Transcript chemical - WordPress.com

กรด – เบส
กรด - เบส คืออะไร
กรด เบส ในชีวิตประจำวัน ( Acid Base in Everyday Life)
สารประกอบจาพวกกรด เบส มีความสาคัญและเกี่ยวข้องกับชีวิตประจาวันของมนุ ษย์
อย่างมาก ก่อนอื่นต้องทาความเข้าใจว่า กรด เบส คืออะไรอย่างง่ายๆ
สารละลายกรด คือสารละลายที่มีรสเปรี้ ยว เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากน้ าเงินเป็ นแดง
หรือทาปฏิกิริยากับโลหะได้ แก๊ส H 2 และ เกลือ
สารละลายเบส คือสารละลายที่มีรสขม เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากแดงเป็ นน้ าเงิน หรือ
มีลกั ษณะลื่นๆ
สำรละลำยกรด - เบส
สมบัตขิ องสำรละลำยกรด - เบส
สารละลายกรด (Acid) หมายถึง สารประกอบที่มีธาตุไฮโดรเจนเป็ นองค์ประกอบ
เมื่อละลายน้ าสามารถแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน (H+)
สารละลายเบส (Base) หมายถึง สารประกอบที่ละลายน้ าแล้วแตกตัวให้ไฮดร
อกไซด์ไอออน (OH-)
สมบัตขิ องสำรละลำยกรด
สารละลายกรดมีสมบัติทวั ่ ไป ดังนี้
1. กรดทุกชนิ ดจะมีรสเปรี้ ยว กรดชนิ ดใดมีรสเปรี้ ยวมากแสดงว่ามีความเป็ นกรด
มาก เช่น กรดแอซีติกที่เข้มข้นมากจะมีรสเปรี้ ยวจัด เมื่อนามาทาน้ าส้มสายชูจะใช้กรด
แอซีติกที่มีความเข้มข้นเพียง 5% โดยมวลต่อปริมาตร (กรดแอซีติก 5 กรัม ละลายใน
น้ า 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร) เพื่อให้มีรสเปรี้ ยวน้อยพอเหมาะกับการปรุงอาหาร
2. เปลี่ยนสีของกระดาษลิตมัสจากสีน้ าเงินเป็ นสีแดง สาหรับกระดาษลิตมัสเป็ น
อินดิเคเตอร์ชนิ ดหนึ่ งที่ใช้ทดสอบความเป็ นกรดเป็ นเบส
3. กรดทาปฏิกิริกบั โลหะบางชนิ ด เช่น ทองแดง สังกะสี แมกนี เซียม ดีบุก และ
อลูมิเนี ยม ได้แก๊สไฮโดรเจน (H2) เมื่อนาแผ่นสังกะสีจุม่ ลงไปในสารละลายกรดเกลือ
จะเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ฟองแก๊สไฮโดรเจนผุดขึ้ นมาจากสารละลายกรดอย่างต่อเนื่ อง ซึ่ง
จะสังเกตเห็นได้ง่าย และเนื่ องจากแก๊สไฮโดรเจนเป็ นแก๊สที่เบากว่าอากาศ จึงมีผนู้ า
ปฏิกิริยาดังกล่าวมาใช้เตรียมแก๊สไฮโดรเจน
นอกจากนี้ กรดจะทาปฏิกิริยากับโลหะบางชนิ ด เช่น ทองคา ทองคาขาว เงิน ปรอท
ได้ชา้ มากหรืออาจไม่เกิดปฏิกิริยา
4. กรดทาปฏิกิริยากับเบสได้เกลือและน้ า เช่น กรดเกลือทาปฏิกิริยากับโซเดียมไฮ
ดรอกไซด์ซึ่งเป็ นเบส ได้เกลือโซเดียมคลอไรด์หรือเกลือแกง ทาปฏิกิริยารหว่างกรด
และเบสที่พอดีจะเรียกว่า ปฏิกิริยาสะเทิน
5. กรดสามารถเกิดปฏิกิริยากับหินปูนซึ่งเป็ นสารประกอบแคลเซียมคาร์บอเนต ทา
ให้เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ โดยเราสามารถทดสอบแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่
