บทที่ 8 กรด เบส

เนอหาทจะตองเรยนใน บทท 8 กรด- เบส มดงน

8.1 สารละลายอเลกโตรไลตและนอนอเลกโตรไลต

8.2 สารละลายกรดและสารละลายเบส

8.3 ทฤษฎกรด – เบส

8.4 คกรด – เบส

8.5 การแตกตวของกรดและเบส

8.6 การแตกตวเปนไอออนของนา

8.7 pH ของสารละลาย

8.8 อนดเคเตอรสาหรบกรด – เบส

8.9 สารละลายกรด – เบสในชวตประจาวนและในสงมชวต

8.10 ปฏกรยาของกรดและเบส

8.11 การไทเทรตกรด – เบส

8.12 สารละลายบฟเฟอร

โดย อรณ หสเสม : เรยบเรยง 1

บทท 8 กรด - เบส

สมบตทวไปของกรด- เบส มดงน

กรด เบส

มรสเปรยว เปลยนสกระดาษลตมส นาเงน แดง มรสขม ลกษณะลน ๆ เปลยนสกระดาษลตมส แดง นาเงน

ในบทนนกเรยนจะไดศกษาสมบตของกรด-เบส ดงหวขอตาไปน

8.1 สารละลายอเลกโตรไลตและนอนอเลกโตรไลต 8.7 pH ของสารละลาย

8.2 สารละลายกรด และสารละลายเบส 8.8 อนดเคเตอรสาหรบกรด – เบส

8.3 ทฤษฏ กรด – เบส 8.9 ปฏกรยาของกรดและเบส

8.4 คกรด – เบส 8. 0 การไทเทรต กรด- เบส

8.5 การแตกตวของกรด – เบส 8. สารละลายบฟเฟอร


เมอผสมสารเขากบนา สารบางชนดไมละลายในนา และสารบางชนดละลายนาได เปน สารละลาย

ถาตวละลายเปนสารประกอบไอออนก เชน โซเดยมคลอไรด เมอละลายนาจะแตกตวเปนไอออนได - สารละลายทสามารถนาไฟฟาได อาจมสมบตเปนกรด เปนเบส หรอเปนกลางกได

8. สารละลายอเลกโตรไลตและนอนอเลกโตรไลต

Na+

Cl-

สารประกอบไอออนก เชน เกลอ (NaCl) สารประกอบโคเวเลนต เชน นาตาลทราย (C12H22O11) ละลายนาได ละลายนาได แตกตวเปนไอออนได ไมแตกตวเปนไอออน นาไฟฟาได ไมนาไฟฟา

(ใหกระแสไฟฟาเขาไป แลวทาใหหลอดไฟสวาง) (ใหกระแสไฟฟาเขาไป แลวทาใหหลอดไฟไมสวาง)

เรยก สารละลายอเลกโตรไลต (Electrolyte) เรยก สารละลายนอน-อเลกโตรไลต (non- Electrolyte) แตกตวเปนไอออนไดมาก (แตกตวหมด) นาไฟฟาไดมาก

(หลอดไฟสวางมาก)

เรยก อเลกโตรไลตแก

แตกตวเปนไอออนไดนอย (แตกตวบางสวน) นาไฟฟาไดนอย

(หลอดไฟสวางนอย)

เรยก อเลกโตรไลตออน


การทสารละลายกรด และ สารละลายเบส สามารถนาไฟฟาได แสดงวา มไอออนอยในสารละลายนน

แตการเปลยนสกระดาษลตมสของกรดและเบสแตกตางกน ดงนน ไอออนในกรด และเบส จงมแตกตางกนดวย ดงน

ไอออนในสารละลายกรด

สารละลายกรดทกชนดเปนสารอเลกโตรไลต (แตกตวเปนไอออนและนาไฟฟาได) เปลยนสกระดาษลตมส นาเงน เปน แดง

เมอนาสารละลายกรดมาศกษา สามารเขยนสมการไดดงน

HCl (g) + H2O (l) H3O+ (aq) + Cl- (aq)

กรดไฮโดรคลอรก นา ไฮโดรเนยมไอออน คลอไรดไอออน

จากสมการน พบวา HCl เปนอเลกโตรไลตแก (กรดแก) เพราะละลายนาแลวแตกตวเปนไอออนไดหมด

เกดไอออน H3O+ และ Cl- ซงไมสามารถเกดยอนกลบได

CH3COOH (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + CH3COO- (aq)

กรดแอซตก นา ไฮโดรเนยมไอออน คลอไรดไอออน

จากสมการน พบวา CH3COOH เปนอเลกโตรไลตออน (กรดออน) เพราะละลายนาแลวแตกตวเปนไอออนไดบางสวน

เกดไอออน H3O+ และ CH3COO- ซงสามารถเกดปฏกรยายอนกลบได และมภาวะสมดลเกดขน

สรป เมอพจารณาการเปลยนแปลงของแกสไฮโดรเจนคลอไรดในนา กบ กรดแอซตกในนา

พบวา เกดไอออนทเหมอนกน คอ ไฮโดรเนยมไอออน (H3O+)

ดงนน ไอออนในสารละลายกรด คอ ไฮโดรเนยมไอออน (H3O+)

ไอออนในสารละลายเบส

สารละลายเบสทกชนดเปนสารอเลกโตรไลต (แตกตวเปนไอออนและนาไฟฟาได) เปลยนสกระดาษลตมส แดง เปน นาเงน

เมอนาสารละลายเบสมาศกษา สามารเขยนสมการไดดงน

NaOH (s) H2O (l) Na+ (aq) + OH- (aq)

โซเดยมไฮดรอกไซด โซเดยมไอออน ไฮดรอกไซดไอออน

จากสมการน พบวา NaOH เปนอเลกโตรไลตแก (เบสแก) เพราะละลายนาแลวแตกตวเปนไอออนไดหมด

เกดไอออน Na+ และ OH- ซงไมสามารถเกดยอนกลบได NH3 (g) H2O (l) NH3 (aq)

แอมโมเนย สารละลายแอมโมเนย

NH3 (aq) + H2O (l) NH4

+ (aq) + OH- (aq)

แอมโมเนย นา แอมโมเนยมไอออน ไฮดรอกไซดไอออน

จากสมการน พบวา NH3 เปนอเลกโตรไลตออน (เบสออน) เพราะละลายนาแลวแตกตวเปนไอออนไดบางสวน

