للموادّ من حولنا في هذهِ الطبيعة خواصّ تُميّزها عن غيرها، فلكلّ مادّة خواص فيزيائية وبيولوجيّة وكيميائيّة، ونستطيع التمييز والتفريق بينها من خلال دراسة كُلّ مادّة على حدة ووصفها الدقيق حسب نوع التحليل الفيزيائي الحركي أو السكوني أو الكيميائي أو البيولوجي، وفي موضوعنا هذا سنتطرّق إلى إحدى الصفات الكيميائية للموادّ وهي مقياس درجة الحموضة والقاعديّة للموادّ، ولقياس هذهِ النسبة فقد تمّ اعتماد صيغة لوغاريتمية رياضيّة لقيَم الأيونات الخاصّة بالقواعد والأيونات الخاصّة بالأحماض وهما أيونات الهيدرونيوم +H3O والأكسيد OH-، فما هو هذا المقياس الذي من خلاله يتم معرفة طبيعة الوسط المادّي أهو حمضي أم قاعدي، هذا هو موضوعنا لهذا المقال.
تعريف الرقم الهيدروجيني PH
كما أسلفنا سابقاً فالرقم الهيدروجيني هو القيمة الرياضيّة التي يتمّ احتسابها من خلال معادلة لوغاريتميّة وهي المقياس والمؤشّر على حمضية المادّة أو قاعديّتها، والمعادلة تقوم باحتساب القيمة السالبة للوغاريتم تركيز أيون الهيدرونيوم H3O+ كما في المعادلة أدناه:
PH= -log [H3O+]
والقيمة التي في المربع تعني تركيز أيون الهيدرونيوم ووحدة قياسها هي المول/لتر والمول هي وحدة قياس كميّة المادّة، وأيون الهيدرونيوم عل كلّ حال يُفيد حموضة المادّة ويكون ذلك من خلال معرفة قيمة الرقم الهيدروجيني حيث أنّ الأرقام التي تقلّ قيمتها عن الرقم 7 تعني أنَّ المادّة حمضيّة وهذا يعني في لغة الرياضيات والكيمياء أنّ تركيز أيون الهيدرونيوم عالٍ وهو دليل حمضيّة المادّة.
أمّا المؤشّر على قاعديّة المادّة فهو عندما تكون قيمة الرقم الهيدروجيني PH أكبر من الرقم 7 فهي تعني أنَّ تركيز ايون OH- هو الأكبر وهو المؤشّر على أنَّ المادّة قاعديّة.
وللماء الصفة المتعادلة بين الحموضة والقاعدة فالرقم 7 وهو قيمة الرقم الهيدروجيني PH للماء دليل على تعادل بيئة الماء وخصوصاً الماء المُقطّر.
والتسلسل الهيدروجيني أو الرقم الهيدروجيني يبدأ من الرقم صفر وينتهي بالرقم 14 والقيمة التي تقل عن الرقم 7 وحتّى تصل إلى الصفر هي مدلول القيمة الحمضيّة للمادّة فكُلّما قلّت قيمة الرقم كانت نسبة الحموضة أكبر ووصفت المادّ عندها بأنّها مادّة حمضيّة وكلّما زادت عن الرقم 7 وباتجاه الرقم 14 كانت المادّة قاعديّة.
ولقياس الرقم الهيدروجيني فَهُناك عدّة طرق من أهمها جهاز PH meter، كما أنَّ هناك طُرق باستخدام حتّى الأطعمة وما يُسمّى بالكواشف الطبيعيّة كموادّ الملفوف والبنجر والعنب البري والفراولة والتي من خلالها يتمّ معرفة مدى حمضية الموادّ أو قاعديّتها، كما أنّ هذهِ الموادّ الطبيعيّة سهلة مخبريّاً وفي المتناول ولكن لا تُعطي الدقّة وإنّما تحديد سلوك المادّة وطبيعتها.
