصف الماء النقي بأنه قاعدي أوحمضي، ونقول عنه أنه "متعادل " . وهذا ينتمي إلى مقدار الأس الهيدروجيني (باهاء) pH value ، وهي قيمة تعطي هجريز الأيونات H₃O⁺ في الماء.

تبلغ قيمة ال باهاء PH في الماء النقيسبعة ، وهوهجريز منخفض جدا <جزيء واحد مفكك من بين نحومليون بليون جزيء سليم ) . وتفاعل تفكك الماء ) هوتفاعل متوازن : معدل تفكك جزيئات الماء مكونا أيونات سالبة وموجبة يساوي معدل ترابط تلك الأيونات وتكوينها جزيئات ماء متعادل ثانيا. وهذا هومعنى توازن التفاعل.

توجد في مركبات كثيرة، ونسميها قواعد، أيونات الهيدروكسيد (OH⁻) وهي تتفكك في الماء فينفصل الفلز عن أيون الهيدروكسيد . ونسمي مثل هذا المحلول "محلول قاعدي" ، فمثلا: يكوّن ملح هيدروكسيد الصوديوم NaOH في الماء محلولا قاعديا، وكذلكقد يكون ملح هيدروكسيد الكالسيوم (KOH) في الماء محلولا قاعديا وهذا لأن جميع 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" أوقلوية حيث تكتسب أيون هيدروجين H⁺ من أحد جزيئات الماء H₂O تاركة أيون هيدروكسيد OH⁻ في المحلول.

وعلى سبيل المثال يكوّن ملح فوسفات الصوديوم (Na₃PO₄) أوملح كربونات الصوديوم (Na₂CO₃) في الماء أيونات هيدروكسيد. وبنفس الكيفية تتفاعل مركبات عضوية مثل أملاح حمض الكربونيك وكذلك الأمينات لأن الأمينات من نواتج الأمونيا.

وتعود "الرائحة النفاذة" لمحاليل القواعد إلى تكوين أيونات الهيدروكسيد OH⁻ فيها.

الخواص

• صابونية الملمس بعمل المادة الدهنية الموجودة على الجلد
• تصبح مادة حارقة أوكاوية للجسم إذا زاد هجريزها
• تصبح موصلة للكهرباء عند انحلالها في الماء (بسبب الايونات في المحلول)

تتفكك القلويات أوالقواعد القابلة للذوبان في الماء وتطلق أيون الهيدروكسيد السالب بالإضافة إلى أيون الفلز الموجب. ومن هذه القلويات ما قوي مثل محلول هيدروكسيد الصوديوم ؛ لأن نسبة تأينُه عالية، وبعضها ضعيف مثل هيدروكسيد الأمونيوم ؛ لأن نسبة تأينه منخفضة، ولأن ناقلية القواعد للتيار الكهربائي تعتمد على درجة تأينها في الماء فمحاليل القواعد القوية مثل هيدروكسيد الصوديوم ناقلة جيدة للكهرباء بينما محاليل القواعد الضعيفة مثل هيدروكسيد الأمونيوم ناقلة ضعيفة للكهرباء.

• تتلون المحاليل القاعدية بألوان مميزة مع الكواشف مثل تباع الشمس الذي يتحول للأزرق
• قوتها الهيدروجينية أكبر منسبعة وتصبح في اوج هجريزها عند 14
• تتفاعل مع الأحماض لتكون أملاحا

امثلة

ينحل الماء النقي (واحد من جميع مليون مليار جزيء) إلى ايون هيدروني وأيون هيدروكسيد طبقا للمعادلة الكيميائية:

2H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + OH⁻(aq)

حيث aq تعني في حالة المحاليل المائية.

عند ذوبان القاعدة في الماء، تنحل القاعدة القوية هيدروكسيد الصوديوم إلى ايونات هيدروكسيد وأيونات صوديوم:

NaOH → Na⁺ + OH⁻

وبالمثل، يتفكك كلوريد الهيدروجين إلى ايونات هيدروجين (موجبة الشحنة ) وايونات كلوريد (سالبة الشحنة ) في الماء:

HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻

وعند خلط المحلولين، تتجمع ايونات H₃O⁺ مع ايونات OH⁻ لتشكل جزيئات الماء:

H₃O⁺ + OH⁻ → 2 H₂O

إذا تم اذابة كميات متساوية من NaOH وHCl, يتعادل الحمض مع القاعدي، تاركا ملح كلوريد الصوديوم في المحلول وماء.

قواعد قوية

القاعدة القوية هي مركب كيميائي في إمكانه انتزاع بروتون (H+) أوجزيئ من حمض ضعيف. ومن القواعد المستخدمة كثيرا منها هيدروكسيدات فلز قلوي وهيدروكسيدات فلز قلوي ترابي مثل هيدروكسيد الصوديوم NaOH وهيدروكسيد الكالسيوم Ca(OH)₂.