เกดไอออน NH4+ และ OH- ซงสามารถเกดปฏกรยายอนกลบได และมภาวะสมดลเกดขน

สรป เมอพจารณาการเปลยนแปลงของโซเดยมไฮดรอกไซดในนา กบ แอมโมเนยในนา

พบวา เกดไอออนทเหมอนกน คอ ไฮดรอกไซดไอออน (OH-)

ดงนน สารละลายเบสมไอออน คอ ไฮดรอกไซดไอออน (OH-)

8.2 สารละลายกรด - สารละลายเบส


1. ทฤษฏกรด – เบสอารเรเนยส ผคดกฎนคอ สวนเต เอากสต อารเรเนยส ใหคานยามวา เขยนสมการไดเปน

กรด : HA H+ + A - เบส : BOH B+ + OH-

จากสมการน สตรทวไปของกรด คอ HA เชน HCl , HNO3 , HClO4

สวนสตรทวไปของเบสคอ BOH เชน NaOH , KOH

ทฤษฏกรด- เบสอารเรเนยส มขอจากดคอ สารทเปนกรด หรอเบส ตองละลายนาไดเทานน

2. ทฤษฏกรด – เบสเบรนสเตต-ลาวร ผคดกฎนคอ โยฮนเนส นโคเลาส เบนนสเตต และ ทอมส มารตน ลาวร ใหคานยามวา

HCl (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + Cl- (aq)

กรดไฮโดรคลอรก นา ไฮโดรเนยมไอออน คลอไรดไอออน

(กรด) (เบส)

จากสมการ HCl เปนสารอเลกโตรไลตแก ซงแตกตวเปนไอออนไดหมด ซง HCl เปนกรด

สวน H2O เปนเบส เพราะ HCl ให H+ แกนา

CH3COOH (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + CH3COO- (aq)

กรดแอซตก นา ไฮโดรเนยมไอออน คลอไรดไอออน

(กรด) (เบส) (กรด) (เบส)

จากสมการ CH3COOH เปนสารอเลกโตรไลตออน แตกตวเปนไอออนไดบางสวน ดงนน

ปฏกรยาไปขางหนา จะเหนวา CH3COOH ให H+ แก H2O แลวกลายเปน CH3COO-

ดงนน CH3COOH เปนกรด และ H2O เปนเบส

ปฏกรยายอนกลบ จากนน H3O+ จะให H+ แก CH3COO- ดงนน H3O

+ เปนกรด สวน CH3COO- เปนเบส

8.3 ทฤษฏกรด - เบส

กรด คอ สารทละลายนา แลวแตกตวใหไฮโดรเจนไอออน (H+)

เบส คอ สารทละลายนา แลวแตกตวให ไฮดรอกไซดไอออน (OH-)

H2O H2O

กรด คอ สารท ให โปรตอน แกสารอนได เบส คอ สารท รบ โปรตอน จากสารอนได

ให H+

ให H+ ให H+

กรดแก

กรดออน


NaOH (s) + H2O (l) Na+ (aq) + OH- (aq)

โซเดยมไฮดรอกไซด นา โซเดยมไอออน ไฮดรอกไซดไอออน

(เบส) (กรด)

จากสมการ NaOH เปนสารอเลกโตรไลตแก ซงแตกตวเปนไอออนไดหมด ซง NaOH เปนเบส

สวน H2O เปนกรด เพราะ NaOH รบ H+ จากนา

NH3 (aq) + H2O (l) NH4

+ (aq) + OH- (aq)

แอมโมเนย นา แอมโมเนยมไอออน ไฮดรอกไซดไอออน

(เบส) (กรด) (กรด) (เบส)

จากสมการ NH3 เปนสารอเลกโตรไลตออน แตกตวเปนไอออนไดบางสวน ดงนน

ปฏกรยาไปขางหนา จะเหนวา NH3 รบ H+ จาก H2O แลวกลายเปน NH4+ ดงนน NH3 เปนเบส

และ H2O เปนกรด

ปฏกรยายอนกลบ จากนน OH- จะรบ H+ จาก NH4+ ดงนน OH- เปนเบส สวน NH4

+ เปนกรด

ปฏกรยาระหวางกรดกบเบสตามทฤษฏของเบรนสเตต- ลาวร สามารถเขยนเปนสมการทวไปได ดงน

กรด 1 + เบส 2 กรด 2 + เบส 1 หรอ เบส 1 + กรด 2 เบส 2 + กรด 1

ขอจากดของทฤษฏเบรนสเตต-ลาวร

แมวาทฤษฏเบรนสเตต-ลาวร จะกวางกวาทฤษฏกรด-เบสของอารเรเนยส แตกมขอจากดคอ

สารทเปนกรดได จะตองเปนใหโปรตอน (H+) แกสารอน สวนสารทเปนเบสได

จะตองรบโปรตอน (H+) จากสารอนได

แตสารทไมสามารถใหหรอรบโปรตอน (H+) จากสารอนได จะไมสามารถบอกไดวาเปนกรดหรอเบส

ดงนนจงมผเสนอทฤษฏเกยวกบกรด-เบสใหม เพอใหครอบคลมถงสารจาพวกนดวย คอ ลวอส

เบสแก

เบสออน

รบ H+

รบ H+ รบ H+


ความรเพมเตม สารหรอไอออนทเปนทงกรดและเบส - สารหรอไอออนบางชนดสามารถใหและรบโปรตอน (H+) สารหรอไอออนนจงเปนไดทงกรดและเบส

เรยกวา สารแอมฟโปรตก หรอสารแอมโฟเทอรก (Amphiprotic or Amphotheric substance)

สารหรอไอออนพวกน เชน H2O , NH3 , CH3COOH เปนตน

สารแอมฟโปรตก สมบตของสารหรอไอออนตามทฤษฏของเบรนสเตต-ลาวร

H2O

CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO-

กรด เบส กรด เบส

NH3 + H2O NH4+ + OH-

เบส กรด กรด เบส

NH3



NH2- + H2 O NH3 + OH-


CH3COOH


กรด เบส กรด เบส

CH3COOH + HClO4 CH3COOH2

+ + ClO4-



3. ทฤษฏกรด – เบส ของลวอส กลเบรด นวตน ลวอส นกวทยาศาสตรชาวอเมรกนไดเสนอทฤษฏกรด-เบส ขนใหม โดยใหคานยามดงน