เกิดขึ้ นผ่านแก๊สเข้าไปในน้ าปูนใส (สารละลายของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในน้ า) ซึ่งจะ
ทาให้น้ าปูนใสขุน่ ทันที เนื่ องจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จะทาปฏิกิริยากับ
แคลเซียมไฮดรอกไซด์ในน้ าปูนใสได้แคลเซียมคาร์บอเนตซึ่งเป็ นสารที่ไม่ละลายน้ า
6. สารละลายกรดทุกชนิ ดนาไฟฟ้ าได้ดี เพราะกรดสามารถแตกตัวให้ไฮโดรเจน
ไอออน (H+)
7. กรดทุกชนิ ดมีคา่ pH น้อยกว่า 7
8. กรดมีฤทธิ์กดั กร่อนสารต่าง ๆ ได้ โดยเฉพาะเนื้ อเยือ่ ของสิ่งมีชีวิต ถ้ากรดถูก
ผิวหนังจะทาให้ผิวหนังไหม้ ปวดแสบปวดร้อน หากกรดถูกเส้นใยของเสื้ อผ้า เส้นใยจะ
ถูกกัดกร่อนให้ไหม้ได้ นอกจากนี้ กรดยังทาลายเนื้ อไม้ กระดาษ และพลาสติกบาง
ชนิ ดได้ดว้ ย
สมบัตขิ องสำรละลำยเบส
สารละลายเบสมีสมบัติทวั ่ ไป ดังนี้
1. เปลี่ยนสีของกระดาษลิตมัสจากสีแดงเป็ นสีน้ าเงิน
2. เบสทาปฏิกิริยากับกรดจะได้เกลือและน้ า ตัวอย่างเช่น สารละลายโซดาไฟ
(โซเดียมไฮดรอกไซด์) ทาปฏิกิริยากับกรดเกลือ (กรดไฮโดรคลอริก) จะได้เกลือ
โซเดียมคลอไรด์ นอกจากนี้ สารละลายโซดาไฟสามารถทาปฎิกิริยากับกรดไขมันได้
เกลือโซเดียมของกรดไขมัน หรือที่เราเรียกว่า สบู่ (Soap)
3. เบสทาปฏิกิริยากับสารละลายแอมโมเนี ยมไนเดรตได้แก๊สแอมโมเนี ย ซึ่ง
เรานามาใช้ดมเมื่อเป็ นลม
4. เบสทุกชนิ ดมีคา่ pH มากกว่า 7 สามารถกัดกร่อนโลหะอลูมิเนี ยม และ
สังกะสี ทาให้มีฟองแก๊สเกิดขึ้ น
นิยำมของกรด-เบส
Arrhenius Concept
กรด คือ สารประกอบที่มี H และเมื่อละลายน้ าจะแตกตัวให้ H + หรือ H3O+
เบส คือ สารประกอบที่มี OH และเมื่อละลายน้ าจะแตกตัวให้ OH ข้อจากัดของทฤษฎีนี้คือ สารประกอบต้องละลายได้ในน้ า และไม่สามารถอธิบายได้วา่
ทาไมสารประกอบบางชนิ ดเช่น NH 3 จึงเป็ นเบส
Bronsted-Lowry Concept
กรด คือ สารที่สามารถให้โปรตอน ( proton donor)แก่สารอื่น
เบส คือ สารที่สามารถรับโปรตอน ( proton acceptor)จากสารอื่น
ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบสจึงเป็ นการถ่ายเทโปรตอนจากกรดไปยังเบสเช่น
แอมโมเนี ยละลายในน้ า
NH 3(aq) + H 2O (1) NH 4 + (aq) + OH - (aq)
base 2 acid 1
acid 2
base 1
ในปฏิกิริยาไปข้างหน้า NH3 จะเป็ นฝ่ ายรับโปรตอนจาก H2O ดังนั้น NH3 จึง
เป็ นเบสและ H2O เป็ นกรด แต่ในปฏิกิริยาย้อนกลับ NH4 + จะเป็ นฝ่ ายให้
โปรตอนแก่ OH - ดังนั้น NH4 + จึงเป็ นกรดและ OH - เป็ นเบส อาจสรุปได้วา่
ทิศทางของปฏิกิริยาจะขึ้ นอยูก่ บั ความแรงของเบส
Lewis Concept
กรด คือ สารที่สามารถรับอิเลคตรอนคูโ่ ดดเดี่ยว ( electron pair
acceptor) จากสารอื่น
เบส คือ สารที่สามารถให้อิเลคตรอนคูโ่ ดดเดี่ยว ( electron pair donor)แก
สารอื่น
ทฤษฎีนี้ใช้อธิบาย กรด เบส ตาม concept ของ Arrhenius และ
