ماذا تسمى المواد التي يتغير لونها عند وجود الحمض أو القاعدة
من أبرز الأسئلة التي يتم طرحها في امتحانات مادة العلوم هو سؤال ما هي المادة التي عندما تتعرض للحمض أو للقاعدة يتغير لونها، ففيما يلي سوف نشير إلى إجابته النموذجية:
إن الكواشف هي المادة التي عند وجود الحمض أو القاعدة يحدث تغير ملحوظ في لونها.
وهي عبارة عن خليط أو مركب يتم إضافته إلى نظام لكي يتم حدوث تفاعل كيميائي أو ربما اختبار حدوثه.
ومن الجدير بالذكر أن الكاشف يمكن استعماله لتحديد ما إذا كان هناك مادة كيميائية محددة في المعادلة الكيميائية أم لا.
إذ إنه في حالة وجود هذه المادة أو مواد ذات صلة يرتبط الكاشف بها على الفور ويتحول لونه.
كيفية التفرقة بين الحمض والقاعدة باستخدام الكواشف
إن السمة المشتركة بين كل من الحمض والقاعدة وتعد بمثابة السمة الرئيسية فيهما تكون مستويات الأس الهيدروجيني المتعلقة بكل منهما، فالحمض يوجد به مستويات أس هيدروجيني على الأرجح أقل من 7 بينما القاعدة تكون المستويات فيها أعلى من 7، إذ إن هذا الاختلاف يتم تحديد مقياس درجة الحموضة أو الكواشف، ففيما يلي سوف نوضح لكم كيفية اكتشافه بواسطة الكواشف:
يستخدم بشكل شائع ورق عباد الشمس لكونه أبرز أنواع الكواشف.
فعند وضعه في المحلول الحمضي يتحول شريطه الذي يحمل اللون الأزرق إلى اللون الأحمر.
في حين عند وضعه في محلول أساسي يتحول شريطه الأحمر إلى الأزرق.
ويُجدر بالإشارة إلى أن ورق عباد الشمس لا يكون حساسًا سوى في نطاق الرقم الهيدروجيني الذي يتراوح من 4.5 إلى 8.3.
أمثلة أخرى على الكواشف المستخدمة لاختبار الأحماض والقواعد
لن تقتصر عملية التفرقة بين الحمض والقاعدة على استخدام ورق عباد الشمس ففي بعض الأحيان يتم استخدام الكواشف الأخرى والتي تتمثل فيما يلي:
الثيمول الأزرق
يتحول عند وجوده في المحاليل الحمضية إلى اللون الأحمر.
بينما يصبح لونه أصفرًا عند وضعه في المحاليل الأساسية
وبالنسبة لدرجة حموضته فإنها تتراوح من 1.2 إلى 2.8.
ميثيل الأحمر
يتراوح نطاق الأس الهيدروجيني للميثيل الأحمر من 4.8 إلى 6.0.
فهو يتحول في المحلول الحامضي للون الأصفر.
أما عنده تعرضه للمحلول القاعدي يتحول إلى اللون الأحمر.
ميثيل برتقالي
يصبح كاشف الميثيل البرتقالي لونه أحمرًا عند وجود الأحماض.
وعند وجود القواعد فإنه يصير باللون الأصفر.
ويُجدر بالإشارة إلى أن درجة حموضته تبدأ من 3.2 وتصل إلى 4.4.
Bromocresol Green
نطاق الأس الهيدروجيني لهذا الكاشف يتراوح من 3.8 إلى 5.4.
حيث إنه يصبح باللون الأصفر عنده وضعه في المحلول الحامضي.
في حين أنه يتحول للون الأزرق عند وجود المحاليل القاعدية.
Bromothymol Blue
عند مزج هذا الكاشف بالمحاليل الحمضية فإنه يصبح باللون الأصفر.
أما عند وضعه مع المحاليل الأساسية فإنه يصبح باللون الأزرق.
حيث إنه يحتوي على نطاق متميز من الأس الهيدروجيني يتراوح من 6.0 إلى 7.6.
جدول الكواشف الكيميائية
سنشير في السطور التالية إلى أنواع الكواشف الكيميائية المختلفة والتي يندرج أسفل كل منها مجموعة متنوعة من المركبات وكذلك العناصر الكيميائية، فلقد قاموا علماء الكيمياء بترتيبها فيما يعرف باسم جدول الكواشف الكيميائية:
كاشف غرينيارد
يتكون هذا الكاشف من العديد من المشتقات العضوية يطلق عليها RMgX مثل المغنيسيوم، وهذه الكلمة تفسر كالآتي:
R: تعني الهيدروكربونات مثل C2H5.
Mg: اختصار عنصر المغنسيوم.
X: وهي ذرات هالوجين في الجدول الدوري وبالتحديد في المجموعة السابعة مثل الكلور واليود والبروم.
ويجدر بالإشارة إلى أن كاشف غرينيادر سُمي كذلك نسبةً إلى مكتشفه فيكتور غرينيارد.
وهو يتم تحضيره من خلال تفاعل كل من الهالوجين والمغنيسيوم في وسط يسيطر عليه بفاعلية النيتروجين لأنه شديد التفاعل مع الرطوبة وكذلك الأكسجين.