กรด คอ สารทสามารถรบอเลกตรอนคโดดเดยวไดในการเกดพนธะโคเวเลนต เบส คอ สารทสามารถใหอเลกตรอนคโดดเดยวไดในการเกดพนธะโคเวเลนต ตวอยางกรด – เบส ตามทฤษฏของลวอส เชน

ปฏกรยาน H+ เปนกรด สวน NH3 เปนเบส เพราะ H+ รบอเลกตรอนคโดดเดยวจาก NH3 แลวเกดพนธะโคเวเลนต

ปฏกรยาน BF3 ซง B ยงขาดอเลกตรอนอก 1 ค จงครบกฎออกเตต (ครบ 8) B จงรบอเลกตรอนคโดดเดยวจาก NH3

ซง N มอเลกตอรนคโดดเดยวเดยวเหลอ 1 ค ดงนน BF3 เปนกรด สวน NH3 เปนเบส

ปฏกรยาน O2- เปนเบส สวน SO3 เปนกรด เพราะ O2- ใหอเลกตรอนคโดดเดยวแก SO3 (ใหแก S) แลวเกดพนธะโคเวเลนต

ทฤษฏกรด – เบสของลวอส สามารถนามาใชกบสารตาง ๆ เพมขนจากทฤษฏกรด – เบสของเบรนสเตต- ลาวร

แตการพจารณาวาสารใดเปนกรด หรอ เบส ตามทฤษฏน จะตองทราบโครงสรางทางอเลกตรอนของสารนนดวย

จงไมคอยสะดวก และยงยาก

H+ +

H . . : N : H . . H

H . . H : N : H . . H

+

กรด เบส

รบ e-

+

H . . : N : H . . H

กรด เบส

รบ e-

. . : F : . . : F : B . . : F : . .

. . : F : H . . . . : F : B : N : H . . . . : F : H . .

+

เบส กรด

ให e-

. . : O : . .

2- . . : O : . . . . . . : O : S : O : . . . . . . : O : . .

2- . . O : . . . . . . S : O : . . . . : O : . .


ในปฏกรยาผนกลบได ระหวางกรด – เบส ของทฤษฏกรด – เบสของเบรนสเตต-ลาวร จะเหนวา

ทงปฏกรยาไปขางหนาและยอนกลบ ตางกเปนปฏกรยาระหวางกรดและเบส

สารททาหนาทเปนกรดในปฏกรยาไปขางหนา กบ สารททาหนาทเปนเบสในปฏกรยายอนกลบ

สารททาหนาทเปนเบสในปฏกรยาไปขางหนา กบ สารททาหนาทเปนกรดในปฏกรยายอนกลบ

เราเรยกปฏกรยาดงกลาววา คกรด – เบส

ตวอยาง 1


กรด 1 เบส 2 กรด 2 เบส 1

CH3COOH เปนคกรดของเบส (CH3COO-)

CH3COO- เปนคเบสของกรด (CH3COOH)

H3O+ เปนคกรดของเบส (H2O )

H2O เปนคเบสของกรด (H3O+)

ตวอยาง 2


เบส 1 กรด 2 กรด 1 เบส 2

NH3 เปนคเบสของของกรด (NH4

+)

NH4+ เปนคกรดของเบส (NH3)

OH- เปนคเบสของกรด (H2O)

H2O เปนคกรดของเบส (OH-)

ตวอยาง 3 จงเขยนปฏกรยาของกรด HCN (aq) กบ H2O (l) และเขยน คกรด – เบส ของปฏกรยาน HCN (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + CN- (aq)


8.4 คกรด - เบส

คกรด - เบส







ตวอยาง 4 จงเขยนปฏกรยาของเบส CH3COO- (aq) กบ H2O (l) และ เขยน คกรด – เบส ของปฏกรยาน

CH3COO- (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH- (aq)

เบส 1 กรด 2 กรด 1 เบส 2

ตวอยาง 5 จงเขยนปฏกรยาของกรด H2CO3 (aq) กบ H2O (l) และเขยน คกรด – เบส ของปฏกรยาน

H2CO3 (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + HCO3- (aq)


ตวอยาง 6 จากปฏกรยาตอไปน สารนเปนกรด หรอ เบส

1) H2SO3 + H2O H3O+ + HSO3

- กรด หรอ เบส ???

2) NH3 + H2O NH4+ + OH- กรด หรอ เบส ???

3) NH2- + H2 O NH3 + OH- กรด หรอ เบส ???

4) CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO- กรด หรอ เบส ???

นกเรยนคดวา สารอเลกโตรไลตแก มคกรด – เบส หรอไม เพราะเหตใด

ดงนน คกรดของเบส คอ สารทมโปรตอน (H+) มากกวา คเบส 1 โปรตอน (เพราะรบโปรตอน (H+) มา)

สวน คเบสของกรด คอ สารทมโปรตอน (H+) นอยกวา คกรด 1 โปรตอน (เพราะใหโปรตอน (H+) ไป)

ตวอยาง คกรดของเบสตอไปน คอสารใด ตวอยาง คเบสของกรดตอไปน คอสารใด

ก. H2O คกรดของเบส H2O คอ H3O+ ก. H2O คเบสของกรด H2O คอ OH-

ข. HS- คกรดของเบส HS- คอ H2S ข. H2S คเบสของกรด H2S คอ HS-

ค. NH3 คกรดของเบส NH3 คอ NH4+ ค. NH4

+ คเบสของกรด NH4+ คอ NH3

ง. H2PO4- คกรดของเบส H2PO4

- คอ H3PO4 ง. H2PO4- คเบสของกรด H2PO4

- คอ HPO4 2-

จ. CO32- คกรดของเบส CO3

2- คอ HCO3- จ. HCO3

- คเบสของกรด HCO3- คอ CO3

2- -

ฉ. CH3COOH คกรดของเบส CH3COOH คอ CH3COOH2+ ฉ. CH3COOH คเบสของกรด CH3COOH คอ CH3COO-






1) การแตกตวของกรดแก และ เบสแก - กรดแก และเบสแก เมอละลายนาเปนสารละลาย จะแตกตวเปนไอออนไดหมด ดงนน

เมอกรดแก หรเบสแกละลายนาจงมเฉพาะการเปลยนแปลงไปขางหนาเพยงอยางเดยว

การละลายนาของกรดแก เชน HCl (g) , HClO4 (l) เขยนสมการแสดงการเปลยนแปลงได ดงน

HCl (g) + H2O (l) H3O+ (aq) + Cl- (aq)