Bronsted-Lowry ได้ และมีขอ้ ได้เปรียบคือสามารถอธิบาย กรด เบส ในกรณี
ที่เกิดปฏิกิริยาระหว่างกัน และได้สารประกอบที่มีพนั ธะโควาเลนซ์ เช่น
OH - (aq) + CO2 (aq)
BF3 + NH3
HCO3 - (aq)
BF3-NH3
คู่กรด – เบส
คู่กรด – เบส คือ สารที่เป็ นคูก่ รด-เบสกัน H + ต่างกัน 1 ตัว โดยที่ คูก่ รดจะมี
H + มากกว่าคูเ่ บส 1 ตัว
ควำมแรงของกรดและเบส = การแตกตัวในการให้โปรตอน(กรด) ความสามารถ
ในการรับโปรตอน(เบส)
CH3COOH (aq) + H2O (aq)
CH3COO - (aq) +
H3O + (aq)
เรำต้องรูท้ ิศทำงกำรเลื่อนของสมดุลก่อน เรำจึงจะบอกถึงควำมแรงได้
1. ถ้าสมดุลเลื่อนไปทางขวา CH3COOH เป็ นกรดแรงกว่า H3O + /
H2O เป็ นเบสแรงกว่า CH3COO 2. ถ้าสมดุลเลื่อนไปทางซ้าย H3O + เป็ นกรดแรงกว่า CH3COOH /
CH 3COO - เป็ นเบสแรงกว่า H 2O
ถ้าค่า
K > 1 สมดุลเลื่อนไปข้างหน้า(สารผลิตภัณฑ์มากกว่าสารตั้งต้น)
K < 1 สมดุลเลื่อนย้อนกลับ(สารผลิตภัณฑ์น้อยกว่าสารตั้งต้น)
K = 1 ไปข้างหน้าเท่ากับย้อนกลับ (สารผลิตภัณฑ์=สารตั้งต้น) ความแรงทั้ง 2
ข้างเท่ากัน
เปรียบเทียบกรดแก่กบั เบสแก่
กรดแก่ ( strong acid) คือกรดที่สามารถแตกตัวได้ 100% ในน้ า เช่น
HCl H2SO4 HN03 HBr HClO4 และ HI
เบสแก่ ( weak base) คือกรดที่สามารถแตกตัวได้ 100% ในน้ า เช่น
Hydroxide ของธาตุหมู่ 1 และ 2
( NaOH LiOH CsOH Ba(OH)2 Ca(OH)2)
กรดอ่อน ( weak acid) คือกรดที่สามารถแตกตัวเป็ นไอออนได้เพียงบางส่วน
เช่น กรดอะซิติคในน้ าส้มสายชู (vinegar) ยาแอสไพริน (acetylsalicylic
acid) ใช้บรรเทาอาการปวดศรีษะ saccharin เป็ นสารเพิ่มความหวาน niacin
(nicotinic acid) หรือ ไวตามินบี เป็ นต้น ตัวอย่างปฏิกิริยาของสารละลายกรด
CH 3COOH ในส่วนผสมของน้ าส้มสายชูจะมีดงั นี้ :
CH3COOH (aq) + H2O (1)
H3O + (aq) +
CH3COO - (aq) มีคา่ Ka
เบสอ่อน (weak base) คือเบสที่สามารถแตกตัวเป็ นไออนได้เพียงบางส่วน เช่น
NH 3 urea aniline เป็ นต้น ตัวอย่างปฏิกิริยาของ ammonia มีดงั นี้
NH3(aq) + H2O (aq)
NH4 + (aq) + OH - (aq)
ชนิดของกรดและเบส
กรด แบ่งตามการแตกตัว แบ่งได้ 3 ชนิ ด
1. กรด Monoprotic แตกตัว 1 ได้แก่ HNO3 , HClO3 , HClO4 ,
HCN
2. กรด Diprotic แตกตัว 2 ได้แก่ H2SO4 , H2CO3
3. กรดPolyprotic แตกตัว 3 ได้แก่ H3PO4
การแตกตัวของกรด Polyprotic แต่ละครั้งจะให้ H + ไม่เท่ากัน แตกครั้งแรกจะ
แตกได้ดีมาก ค่า Ka สูงมากแต่แตกครั้งต่อ ๆ ไปจะมีคา่ Ka ตา่ มาก เพราะประจุ
ลบในไอออนดึงดูด H + ไว้ดงั สมการ
H2SO4
HSO4
H+ + HSO4 - Ka1 = 10 11
- H+ + SO4 2- Ka2 = 1.2 x 10 -2
เนื่ องมาจากกรด Polyprotic มักมีคา่ K1 >> K2 >> K3 H+ ใน
สารละลายส่วนใหญ่จะได้มาจากการแตกตัวครั้งแรก