ويجب العلم بأن رد فعل الناتج عن مركب الهالوجين عند تفاعله مع المغنيسيوم متباين، حيث إن هذا المركب يتفاعل بسرعة مع هاليدات الألكيل مقارنةً بتفاعله مع كلوريد الأريل.
كاشف تولنز
يستعمل هذا الكاشف لمعرفة وجود الألدهيد العادي وكذلك العطري.
وهو يحضر من نترات القطة مع محلول الأمونيا.
إذ إنه يستخدم لاختبار وجود عنصر الفضة من خلال تشكيل مرآة فضية في التفاعل الكيميائي على السطح الخارجي له.
ومن الجدير بالذكر أنه تم اكتشافه بواسطة العالم بيرهارد تولينز.
كاشف فنتون
يحضر كاشف فنتون من تفاعل محفز الحديد مع بيروكسيد الهيدروجين.
وهو يساهم في تقليل مستوى التلوث العضوي عبر الهيدروكسيل الذي يتم إنتاجه من الأكسدة الكيميائية.
كما أنه يعمل على التخلص من المواد العضوية الملوثة والمكلورة.
كاشف كولنز
يعمل كاشف كولنز بشكل انتقائي حيث إنه يقوم بأكسدة الكحول الأولى كما يؤدي إلى تحويله بسهولة إلى الألدهيد.
إذ يعزى السبب وراء ذلك لتكونه من أكسيد الكروم وبريدين الممزوجين مع ثنائي كلورو ميثان.
كاشف فهلنغ
يتم تحضير هذا الكاشف من خلال مزج كبريتات النحاس الزرقاء مع تارتريك الصوديوم.
وهو يقوم بكشف الكربوهيدرات التي يمكنها أن تذوب في الماء أو في الكيتون.
كما أنه يستخدم لتقليل السكريات سواء كانت المختزلة أو غير المختزلة.
ولكنه من المؤسف لا يمكنه التمييز بين كل من الأسيتون والبنزالدهيد.
كيف تعمل الكواشف
تعمل الكواشف من خلال تنشيط التفاعلات الكيميائية، وذلك كالآتي:
المواد العضوية: فهي تقوم بعمل سلاسل طبيعية للغاية من التفاعلات.
المواد غير العضوية: حيث تستعمل في التفاعلات التي تحضر صناعيًا.
ماذا تعني درجة الكاشف
يقصد بدجة الكاشف أو ما يطلق عليها أيضًا جودة الكاشف ما يلي:
على أن المادة تبدو ناقية بشكل كافي حيث يمكن استعمالها في التحاليل المختلفة سواء كانت الكيميائية أو الفيزيائية.
إذ تكون خالية من الملوثات والتي من الممكن أن تتداخل بسهولة مع الاختبار الشائعة.
فعلى سبيل المثال يمتلك الماء درجة كشفية رائعة حيث إنه يحتوي على مستويات قليلة من:
البكتيريا.
أيونات الصوديوم.
الكلور.
شوائب السيليكا.
ومن الجدير بالذكر أن المواد التي لا تمتلك درجة كشفية يطلق عليها مواد الدرجة الخام.
ما هي نقاوة الكاشف
نقاوة الكاشف يقصد بها أن المواد الكيميائية تمتلك درجة كشفية تتراوح من 96 إلى 98%، حيث من الممكن استعمالها في إنتاج الأغذية أو ربما إنتاج الأدوية، كما يمكن أن تدخل في التطبيقات المخبرية والأخرى التحليلية.
الفرق بين الكاشف والمتفاعل
قد لا يبدو الفرق بين الكاشف والمتفاعل واضحًا لدى البعض، لذا فإننا في النقاط التالية سوف نذكره بشكل مبسط:
المادة المتفاعلة تعد بمثابة مادة أولية وأساسية في التفاعل الكيميائي، حيث إنها تقوم بإنتاج منتج واحد أو ربما أكثر.
أما المواد الكاشفة فهي لا تستخدم على الدوام في التفاعلات الكيميائية.
الفرق بين الكاشف والمحفز
بالنسبة للفرق بين الكاشف والمحفز فإنه يكمن في الأمور الآتية:
المحفز عبارة عن مادة تساهم في تسريع معدل بعض التفاعلات الكيميائية.
أما الكاشف هو مادة تستعمل في التحليل الكيميائي كمحفز لتسريع التفاعل أو تعمل كمادة متفاعلة حيث يمكن استهلاكها بسهولة خلال التفاعل.
استخدامات الكواشف
للكواشف العديد من الاستخدامات، حيث إنه يتم استخدامها في المختبرات لتحقيق ما يلي:
تحويل الكحول إلى الكيتونات أو ربما إلى الألدهيدات كما يفعل كاشف الكولين.
القيام بعمليات الأكسدة وذلك في حالة استعمال كاشف فنتون.
التخلص من المركبات السامة.
الاستدلال على وجود أي مركب من خلال تغير لونها، ومن أبرز الكواشف التي تقوم بذلك كاشف ميلون، وكذلك كاشف Fehling الذي يستدل على وجود الكربوهيدرات والكيتونات.