HClO4 (g) + H2O (l) H3O

+ (aq) + ClO4- (aq)

การละลายนาของเบสแก เชน NaOH (s) , KOH (s) เขยนสมการแสดงการเปลยนแปลงได ดงน

NaOH (s) H2O (l) Na+ (aq) + OH- (aq) KOH (s) H2O (l) K+ (aq) + OH- (aq)

ดงนน สตรทวไปของกรดแก คอ HA และสตรทวไปของเบสแก คอ MOH เมอละลายนา เขยนสมการทวไป ไดดงน

HA + H2O (l) H3O+ (aq) + A- (aq) กรดแก

MOH H2O (l) M+ (aq) + OH- (aq) เบสแก

ตาราง แสดงตวอยางกรดแก และเบสแก

กรดแก เบสแก

HClO4

HI

HBr

HCl

HNO3

H2SO4

CsOH

RbOH

KOH

NaOH

LiOH

Ra(OH)2

Ba(OH)2

Ca(OH)2

8.5 การแตกตวของกรด - เบส


การคานวณคาการแตกตวของกรดแก และ เบสแก

เนองจากกรดแกและเบสแกเปนอเลกโตรไลตแก ทแตกตวเปนไอออนไดมาก หรอแตกตวเปนไอออนไดอยางสมบรณ

จงเกดปฏกรยาไปขางหนาเพยงอยางเดยว

ถาทราบความเขมขนของกรดแก หรอเบสแก จะสามารถคานวณหาความเขมขนไฮโดรเนยมไอออน และ ไฮดรอกไซดไอออนได

ตวอยาง 1 กรดไนตรก (HNO3) เปนกรดแก ถากรดน 0.3 โมล ละลายในนา 600 cm3 ความเขมขนของ

ไฮโดรเนยมไอออน (H3O+) เปนกโมลตอลกบาศกเดซเมตร

วธทา HNO3 เปนกรดแก แตกตวไดหมด จงเขยนปฏกรยาไดดงน

HNO3 (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + NO3

- (aq)

0.3 mol 600 cm3 ? ?

จากสมการ

เนอกรด HNO3 1 mol แตกตวให H3O+ 1 mol

ดงนน เนอกรด HNO3 0.3 mol แตกตวให H3O+ 1 mol x 0.3 mol = 0.3 mol

1 mol

แตโจทยถาม ความเขมขนไฮโดรเนยมไอออน (mol / dm3)

สารละลาย HNO3 600 cm3 ม H3O+ 0.3 mol

ดงนน สารละลาย HNO3 1000 cm3 ม H3O+ 0.3 mol x 1000 cm3 = 0.5 mol

600 cm3

ตอบ ความเขมขน H3O+ คอ 0.5 mol / dm3

ตวอยาง 2 สารละลายกรดไฮโดรคลอรก (HCl) เขมขน 0.5 mol/dm3 จานวน 250 cm3 มไฮโดรเนยมไอออน (H3O+)

และคลอไรดไอออน (Cl-) อยางละกโมล

วธทา สารละลาย HCl เขมขน 0.5 mol/dm3 หมายความวา

สารละลาย HCl 1000 cm3 มเนอ HCl 0.5 mol

ถา สารละลาย HCl 250 cm3 มเนอ HCl 0.5 mol x 250 cm3 = 0.125 mol

1000 cm3

HCl เปนกรดแก แตกตวไดหมด จงเขยนปฏกรยาไดดงน

HCl (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + Cl- (aq)

1 mol 1 mol 1 mol 1 mol

จากสมการ

HCl 1 mol แตกตวให H3O+ = 1 mol และ Cl- = 1 mol

ดงนน HCl 0.125 mol แตกตวให H3O+ = 0.125 mol และ Cl- = 0.125 mol

ตอบ มไฮโดรเนยมไอออน (H3O+ ) 0.125 mol และคลอไรดไอออน (Cl- ) 0.125 mol


2) การแตกตวของกรดออน

กรดออนเมอละลายนาแลว แตกตวเปนไอออนไดไมหมด ในสารละลายจงมทงไอออนและโมเลกลทแตกตวไมหมด จง

ทาใหเกดปฏกรยาผนกลบ เมออตราการเปลยนแปลงไปขางหนาและยอนกลบเกดในอตราเทากน ระบบจะเขาสภาวะสมดล

ถาให HA เปนกรดออน เมอละลายนา สามารถเขยนสมการแสดงการเปลยนแปลงได ดงน

HA (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + A- (aq)

Ka = [ H3O+] [A-] โดย Ka เรยกวา คาคงทการแตกตวของกรด

[HA]

เนองจากกรดออนแตกตวเปนไอออนไดไมหมด ดงนน ในการบอกปรมาณการแตกตวของกรดออนจงนยมบอกเปนรอยละ

ซงคานวณไดจากสตรดงน

รอยละของการแตกตวของกรด = จานวนโมล (ความเขมขน) ของกรดทแตกตวได x 100

จานวนโมล (ความเขมขน) ของกรดทงหมด

ตวอยาง 1 สารละลายกรด HB เขมขน 0.2 mol / dm3 แตกตวเปนไอออนไดเพยง 0.05 mol / dm3

จงคานวณหาปรมาณการแตกตวเปนรอยละ

วธทา การแตกตวของกรดออน HB เปนดงสมการ

HB (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + B- (aq)

รอยละของการแตกตวของกรด HB = 0.05 mol / dm3 x 100 = 25

0.2 mol / dm3

ตอบ สารละลายกรด HB แตกตวไดรอยละ 25

ปรมาณการแตกตวของกรดออน นอกจากจะบอกเปนรอยละแลว ยงสามารถบอกโดยใชคาคงทสมดลกได

คอ ถาคาคงทสมดลของกรดใดมคามาก แสดงวา กรดนนมการแตกตวเปนปรมาณมาก เรยก คาคงทสมดลของกรด (Ka)

ตวอยาง 2 สารละลายกรด HA เขมขน 0.01 mol / dm3 แตกตวไดรอยละ 2 คาคงทการแตกตวของกรดนมคาเทาใด

วธทา ปรมาณการแตกตวของกรด HA = 2 x 0.01 = 0.0002 = 2 x 10-4 mol / dm3

100

สมการทภาวะสมดล ดงน

HA (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + B- (aq)