ถ้ำค่ำ K 1 มำกกว่ำ K 2 =10 3 เท่ำขึ้นไปจะพิจำรณำค่ำ pH ของ
สำรละลำยกรด Polyprotic ได้จำกค่ำ K 1 เท่ำนั้น แต่ถำ้ ค่ำ K 2 มีคำ่ ไม่
ต ่ำมำก จะต้องนำค่ำ K 2 มำพิจำรณำด้วย
เบส แบ่งตาม จานวน OH - ในเบส แบ่งได้เป็ น 3 ชนิ ด คือ
1. เบสที่มี OH - ตัวเดียว เช่น LiOH NaOH KOH RbOH CsOH
2. เบสที่มี OH - 2 ตัว เช่น Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
3. เบสที่มี OH - 3 ตัว เช่น Al(OH)3 Fe(OH)3
รวมสูตรที่ใช้คำนวณในกรณีหำ กรดอ่อน เบสอ่อน ไม่ผสมกัน
ปฏิกิริยำของกรด - เบส
ปฏิกิริยาของกรด เบส แบ่งได้เป็ น 4 ชนิ ดคือ
ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กบั เบสแก่
ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กบั เบสอ่อน
ปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่
ปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสอ่อน
กำรแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่
กำรแตกตัวของกรดแก่
กรดแก่ หมายถึงกรดที่เมื่อละลายน้ าแล้วสามารถแตกตัวเป็ นไอออนได้ 100 %
ให้สงั เกตการแตกตัวของกรดแก่ HCl เปรียบเทียบกับการแตกตัวของกรดอ่อน HF
ซึ่งการแตกตัวเป็ นดังสมการ
HCl(aq)
H +(aq) + Cl-(aq)
0.1 mol/dm3 0.1 mol/dm3 0.1 mol/dm3
ตัวอย่ำงกรดแก่สำมัญ ได้แก่
สูตรเคมี
ชื่อกรด
HCl
ไฮโดรคลอริก(hydrochloric
acid)
HBr
ไฮโดรโบรมิก(hydrobromic
acid)
HI
ไฮโดรไอโอดิก(hydroiodic acid)
HNO3
ไนตริก(nitric acid)
HClO4
เปอร์คลอริก(perchloric acid)
H2SO4
ซัลฟิ วริก(sulfuric acid)
กำรแตกตัวของเบสแก่
เบสแก่ หมายถึงเบสที่เมื่อละลายน้ าแล้วสามารถแตกตัวเป็ นไอออนได้ 100 %
ตัวอย่ำงเบสแก่ ได้แก่
สารประกอบไฮดรอกไซด์ของธาตุหมู่ 1 ซึ่งมีสตู รทัว่ ไป XOH เมื่อละลายน้ าจะ
แตกตัวให้ไอออนบวกและไฮดรอกไซด์ไอออน โดยโมลหรือความเข้มข้นของไอออน
บวก ไฮดรอกไซด์ไอออนและเบสจะเท่ากัน ดังสมการ
XOH(aq)
X+(aq) + OH-(aq)
ตัวอย่าง
NaOH(aq)
KOH(aq)
2 mol
0.5 mol/dm3
Na+(aq) + OH-(aq)
K+(aq) + OH-(aq)
2 mol
2 mol
0.5 mol/dm3 0.5 mol/dm3
กำรแตกตัวของน้ ำและค่ำ pH ของสำรละลำย
น้ าบริสุทธิ์จดั เป็ นตัวทาละลายที่สาคัญ เป็ นพวก นอน-อิเลคโตรไลท์
(nonelectrolyte) หรือไม่สามารถนาไฟฟ้ า แต่จากการทดลองพบว่า น้ า
บริสุทธิ์นาไฟฟ้ าได้บา้ งเล็กน้อย ทั้งนี้ เพราะว่าน้ าสามารถแตกตัวได้เอง ซึ่งเรียกว่า
self-ionization หรือ autoprotolysis
H2O (1) + H2O (1)
acid 1
base 2
H3O + (aq) + OH- (aq)
acid 2
base 1
หรือ 2H2O (1) = H3O + (aq) + OH - (aq)
จากความสัมพันธ์ของ Kw ในปฏิกิริยาการแตกตัวของน้ า
Kw = [H3O+][OH-] = 1.0 x 10 -14 ที่ 25 C
(Kw ที่ 0 C = 0.12 x 10 -14 และ ที่ 60 C = 9.6 x 10 - 14 M2)
