هل تعتبر أن الأس الهيدروجيني السالب حقيقة؟

عزيزي السائل من الممكن الحصول على الأس الهيدروجيني السالب نظرياً، ولكن عملياً أو في المختبر قد يكون الأمر أكثر صعوبة أو غير ممكن.

عندما نقيس الرقم الهيدروجيني للسوائل أو المحاليل نحدد إذا كانت هذه المحاليل حمضية أو قاعدية أو متعادلة، من خلال مقياس ثابت ومتعارف عليه للحسابات الكيميائية حيث ٧ هي نقطة التعادل فيكون عندها المحلول متعادل مثل الماء المقطر فيكون نقي تماماً أما عندما يكون الأس الهيدروجيني أقل من ٧ يكون المحلول حمضي كما في الخل وعندما يكون أكبر من ٧ فإن المحلول قاعدي أو قلوي كما في المبيضات التي نستخدمها للملابس حيث تكون شديدة القلوية أو القاعدية.
 
ويتم حساب الرقم الهيدروجيني رياضياً من خلال قانون اللوغاريتم والذي يساوي سالب اللوغاريتم لمولارية أو تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول المائي.
أما في المختبر نستطيع تحديد الرقم الهيدروجيني بعدة طرق ولكن الأسهل بينها هي باستخدام الكواشف الملونة مثل ورق عباد الشمس.

الأس الهيدروجيني السالب تجريبياً
 
يتطلب حساب الأس الهيدروجيني معرفة مولارية المحلول الحمضي على سبيل المثال إذا أُعطيت المولارية لحمض الهيدروكلوريك فكانت ١٢ وطُلب منك حساب الرقم الهيدروجيني، بالتأكيد صديقي ستذهب إلى القانون الرياضي المعروف كالتالي:

درجة الحموضة للحمض = log(12)-
والنتيجة هي سالب (١.٠٨).
إذن هذا ممكن والرقم الهيدروجيني السالب حقيقة.
و أستطيع القول أنه عندما تكون مولارية أيونات الهيدروجين أكبر من ١ يكون الرقم الهيدروجيني للحمض سالب، ولكن يصعب إثبات ذلك تجريبياً في المختبر.

ولكن لماذا؟
سأجيبك لأسباب عديدة بناءاً على الطرق العملية المستخدمة في قياس الرقم الهيدروجيني :
 
أولاً واحدة من هذه الطرق هي غمس المحلول  في أقطاب كهربائية زجاجية على سبيل المثال محلول حمض الهيدروكلوريك عند وضعه في هذه الأقطاب فإن درجة الحموضة الفعلية الناتجة من الأقطاب أكبر من الرقم الهيدروجيني الحقيقي، وهذا ما يعرف ب "خطأ الحمض" وهو إحدى العيوب الناتجة في قياسات قطب الأس الهيدروجيني للزجاج.

ثانياً أما بالنسبة لاستخدام ورق عباد الشمس أو الكواشف الملونة فإنه لن تتحول ورق عبادي إلى اللون المطلوب للكشف عن درجة الحموضة وذلك عندما تكون القيمة أقل من صفر.

ثالثاً بالإضافة إلى أن الأحماض القوية عندما تكون بتراكيز عالية لا تنفصل تماماً في الماء ومثال على ذلك حمض الهيدروكلوريك عند انفكاكه في الماء سيبقى بعض الهيدروجين المرتبط بالكلور، وعند القياس يعطي الرقم الهيدروجيني قيمة أعلى من قيمة مولارية الحمض المتوقعة.

رابعاً في الأحماض القوية يكون تركيز أيونات الهيدروجين مركز بصورة أكبر من التركيز الفعلي؛ لذا فإن نشاط أيونات الهيدروجين تكون فعالة وقوية وعند القياس يكون الأس الهيدروجيني أقل بكثير من قياس المولارية الحمضية المتوقعة.
فالقياسات تكون غير دقيقة وغير حقيقة لمثل هذه الأحماض القوية أو الضعيفة والتي تحمل أرقاماً هيدروجينية خارج النطاق الحمضي.

لذا قد نجد قيمة للرقم الهيدروجيني منخفضة أو سالبة بالقرب من الينابيع الساخنة القريبة من أماكن البراكين بحيث تتواجد على شكل مزيج من حمض كلور الماء وحمض الكبريت ذات رقم هيدروجيني سالب.

المصادر : Is Negative pH Possible?