0.01 mol / dm3 2 x 10-4 mol / dm3 2 x 10-4 mol / dm3

คานวณคาคงทการแตกตวของกรดไดดงน

Ka = [H3O+ ] [ B- ] = (2 x 10-4 ) (2 x 10-4 ) = 4 x 10-8 = 4 x 10-6

[HA ] 0.01 10-2

ตอบ คาคงทการแตกตวของกรด HA เทากบ 4 x 10-6

กรดออนม 2 ประเภท ไดแก

1. กรดโมโนโปรตก (monoprotic acid) คอ กรดทมสตรทวไปเปน HA จะแตกตวได 1 ขน

2. กรดไดโปรตก (diprotic acid) คอ กรดทมสตรทวไปเปน H2A จะแตกตวได 2 ขน

H2A (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + HA- (aq) Ka1

HA (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + A- (aq) Ka2

ดงนน Ka = Ka1 . Ka2


3) การแตกตวของเบสออน

เบสออนเมอละลายนาแลว แตกตวเปนไอออนไดไมหมด จงเกดปฏกรยาผนกลบได เชนเดยวกบกรดออน

ถาให NH3 เปนเบสออน เมอละลายนา สามารถเขยนสมการแสดงการเปลยนแปลงได ดงน

NH3 (aq) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH- (aq)

คาคงทการแตกตวของเบสออน จะบอกใหทราบถงความสามารถในการแตกตวเปนไอออนในสารละลายไดเชนเดยวกบ

คาคงทการแตกตวของกรดออน

Kb = [NH4+] [OH-] โดย Kb เรยกวา คาคงทการแตกตวของเบส

[NH3]

รอยละของการแตกตวของเบส = จานวนโมลของเบสทแตกตวได x 100

จานวนโมลของเบสทงหมด

ตวอยาง 1 สารละลาย XOH เขมขน 0.2 mol / dm3 แตกตวไดรอยละ 5 จงหาความเขมขนของ OH- ในสารละลาย

และหาคาคงทการแตกตวของเบส

ปรมาณการแตกตวของเบส XOH = 5 x 0.2 = 0.01 mol / dm3

100

สมการทภาวะสมดล ดงน

XOH (aq) + H2O (l) X+ (aq) + OH- (aq)

0.2 mol / dm3 0.01 mol / dm3 0.01 mol / dm3

ดงนน ความเขมขนของ OH- เทากบ 0.01 mol / dm3

คานวณคาการแตกตวของเบส ดงน

Kb = [X+] [OH- ] = ( 0.01 ) ( 0.01 ) = 0.0005 = 5 x 10-4

[XOH] 0.2

ตอบ ความเขมขนของ OH- เทากบ 0.01 mol / dm3 และคาคงทการแตกตวของเบส XOH เทากบ 5 x 10-4

ตวอยาง 2 จงคานวณรอยละของการแตกตวของสารละลายเบส XOH ทมความเขมขน 0.02 mol / dm3

(Kb ของ XOH = 2.0 x 10-4)

วธทา XOH (aq) + H2O (l) X+ (aq) + OH- (aq)

0.25 mol / dm3

Kb = [X+] [OH- ]

[XOH]

2.0 x 10-4 = [X+] [OH- ]

0.02

0.04 x 10-4 = [X+] [OH- ] เนองจาก [X+] = [OH- ]

4 x 10-6 = [X+] [OH- ] = [X+]2 = [OH- ]2

ดงนน [X+] = 4 x 10 -6 = 2 x 10 -3

[OH- ] = 4 x 10 -6 = 2 x 10 -3

รอยละการแตกตวของเบส XOH = จานวนโมล (ความเขมขน) ของกรดทแตกตวได x 100

จานวนโมล (ความเขมขน) ของกรดทงหมด

= 0.002 x 100 = 10

0.02

ตอบ รอยละการแตกตวของสาระลายเบส XOH เทากบ 10


จากทเคยศกษา ทราบแลววา นา เปนโมเลกลโคเวเลนตมขว และเปนตวทาละลายทด

นาบรสทธ เชน นากลน นกเรยนคดวาจะแตกตวเปนไอออนไดหรอไม มวธการทดสอบอยางไร

ทาการทดลอง การนาไฟฟาของนา ไดผลดงน

นาบรสทธ สามารถนาไฟฟาไดนอยมาก จนไมสามารถตรวจการนาไฟฟาดวยเครองธรรมดาได (ตรวจความสวางหลอดไฟ)

แตเมอใชเครองแอมมเตอรพบวา เขมของแอมมเตอรเบนเพยงเลกนอยเทานน

แสดงวา นาบรสทธแตกตวได (เพราะเขมของแอมมเตอรเบนเลกนอย แสดงวามการนาไฟฟา) ดงสมการ

H2O (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + OH- (aq)

จะเหนวา นาบรสทธสามารถนาไฟฟาไดเลกนอย และแตกตวเปนไอออนไฮโดรเนยมไอออน (H3O+ )

และไฮดรอกไซดไอออน (OH- ) ไดเลกนอย

เขยนสมการแสดงคาคงทสมดลของนาไดดงน

Kw = [ H3O+ ] [ OH- ]

เมอทดลองการนาไฟฟาของนาทอณหภมตา (25OC) และนาทอณหภมสง (60OC) พบวา นาทอณหภมตา

แตกตวเปนไอออนไดนอยกวา นาทอณหภมสง ดงน

Kw ทอณหภม 25OC มคาเทากบ 1.0 x 10-14 mol2/dm6

Kw ทอณหภม 60OC มคาเทากบ 9.5 x 10-14 mol2/dm6

ดงนน การบอกคา Kw จงตองระบอณหภมดวย และปกตเราไมกลาวถงหนวยของ Kw เหมอนคาคงทสมดลอนๆ

จากสมการการแตกตวของนา จะเหนวา ไดไฮโดรเนยมไอออน และ ไฮดรอกไซดไอออน เกดขน จานวนโมลเทากน

H2O (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + OH- (aq)

ดงนน [ H3O+ ] = [ OH- ]

จาก Kw = [ H3O+ ] [ OH- ]

หรอ Kw = [ H3O+ ]2 หรอ Kw = [ OH- ]2

จะได Kw = [ H3O

+ ] หรอ Kw = [ OH- ] จาก Kw = 1.0 x 10-14 ทอณหภม 25 องศาเซลเซยส

ดงนน Kw = 1.0 x 10-14 mol2/dm6 = 1.0 x 10-7 mol/dm3 Kw = [ H3O

+ ] = [ OH- ] = 1.0 x 10-7 mol/dm3 สรปไดวา นาบรสทธ มคาคงทการแตกตวของนา เทากบ 1.0 x 10-14 (Kw = 1.0 x 10-14) ท 25OC