จะได้ pK w = pH + pOH
โดยที่ pH ของ น้ า = -log [H30 +] = 7 และpOH ของ น้ า = -log
[OH -] = 7
โดยทัว่ ไปแล้ว ค่า pH ของสารละลายที่พบอยูท่ วั ่ ไป จะมีคา่ อยูใ่ นช่วง 1-14
เท่านั้น อย่างไรก็ตาม ค่า pH อาจแสดงค่าเป็ นลบหรือมีคา่ มากกว่า 14 ได้
เช่นเดียวกัน
ตัวอย่ำง ค่า pH ของนมสด เท่ากับ 6.5 ถ้านมเสีย (เปรี้ ยว) ค่า pH ของนมเสีย
จะมากหรือน้อยกว่านมสด
ตอบ น้อยกว่า
ตัวอย่ำง จงหาค่า pH ของสารละลายที่เจือจางของ HCl เข้มข้น 1.0 x 10- 8
M
วิธีทำ HCl เจือจาง แตกตัวได้ H + 1.0 x 10 - 8 M และน้ าแตกตัวได้ H+
1.0 x 10 - 7 M
ปริมาณ H + ที่เกิดขึ้ น = 1.0 x 10 -8 + 1.0 x 10 - 7 M
pH = -log (1.0 x 10 -8 + 1.0 x 10 -7 )
= 6.96
อินดิเคเตอร์
อินดิเคเตอร์ คือ สารที่ใช้ทดสอบกรด-เบสของสารละลาย อินดิเคเตอร์ทวั ่ ไปมี
สมบัติเป็ นกรดอ่อน เป็ นสารที่เปลี่ยนสีได้เมื่อ pH ของสารละลายเปลี่ยนไป *
โดยทัว่ ไปจะใช้ HIn แทนสูตรทัว่ ไปของอินดิเคเตอร์ สมการการแตกตัวของอินดิเค
เตอร์
HIn (aq) + H2O(l)
H3O + (aq) + In- (aq)
Ka = [H3O +][In -]/[ HIn]
ยูนิเวอร์ซลั อินดิเคเตอร์ สามารถบอกความเป็ นกรดเป็ นเบสของสารละลายได้ และ
บอกค่า pH ได้
กำรเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์
HIn (aq) + H2O (l)
n H3O + (aq) + In- (aq)
แดง
น้ าเงิน
ถ้าเติมกรดลงไปเปรียบเสมือนเติม H 3O + สมดุลจะย้อนกลับจะได้
สารละลายสีแดง
ถ้าเติมเบสเปรียบเสมือนเติม OH - , OH - จะไปดึง H 3O + ให้
กลายเป็ นน้ าสมดุลเลื่อนไปข้างหน้าสารละลายเป็ นสีน้ าเงิน
หลักการเลือกอินดิเคเตอร์ ควรเลือกสารที่มีการเปลี่ยนสีตามการเปลี่ยน
ค่า pH เเละ สีสงั เกตได้ชดั
pH ของสำรละลำย
ในสารละลายกรดหรือเบสจะมีท้งั H3O+ และ OH- อยูใ่ นปริมาณที่แตกต่าง
กัน การบอกความเป็ นกรด เป็ นเบสของสารละลายโดยใช้ความ
เข้มข้นของ H3O+ หรือ OH- มักเกิดความผิดพลาดได้ง่ายเพราะสารละลาย
มักมีความเข้มข้นของ H3O+ หรือ OH- น้อย ดังนั้นในปี ค.ศ. 1909 นักเคมี
ชาวสวีเดนชื่อ ซอเรสซัน (Sorensen) ได้เสนอให้บอกความเป็ นกรด-เบสของ
สารละลายในรูปมาตราส่วนpH ย่อมาจากภาษาฝรัง่ เศสว่า puissance
d,hydrogine แปลว่า กาลังของไฮโดรเจน (power of
hydrogen) โดยกาหนดว่า
เมื่อความเข้มข้นของ H3O+ มีหน่ วยเป็ น mol/dm3 หรือ Molar
ในสารละลายที่เป็ นกลาง [H3O+] = [OH-] = 1.0 x 107 mol/dm3 ดังนั้ น หา pH ของสารละลายได้ ดังนี้
pH = - log[H3O+]
= - log 1.0 x 10-7
= - (log 1.0 – 7log10)
= 0+7 =7
นัน่ คือสารละลายที่เป็ นกลางมี pH = 7
ค่ำ pH ที่ใช้ระบุควำมเป็ นกรดหรือเบสของสำรละลำย สรุปได้ดงั นี้
สารละลายกรด มี [H3O+] มากกว่า 1.0 x 10-7 mol/dm3 ดังนั้น
