دليل إلى الحوامض، وقوة الحوامض، والتركيز

حتى إذا لم تكن مختص في دراسة الكيمياء، بدون شك سوف تتذكر ما تعلمت عن الحموض في المدرسة. والتي توصف بصورة روتينية كحموض ضعيفة وقوية، مركزة أو مخففة. لكن ما الفرق بين الحمض القوي والحمض المركز؟ توضيح ذلك أصعب قليلاً مما يبدو.
من السهل أن ننسى أن العدد الضخم من الحموض التي نستخدمها هي محاليل ( الحموض حلولة في الماء). لذلك سوف نستخدمهم غالباً في هذه الصيغة. قد تكون الحموض بشكل مواد صلبة (حمض الستريك وحمض الطرطريك)، محاليل (حمض الايثانويك، حمض الخل) وغازات. وأحد أكثر الحموض شهرة هو حمض الهيدروكلوريك وهو محلول من غاز الهيدروكلوريك في الماء.
قوة الحموض مرتبطة بكيفية سلوكها في الماء. سوف تتفاعل الحموض عند إضافتها للماء مع جزيئات الماء لتكون هذه الأيونات. وجود ذرات الهيدروجين التي نتجت بوساطة هذا التفاعل (تقنيا هي أيونات الهيدرونيوم H3O+) هي ما تسبب الحموضة. ترتبط قوة الحمض بالدرجة التي يحدث فيها هذا التفاعل.
تتفاعل الحموض القوية مع الماء بصورة تامة ودائماً ما تنتهي إلى أيونات في المحلول. إذا استطعت النظر إلى المحلول في المستوى الجزيئي، انظر بالقرب من جزيئات الحمض المتبقية؛ ستجدهم جميعاً مقسمين ومتشكلين كأيونات. على الجانب الآخر فإن الحموض الضعيفة من الصعب تأينها على الإطلاق، وستبقى تستطيع رؤية صيغة جزيئات الحمض الأصلية إذا استطعت النظر عن كثب.
لذا فإن المختصين في دراسة الكيمياء يستطيعون مقارنة قوة أحد الحموض مع حمض آخر. يعتمدون في ذلك على تراكيز الحمض والأيونات الناتجة من تفاعل الحمض مع الماء لحساب ثابت التوازن للحمض (Ka). هذا الثابت يعطي قيمة عددية للدرجة التي تتأين بها الحموض. إن ارتفاع قيمة (Ka) يسبب المزيد من تأين الحمض في الماء ويصبح الحمض اقوى. كيف؟ ثم هل قيمة Ka مرتبطة بتركيز الحامض؟ هل الحامض القوي هو نفسه الحامض المركز؟
ليس تماماً، في الحقيقة من الممكن أن تجد حمض قوي مركز، وكذلك من الممكن أن تجد حمض ضعيف مركز . هذا بسبب أنّ التركيز يشير ببساطة إلى كمية الحمض الموجود في حجم معلوم من الماء، وكمية تأين الحمض في الماء هي إلى حد كبير ليست ذات صلة مع ذلك. الحمض المركز يحتوي على كمية كبيرة من الحمض في حجم معلوم، أما الحمض المخفف فإنه يحتوي على كمية صغيرة من الحمض في حجم معلوم.
ربما تتذكر أن مجال الأس الهيدروجيني (pH) يمكن استخدامه في قياس تركيز حمض معين. هذا المجال في الحقيقة مرتبط مباشرة مع كمية أيونات الهيدروجين في المحلول؛ أكبر عدد لأيونات الهيدروجين في حجم معلوم (مجال الاس الهيدروجيني عادة يبدأ من 0 الى 14). السبب في ذلك أن المجال لوغاريتمي، لكل قطرة من وحدة واحدة كاملة في الأس الهيدروجيني، فإن تركيز أيون الهيدروجين يزداد عشرة أضعاف.
في مصطلحات سلامة الحمض، إن القوة والتركيز كلاهما مهمان، لكن التركيز يمتلك أهمية أكبر. غريب! على الرغم مما قد يبدو، فإن حمض ضعيف مركز في الحقيقة يسبب ضرراً أكبر مما قد يسببه حمض قوي مخفف، ومن هنا تبرز أهمية إدراك الفرق بين تركيز الحامض وقوته.