และมความเขมขน ไฮโดรเนยมไอออน เทากบ ความเขมขนไฮดรอกไซดไอออน คอ 1.0 x 10-7 mol/dm3

H2O (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + OH- (aq)

1.0 x 10-7 mol/dm3 1.0 x 10-7 mol/dm3

คาถาม ถาเตมกรดหรอเบสลงไปในนา จะทาใหความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออนและ ไฮดรอกไซดไอออนเปลยนแปลงอยางไร (หนาหลง)


เรยก Kw วา คาคงทการแตกตวของนา


การเปลยนความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออนและไฮดรอกไซดไอออน ในนา จะมผลดงน เมอเตมกรดในนา (ความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออน (H3O

+) เพมขน )

เมอปรมาณ H3O+ ในสารละลายเพมขน ซงทาใหสมดลของนาถกรบกวน

ความเขมขน H3O+ จะมากกวา 1.0 x 10-7 mol/dm3 สวนความเขมขน OH- นอยกวา 1.0 x 10-7 mol/

ตามหลกเลอชาเตอรเอ ระบบจะปรบตวเพอลดการรบกวนนน (เพอลดปรมาณ H3O+ ) โดย H3O

+ จะรวมตวกบ OH-

เกดเปน H2O และเขาสภาวะสมดลอกครงหนง

เมอเตมเบสในนา (ความเขมขนของไฮดรอกไซดไอออน (OH-) เพมขน )

เมอปรมาณ OH- ในสารละลายเพมขน ซงทาใหสมดลของนาถกรบกวน

ความเขมขน OH- จะมากกวา 1.0 x 10-7 mol/dm3 สวนความเขมขน H3O+ นอยกวา 1.0 x 10-7 mol/dm3

ตามหลกเลอชาเตอรเอ ระบบจะปรบตวเพอลดการรบกวนนน (เพอลดปรมาณ OH-) โดย OH- จะรวมตวกบ H3O+

เกดเปน H2O และเขาสภาวะสมดลอกครงหนง

ในสารละลายกรด หรอ เบส จะมทง H3O+ (ไอออนของกรด) และ OH- (ไอออนของเบส) ปรมาณแตกตางกน

จงใชความเขมขนของ H3O+ หรอ OH- ในสารละลายเปนเกณฑบอกความเปนกรด – เบส

เพอความสะดวก จงกาหนดใหใช ความเขมขน H3O+ เปนเกณฑ ดงน

สารละลายทเปนกรด จะมความเขมขน H3O+ มากกวา 1.0 x 10-7 mol/dm3

สารละลายทเปนเบส จะม ความเขมขน H3O+ นอยกวา 1.0 x 10-7 mol/dm3

สารละลายทเปนกลาง จะม ความเขมขน H3O+ เทากบ 1.0 x 10-7 mol/dm3

แตความเขมขนของ H3O+ มคานอย จงไมสะดวกตอการนามาใช นกชวเคมชาวสวเดน ชอ ซอเรสซน

ไดเสนอเปลยนคาความเขมขนของ H3O+ ใหอยในรปทใชงานไดสะดวก และเรยกคาใหมนวา pH ดงน

pH = - log [ H3O+ ]

เมอคานวณ pH สารละลายทเปนกลาง [ H3O+ ] = 1.0 x 10-7 mol/dm3

pH = - log (1.0 x 10-7 )

= - log 1.0 - log 10-7

pH = - 0 + 7 log 10 = 0 + 7(1) = 7

ดงนน ในสารละลายทเปนกลาง ม pH เทากบ 7

เมอคานวณวธการเดยวกนในสารละลายกรด และ เบส จะไดผลแสดงดงน

สารละลายทเปนกรด จะม pH นอยกวา 7

สารละลายทเปนเบส จะม pH มากกวา 7

สารละลายทเปนกลาง จะม pH เทากบ 7

ทานองเดยวกน ถากลาวถง [OH-] เรากสามารถเปลยนเปน pOH ได

pOH = - log [OH-]

pH + pOH = 14

8.7 pH ของสารละลาย


ตวอยาง 1 สารละลายกรดทมความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออน 2.0 x 10-7 mol/dm3 จะม pH เทาไร (กาหนด log2 = 0.301)

วธทา จาก pH = - log [ H3O+ ]

= - log (2.0 x 10-7)

= - log 2.0 - log 10-7

= - 0.301 + 7 log 10 = - 0.301 + 7 (1)

= - 0.301 + 7 = 6.699

ตอบ สารละลายนม pH ประมาณ 6.7

ตวอยาง 2 สารละลายเบสมความเขมขนของไฮดรอกไซดไอออน (OH-) 1.0 x 10-6 mol/dm3 จะม pH เทาใด ท 25OC

วธทา จาก pH = - log [ H3O+ ]

หาคา [ H3O+ ]

จาก Kw = [ H3O+ ] [ OH- ] = 1.0 x 10-14 mol2/dm6

[ H3O+ ] (1.0 x 10-6 mol/dm3) = 1.0 x 10-14 mol2/dm6

[ H3O+ ] = 1.0 x 10-14 mol2/dm6 = 1.0 x 10-8 mol/ dm3

1.0 x 10-6 mol/ dm3

จาก pH = - log [ H3O+ ]

= - log (1.0 x 10-8 )

= - log 1.0 - log 10-8

= - 0 + 8 log10 = 0 + 8(1) = 8

ตอบ สารละลายน ม pH เทากบ 8

ตวอยาง 3 สารละลาย HX เขมขน 0.01 mol/dm3 แตกตวเปนไอออนไดรอยละ 2 มคาคงทสมดลเทาไร และม pH เทาไร (log2=0.301)

วธทา คานวณปรมาณการแตกตวของ HX = 2 x 0.01 mol/dm3 = 0.0002 mol/dm3 หรอ 2 x 10-4 mol/dm3

100

ดงนน HX แตกตวเปนไอออน 2 x 10-4 mol/dm3

เขยนสมการไดดงน

HX (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + X- (aq)