pH<7.00
สารละลายที่เป็ นกลาง มี [H3O+] เท่ากับ 1.0 x 10-7 mol/dm3 ดังนั้น
pH = 7.00
สารละลายเบส มี [H3O+] น้อยกว่า 1.0 x 10-7 mol/dm3 ดังนั้น
pH>7.00
นอกจากนี้ สามารถบอกความเป็ นกรด-เบสของสารละลายในรูป
ความเข้มข้นของ OH- ก็ได้ โดยค่า pOHค่า pOH ใช้บอกความความ
เป็ นกรด - เบสของสารละลายเจือจางได้เช่นเดียวกับค่า pH ซึ่งค่า pOH
จะขึ้ นอยูก่ บั ความเข้มข้นของ OH- โดยกาหนดความสัมพันธ์ดงั นี้
ตัวอย่ำงกำรคำนวณค่ำ pOH
สารละลาย NaOH เข้มข้น 0.01 โมลต่อลูกบาศก์เซนติเมตร มี pH เท่าใด
วิธีทำ NaOH (aq)
Na+ (aq) + OH- (aq)
0.01 mol/dm3
0.01 mol/dm3 = 1 x 10-2 mol/dm3
pOH =
=
=
pOH =
-log[OH-]
-log 1×10-2 mol/dm3
2log10 – log1
2
ในสารละลายที่เป็ นกลางซึ่งมี [OH-] = 1.0 x 10-7 mol/dm3
จะมี pOH = 7
ความสัมพันธ์ระหว่าง pH กับ pOH
[H3O+][ OH-]
=
log[H3O+][ OH-]
=
log[H3O+] + log[OH-]
=
log[H3O+] – log[OH-]
1.0 x 10-14
log1.0 x 10-14
log1.0 – 14 log10= 14 log10
ปฏิกิรยิ าของกรด-เบส (Neutralization)
เกลือ(salt)เป็ นสารประกอบที่เกิดจากการรวมกันระหว่างอนุ มลู เบสและอนุ มลู
กรด อนุ มลู เบส + อนุ มลู เบส เกลือ
Cation Anion Salt
ชนิ ดของเกลือแบ่งออกได้เป็ น 3 ประเภท ได้แก่
1.เกลือที่มีสมบัติเป็ นกรด PH < 7 [H3O+] =รากที่ 2 ของ Kw/Kb).Cs
ไอออนที่มีสมบัติเป็ นกรดจะให้ H+ กับ H2O
เช่นNH4Cl , NH4Br, NH4NO3, NaHSO4
2.เกลือที่มีสมบัติเป็ นเบส(PH>7) [OH-] = รากที่ 2 ของ (Kw/Ka).Cs
ไอออนที่มีสมบัติเป็ นเบสจะรับ H+ จาก H2O
เช่น CH3COONa ,KCN , NaH2PO4 , Na3PO4
3.เกลือที่ประกอบด้วยไอออนที่เป็ นกรดและเป็ นเบสอาจมีPH= 7 , PH>7
, PH<7
เช่น NH4NO2 , (NH4)3PO4 , NH4HSO4
ทั้งไอออนบวกและไอออนลบจะทาปฏิกิริยากับน้ า
ถ้า Ka ของอนุ มลู กรด > Kb ของอนุ มลู เบส : PH < 7
ถ้า Ka ของอนุ มลู กรด > Kb ของอนุ มลู เบส : PH > 7
ถ้า Ka ของอนุ มลู กรด = Kb ของอนุ มลู เบส : PH = 7
ปฏิกิริยำไฮโดรลิซิส (Hydrolysis)
เป็ นปฏิกิริยาที่สารทากับน้ าแล้วทาให้สารละลายมี pH เปลี่ยนแปลงไป
ทาให้ได้สารละลายที่มีสมบัติเป็ นกรด , เบส หรือกลาง
Ex
NH4Cl (aq) <------> NH + 4(aq) + Cl - (aq) ….(1)
NH4 + + H 2O <------> H3O + + NH3
ในกรณีน้ ี H3O+ > OH- , PH <7 สารละลายที่ได้มีสมบัติเป็ นกรด
CH3COONa (aq) <------> CH3COO - (aq) +
Na+ (aq) ...(2)
CH3COO - (aq) + H2O <------> CH3COOH (aq)+
OH - (aq)
ในกรณีน้ ี OH- > H3O+ , PH > 7 สาระลายที่ได้มีสมบัติเป็ นเบส
NaNO 3(aq) <------> Na+(aq) + NO3 - (aq) ...(3)
NO3 - เป็ นคูเ่ บสของกรดแก่ไม่สามารถรับH+ได้เช่นเดียวกับ Na+
สารละลายที่ได้จึงมีสมบัติเป็ นกลาง