ويمكن للقاعدة القوية انتزاع بروتون من جزيئات مجموعات C–H حمضية ضعيفة في غياب الماء.

هذه قائمة لقواعد قوية:

• هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH)
• هيدروكسيد الباريوم (Ba(OH)₂)
• هيدروكسيد السيزيوم (CsOH)
• هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)
• هيدروكسيد السترونشيوم (Sr(OH)₂)
• هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)₂)
• هيدروكسيد الليثيوم (LiOH)
• هيدروكسيد الروبيديوم (RbOH)
• هيدروكسيد المغنيسيوم (Mg(OH)₂)

نجد كاتيونات تلك القواعد القوية في المجموعتين الأولى والثانية من الجدول الدوري (الفلزات القلوية والفلزات القلوية الترابية .

التعادل في الكيمياء

اساس التعادل في الكيمياء حتى تأثير حمض عند خلطه بقاعدة لا يتزايد بقدرهما وإنما يمحوجميع منهم تأثير الآخر. وبذلك يمكن معادلة قاعدة بواسطة إضافة مقدار معين من حمض. ويتفاعل الحمض مع القاعدة وينتج ماء.

• فمثلا يتفاعل ملح هيدروكسيد الصوديوم مع الماء مكونا محلولا قلويا للصوديوم:

${\displaystyle \mathrm {1.........\ NaOH+(H_{2 O)\ \rightleftharpoons \ Na^{+ +OH^{- +(H_{2 O)$

• ويتفاعل حمض الهيدروكلوريك مع الماء مكونا أيونات كلور وأيونات الهيدروجين:

${\displaystyle \mathrm {2.............................\ HCl+H_{2 O\ \rightleftharpoons \ H_{3 O^{+ +Cl^{-$

• وعند تفاعل محلول هيدروكسيد الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك (يحدث التعادل):

${\displaystyle \mathrm {3........\ Na^{+ +OH^{- +H_{3 O^{+ +Cl^{- \ \rightleftharpoons \ Na^{+ +Cl^{- +2\ H_{2 O$

محلول قلوي هيدروكلوريد الصوديوم + محلول حمضي حمض الهيدروكلوريك يتفاعلان مع بعضهما وينتجان كلوريد الصوديوم وماء

.

والعملية الهامة في هذا التفاعل هواتحاد أيون الهيدروكسيد مع أيون أوكسونيوم.

${\displaystyle \mathrm {4.\ OH^{- +H_{3 O^{+ \ \rightleftharpoons \ 2\ H_{2 O$

توازن قاعدة مع حمض

تسمى قوة قاعدة مقدار قلويتها ، والقلوية توصف بثابت يسمى ثابت القلوية. يرمز لثابت القلوية بالرمز (K_b) ، وهويصف حالة التوازن في التفاعل بين الحمض والقاعدة في المحاليل المائية.

يستخدم في العادلة لوصف ذلك رياضيا سالب اللوغاريتم العشري لـ K_b, ويسمى القيمة pK_b .

بالنسبة إلى التفاعل في الماء، حيث B قاعدة:

${\displaystyle \mathrm {B+H_{2 O\ \rightleftharpoons \ OH^{- +BH^{+$

وتعريف ثابت القاعدية K_b كالآتي:

${\displaystyle K_{\mathrm {b ={\frac {c(\mathrm {B \mathrm {H ^{+ )\cdot c(\mathrm {OH ^{- ) {c(\mathrm {B )$,

حيث تعني ( c(X = هجريز X .

بالتالي تكون قيمة pK_b هي:

${\displaystyle \mathrm {p K_{\mathrm {b =-\lg \left(K_{\mathrm {b \cdot \mathrm {\frac {l {mol \right)$.

تفاعل حمض + قاعدة في عدم وجود ماء

مثلما يحدث تفاعل حمض + قاعدة في محاليل مائية يمكن سريان تفاعل في أوساط أخرى. يتفاعل الإيثانول مع حمض الهيدروكلوريك في عدم وجود ماء، حيث يقوم الإيثانول مقام "القاعدة":

${\displaystyle \mathrm {H_{3 C{- CH_{2 {- OH+HCl\ \rightleftharpoons \ H_{3 C{- CH_{2 {- OH_{2 ^{+ +Cl^{-$

كذلك تتفاعل الأمونيا وحمض الهيدروكلوريك في الحالة الغازية فيتكون ملح كلوريد الأمونيوم:

${\displaystyle \mathrm {NH_{3 +HCl\ \rightleftharpoons \ NH_{4 Cl$

اقرأ أيضا

• تفاعل حمض-قاعدة
• حمض
• تفاعل كيميائي
• قاعدي (تفرع تطوري)

مراجع