0.01 mol/dm3 2 x 10-4 mol/dm3 2 x 10-4 mol/dm3

หาคา K = [H3O+] [X-] = (2 x 10-4 ) (2 x 10-4 ) = 4 x 10-8 = 4 x 10-6

[HX] ( 0.01) 10-2

หาคา pH = - log [ H3O+ ]

= - log ( 2 x 10-4 )

= - log 2 - log 10-4

= - 0.301 + 4 log 10 = - 0.301 + 4 (1) = - 0.301 + 4 = 3.699

ตอบ สารละลาย HX น มคาคงทสมดลเทากบ 4 x 10-6 และม pH 3.7


ตวอยาง 4 สารละลาย NaOH ม pH 9 มความเขมขน H3O+ เทาใด

pH = - log [ H3O+ ]

นนคอ 9 = - log 10- 9 (- log 10- 9 = 9 log10 = 9(1) = 9 )

9 = - log [ H3O+ ]

ดงนน [ H3O+ ] = 10- 9

ตอบ สารละลายนม ความเขมขน H3O+ เทากบ 10- 9 mol/dm3

ตวอยาง 5 จากตวอยางท 4 ความเขมขนของ OH- เปนเทาใด

ตวอยาง 6 สารละลาย KOH เขมขน 0.05 mol/dm3 จะม pH เทาใด (กาหนด log2 = 0.301)

ตวอยาง 7 สารละลาย A ม pOH 9 จงหา pH

ตวอยาง 8 HA เขมขน 0.02 mol/dm3 แตกตวเปนไอออนไดรอยละ 1 ม pH เทาไร (log2=0.301)


การใชกระดาษลตมสบอกใหทราบแตเพยงวาสารละลายเปนกรดหรอเบสเทานน แตไมสามารถบอกไดวามความเปนกรดหรอเบสมาก

นอยเพยงใด

นอกจากระดาษลตมสยงมสารอกหลายชนดทใชตรวจสอบความเปนกรด-เบสของสารละลายได

สารทใชตรวจสอบความเปนกรด-เบสของสารละลายเรยกวา อนดเคเตอรสาหรบกรด – เบส

สมบตของอนดเคเตอร

มสตรโครงสรางซบซอน จงใช HIn แทนสตรอนดเคเตอร

มสมบตเปนกรดออน

เมออนดเคเตอรอยในสารละลาย จะเกดสมดล ดงสมการ

HIn (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + In- (aq)

กรด เบส

เมอความเขมขนของไอออน หรอ pH เปลยนไป สของอนดเคเตอรในสารละลายจะเปลยนไป

ตวอยางอนดเคเตอร และชวง pH ทเปลยนส

อนดเคเตอร ชวง pH ทเปลยนส สทเปลยน

ไทมอลบล (กรด)

โบรโมฟนอลบล

เมทลออเรนจ

เมทลเรด

อะโซลตมน (ลตมส)

โบรโมไทมอลบล

ฟนอลเรด

ไทมอลบล (เบส)

ฟนอลฟทาลน

1.2 – 2.8

3.0 – 4.6

3.2 – 4.4

4.2 – 6.3

5.0 – 8.0

6.0 – 7.6

6.8 – 8.4

8.0 – 9.6

8.3 – 10.0

แดง – เหลอง

เหลอง – นาเงน



แดง – นาเงน


เหลอง – แดง


ไมมส - ชมพ

ตวอยาง เชน เมทลออเรนจ เปลยนสท pH 3.2 – 4.4 หมายความวา

ท pH 3.2 หรอตากวา จะมสแดง

ท pH 4.4 หรอสงกวา จะมสเหลอง

ท pH ระหวาง 3.2 ถง 4.4 จะมสสม (สผสมแดงกบเหลอง

เมอตองการตรวจสอบสารละลายชนดหนง เลอกใช เมทลออเรนจ เปนอนดเคเตอร โดยหยดลงไปในสารละลาย 2-3 หยด

ปรากฏวา เกดส แดง แสดงวา สารละลายน pH 3.2 หรอ ตากวา 3.2

คาถาม มสารละลาย A อยากทราบวาม pH เทาใด จงใช เมทลเรด หยดลงไปในสารละลาย 2 หยด เกดสเหลอง

อนดเคเตอรแตละชนดเปลยนสในชวง pH ทมคาเฉพาะและแตกตางกน ซงการใชอนดเคเตอรเพยงชนดเดยวทดสอบ

ความเปนกรด – เบส จะบอก pH ไดชวงกวาง ๆ

ดงนน จงมการนาอนดเคเตอรหลายชนด และแตละชนดเปลยนสในชวง pH แตกตางกน มาผสมกน จะไดอนดเคเตอร

ทบอกคา pH ไดละเอยดขน เรยก อนดเคเตอรผสมนวา ยนเวอรซลอนดเคเตอร

8.8 อนดเคเตอรสาหรบกรด - เบส


สารละลายกรด – เบส ในชวตประจาวนและในสงมชวต

ในชวตประจาวนเราใชสารทมสมบตเปนกรด หรอ เบส หรอ กลาง หลายชนด เชน

อาหาร หรอเครองดม เชน นาสมสายช นามะนาว นาอดลม (กรด)

สารทาความสะอาด สารซกลาง เครองสาอาง (เบส)

ของเหลวในสงมชวต เชน เลอดจะตองรกษาระดบ pH ใหคงท (pH = 7.35 – 7.45) ถาเลอดม pH ตากวา 7.35

อาจทาใหคลนไส อาเจยน หมดสต หรออาจเสยชวตได แตในภาวะปกต รางกายจะมระบบควบคม pH ใหเกอบคงท

นาฝน ม pH 5.5 – 6.0

นาประปา ม pH 6.5 - 8.0

นาทะเล ม pH 7.8 – 8.2

ทางการเกษตร ความเปนกรด – เบส มผลตอการละลายของแรธาตในดน พชบางชนดเจรญเตบโตไดดในดนทเปนกรดเลกนอย

เชน ขาว หรอดอกไมบางชนด ดงนน การปลกพชเพอใหไดผลดจาเปนตองปรบสภาพความเปนกรด – เบสของดนใหเหมาะสม

กบพชทปลก เชน ถาดนมความเปนกรดสง ซงไมเหมาะแกการเพาะปลก จาเปนตองลดความเปนกรดของดน โดยการ

เตมปนขาวหรอขเถาลงไป

คาถาม ปนขาว หรอ ขเถา ชวยลดความเปนกรดในดนไดอยางไร

ทาไม นาฝนจงม pH ตากวา 7 ???