กำรไฮโดรไลซิสเกลือ
คือ ปฏิกิริยาระหว่างเกลือหรือไอออนจากเกลือกับน้ า แล้วเกิด H3O+
หรือ OH- ทาให้สารละลายมีสมบัติเป็ นกรดหรือเบส โดย จะแบ่งเกลือตาม
ลักษณะการไฮโดรไลซิสได้ดงั นี้ (ตัวอย่างของเกลือต่างๆสามารถดูเพื่อเติมได้ที่
เรื่อง >> "เกลือ")
1. เกลือที่เกิดจาก กรดแก่ เบสแก่
จะเป็ นเกลือกลางเพราะไอออนทั้งสองไม่ทาปฏิกิริยากับ H 2O
2. เกลือที่เกิดจาก กรดแก่ เบสอ่อน
จะเป็ นเกลือกรด เพราะไอออนของเบสอ่อนจะไปทาปฏิกิริยากับน้ า (ไฮโดรไล
ซิส)
3. เกลือที่เกิดจาก กรดอ่อน เบสแก่
จะเป็ นเกลือเบส เพราะไอออนของกรดอ่อนจะไปทาปฏิกิริยากับน้ า (ไฮโดรไลซิส)
4. เกลือที่เกิดจาก กรดอ่อน เบสอ่อน
เมื่อละลายน้ าไอออนของกรดอ่อน เบสอ่อนจะไปเล่นน้ า(ไฮโดรไลซิส)
สำรละลำยบัฟเฟอร์
สำรละลำยบัฟเฟอร์ คือ สารละลายที่เมื่อเติมกรดแก่หรือเบสแก่ลงไป
เพียงเล็กน้อยทาให้ pH ของสารละลายเปลี่ยนไปน้อยมาก จนถือได้วา่ ไม่
เปลี่ยนแปลง
ชนิดของบัฟเฟอร์ แบ่งออกเป็ น 2 ชนิ ด
บัฟเฟอร์กรด คือ บัฟเฟอร์ที่เกิดจากกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อน pH < 7
บัฟเฟอร์เบส คือ บัฟเฟอร์ที่เกิดจากเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อน pH > 7
สำรละลำยบัฟเฟอร์ในธรรมชำติ
น้ าทะเล เป็ นบัฟเฟอร์ที่มีองค์ประกอบซับซ้อนมาก สารและไอออนที่มี
บทบาทสาคัญในการควบคุม pH ของน้ าทะเลได้แก่กรดคาร์บอนิ ก
(H2CO3) ไฮโดรเจนคาร์บอเนต ไอออน (HCO3-) และคาร์บอเนตไอออน
(CO32-)ถ้าเติมกรดลงในน้ าทะเล pH จะเปลี่ยนแปลงน้อยมาก เพราะ
H3O+ ในกรดที่เพิ่มลงไปจะทาปฏิกิริยา กับ HCO3- , CO32-ดังสมการ
สำรละลำยบัฟเฟอร์ในสิ่งมีชีวิต
1. ฟอสเฟตบัฟเฟอร์ H2PO4- / HPO42- จะเกี่ยวข้องกับการ
ทางานของไต เมื่อเราออกกาลังกายนาน ๆ จะมีกรดเกิดขึ้ นทาให้ pH ของ
เลือดเปลี่ยนไป ระบบบัฟเฟอร์H2PO4- / HPO42- ในเลือดจะเข้าทา
ปฏิกิริยาเพื่อลดความเข้มข้นของกรดได้H2PO4- จะถูกกากัดออกมาทาง
ปั สสาวะ
2. ระบบ H2CO3/HCO3-จะควบคุม pH ของพลาสมาในเลือดให้มีคา่
อยูร่ ะหว่าง7.35-7.45 ซึ่งเกิดปฏิกิริยาดังนี้
การไทเทรตกรด – เบส
กำรไทเทรตกรด-เบส (Acid-base titration)
เป็ นกระบวนการวิเคราะห์หาปริมาณของกรดหรือเบส โดยให้
สารละลายกรดหรือเ บสทาปฏิกิริยาพอดีกบั สารละลายมาตรฐาน เบสหรือกรด
ซึ่งทราบความเข้มข้นที่แน่ นอน และใช้อินดิเคเตอร์เป็ นสารที่บอกจุดยุติ ด้วย
การสังเ กตจากสีที่เปลี่ยน ขณะไทเทรต pH จะเปลี่ยนไป ถ้าเลือกใช้อินดิเค
เตอร์เหมาะสม จะบอกจุดยุติใกล้เคียงกับจุดสมมูล
จุดสมมูล ( จุดสะเทิน = Equivalence point)
คือจุดที่กรดและเบสทาปฏิกิริยาพอดีกนั จุดสมมูลจะมี pH เป็ นอย่างไร<wbr>
นั้นขึ้ นอยูก่ บั ชนิ ดของกรดและเบสที่นามาไทเทรตกัน และขึ้ นอยูก่ บั ความเข้มข้นของ
กรดและเบส
จุดยุติ (End point)
คือจุดที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี ขณะไทเทรตกรด- เบสอยู่ จุดยุติจะ
ใกล้เคียงกับจุดสมมูลได้น้ัน จะ ต้องเลือกอินดิเคเตอร์เหมาะสม ในทางปฏิบตั ิ
ถือว่าจุดยุติ เป็ นจุดเดียวกับจุดสมมูล
จุดยุติ (End point)
การที่จะทราบว่า ปฏิกิริยาการไทเทรตถึงจุดสมมูลหรือยังนั้ น จะต้อง
มีวิธีการที่จะหาจุดสมมูล วิธีการหนึ่ งคือ การใช้อินดิเคเตอร์ โดยอินดิเคเตอร์
จะต้องเปลี่ยนสีที่จุดที่พอดีหรือใกล้เคียงกับจุดสมมูล นัน่ คือ จุดที่อินดิเคเตอร์
เปลี่ยนสี จะเรียกว่า จุดยุติ
การหาความเข้มข้นของกรดไฮโดรคลอริก โดยการไทเทรตชัน
a) ตวงปริมาตรของสารละลายกรดด้วยปิ เปดต์ใส่ขวดชมพู่
b) ไทเทรตสารละลายมาตรฐานจากบิวเรตต์ลงในขวดชมพูท่ ี่มีสารละลายกรดไฮโดร
คลอริกอยูด่ ว้ ย
c) การไทเทรตกรด- เบสจนถึงจุดยุติโดยสังเกตจากอินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี
d) อ่านปริมาตรของสารละลายเบส ( สารละลายมาตรฐาน) ที่ใช้ในการทาปฏิกิริยา
พอดีกบั สารละลายกรดนี้ บันทึกข้อมูล
วิธีการไทเทรตกรด - เบส คือ นาสารละลายกรดหรือเบสตัวอย่างที่ตอ้ งการวิเคราะห์
หาปริมาณ มาทาการไทเทรตกับสารละลายเบสหรือกรดมาตรฐานที่ทราบค่าความ
เข้มข้นที่แน่ นอน กล่าวคือ ถ้าสารละลายตัวอย่างเป็ นสารละลายกรด ก็ตอ้ งใช้
สารละลายมาตรฐานเป็ นเบส นามาทาการไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรของ
สารละลายมาตรฐานที่ใช้ในการทาปฏิกิริยาพอดีกนั จากนั้นนาไปคานวณหาปริมาณ
ของสารตัวอย่างต่อไป หรือทางตรงกันข้าม ถ้าใช้สารละลายตัวอย่างเป็ นเบส ก็ตอ้ งใช้
สารละลายมาตรฐานเป็ นกรด
กราฟของการไทเทรต
1.อินดิเคเตอร์สำหรับปฏิกิริยำระหว่ำงกรดแก่กบั เบสแก่
รูปกราฟของการไทเทรตระหว่างกรดแก่และเบสแก่ จะแสดง pH ที่จุด
สมมูลอยูท่ ี่ pH ใกล้เคียง 7
2.อินดิเคเตอร์สำหรับปฏิกิริยำระหว่ำงกรดอ่อนกับเบสแก่
การเลือกอินดิเคเตอร์สาหรับการไทเทรตกรดอ่อน เช่น กรดแอซิติก กับเบส
แก่ เช่น NaOH จะมีขอ้ จากัดมากกว่าที่จุดสมมูลของการไทเทรต สารละลายจะ
มีโซเดียมแอซิเตต ทาให้สารละลายเป็ นเบส มี pH มากกว่า 7
รูปกราฟแสดงการไทเทรตระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่และอินดิเคเตอร์ที่
เหมาะสม
3.อินดิเคเตอร์สำหรับปฏิกิริยำระหว่ำงกรดแก่กบั เบสอ่อน
การเปลี่ยนแปลง pH ของสารละลายขณะไทเทรตเบสอ่อน เช่น NH3 กับ
กรดแก่ เช่น HCl จะค่อยๆ ลดลง เมื่อใช้ HCl เป็ นสารมาตรฐาน ที่จุดยุติจะได้
เกลือ NH4Cl และ pH < 7 ในการไทเทรต 0.100 M NH3 กับ 0.100 M
HCl จะได้กราฟของการไทเทรต (ดังภาพ)
รูปกราฟของการไทเทรตระหว่าง 0.1000 M NH3 กับ 0.1000 M HCl