โดยทวไป นาฝนมความเปนกรดเลกนอย และม pH ประมาณ 5.5 - 6.0

ถาในพนททมโรงงานอตสาหกรรม นาฝนอาจม pH ประมาณ 2.8 เนองจาก ในอากาศม

แกสคารบอนไดออกไซด (CO2) ซลเฟอรไดออกไซด (SO2) ไนโตรเจนไดออกไซด (NO2)

ไนโตรเจนมอนอกไซด (NO) เมอฝนตกลงมา แกสเหลานจะทาปฏกรยากบฝน ดงน CO2 (g) + H2O (l) H2CO3 (aq)

แกสคารบอนไดออกไซด กรดคารบอนก

SO2 (g) + H2O (l) H2SO3 (aq)

แกสซลเฟอรไดออกไซด กรดซลฟวรก

2SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g)

แกสซลเฟอรไดออกไซด แกสซลเฟต

SO3 (g) + H2O (l) H2SO4 (aq)

แกสซลเฟต กรดซลฟวเรต

2NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)

แกสไนโตรเจนมอนอกไซด แกสไนไตรด

2 NO2 (g) + H2O (l) HNO2 (aq) + HNO3 (aq)

แกสไนไตรด กรดไนไตรด กรดไนตรก

นาฝนจงมสภาพเปนกรด และม pH ตา เรยกวา ฝนกรด ซงสามารถกดกรอนสงปลกสราง หรออาคารบานเรอนท

เปนหนปน หรอทาปฏกรยากบโลหะเกดเปนสนม


ปฏกรยาของกรดและเบส เกดขนระหวาง H3O+ จากกรด ทาปฏกรยากบ OH- จากเบสได H2O ดงสมการ

H3O+ (aq) + OH- (aq) H2O (l)

ดงนน ปฏกรยาระหวาง ไฮโดรเนยมไอออน (H3O+) จากกรด กบไฮดรอกไซดไอออน (OH-) จากเบส เกดเปนนา

เรยกวา ปฏกรยาการสะเทน เพราะฉะนน ปฏกรยาของกรดและเบส สวนใหญจะเกด นาดวย

ปฏกรยาระหวางกรด กบ เบส

เชน HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l)

กรดแก เบสแก เกลอ นา

ถานาเกลอทได เชน NaCl (s) มาละลายนา สารละลายนนจะมสมบตเปน กลาง

HCl (aq) + NH3 (aq) NH4Cl (aq)

กรดแก เบสออน เกลอ

ถานาเกลอทได เชน NH4Cl (s) มาละลายนา สารละลายนนจะมสมบตเปน กรด

CH3COOH (aq) + NaOH (aq) CH3COONa (aq) + H2O (l)

กรดออน เบสแก เกลอ นา

ถานาเกลอทได เชน CH3COONa (s) มาละลายนา สารละลายนนจะมสมบตเปน เบส

CH3COOH (aq) + NH3 (aq) CH3COONH4 (aq)

กรดออน เบสออน เกลอ

ถานาเกลอทได เชน CH3COONH4 (s) มาละลายนา สาระลายนนจะมสมบตเปนกรด หรอ เปนเบส หรอเปนกลาง

ขนอยกบคา Ka กบ Kb ของกรดและเบสนน โดย Ka > Kb สารละลายจะเปนกรด เชน NH4CN

Ka < Kb สารละลายจะเปนเบส เชน NH4Cl

Ka = Kb สารละลายจะเปนกลาง เชน CH3COONH4

ปฏกรยาระหวางกรดหรอเบส กบ สารบางชนด

ปฏกรยาระหวางกรด กบเบส ไดผลตภณฑเปนเกลอ กบนา แตถาใหกรดหรอเบส ทาปฏกรยากบสารบางชนด

เชน แคลเซยมคารบอเนต (CaCO3) สารละลายไอรออน (III) คลอไรด (FeCl3) จะเกดปฏกรยาดงสมการตอไปน

CaCO3 (s) + 2HCl (aq) CaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (g)

แคลเซยมคารบอเนต (หนปน) กรดแก เกลอ นา แกสคารบอนไดออกไซด

FeCl3 (aq) + 3NaOH (aq) Fe(OH3) (g) + 3NaCl (l)

ไอรออน (III) คลอไรด เบสแก ตะกอน เกลอ

Mg (s) + 2HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2 (g)

โลหะแมกนเซยม กรดแก เกลอ แกสไฮโดรเจน

กรดและเบสนอกจากทาปฏกรยาไดโดยตรงแลว ยงสามารถทาปฏกรยากบสารอน เชน CaCO3 , FeCl3 , โลหะ Mg

ไดผลตภณฑเปนเกลอ

8.9 ปฏกรยาของกรดและเบส


ปฏกรยาไฮโดรลซส

ปฏกรยาทเกดจากไอออนบวก หรอไอออนลบของเกลอ กบนา ไดผลตภณฑเปน H3O+ หรอ OH- เรยก ปฏกรยาไฮโดรลซส

ตวอยาง

NH4Cl (s) H2O NH4+ (aq) + Cl- (aq)

เกลอ

NH4+ (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + NH3 (aq)

Cl- (aq) + H2O (l)

ดงนนเกลอ NH4Cl เกดปฏกรยาไฮโดรลซสของเกลอ เพราะ ไอออนบวกทาปฏกรยากบนา ไดผลตภณฑ H3O+

CH3COONa (s) H2O Na+ (aq) + CH3COO- (aq)

เกลอ

Na+ (aq) + H2O (l)

CH3COO- (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH- (aq)

ดงนนเกลอ CH3COONa เกดปฏกรยาไฮโดรลซสของเกลอ เพราะ ไอออนลบทาปฏกรยากบนา ไดผลตภณฑ OH-

NaCl (s) H2O Na+ (aq) + Cl- (aq)

เกลอ

Na+ (aq) + H2O (l)

Cl- (aq) + H2O (l)

ดงนนเกลอ NaCl ไมเกดปฏกรยาไฮโดรลซส เพราะไอออนบวกหรอไอออนลบ ทาปฏกรยากบนา ไมได H3O+ หรอ OH-

การไทเทรตกรด-เบส หมายถง กระบวนการหาปรมาณสาร โดยวธใชสารละลายมาตรฐานททราบคาความเขมขนทแนนอน

ใหทาปฏกรยากบสารตวอยาง โดยอาศยหลกการเกดปฏกรยาระหวางสารละลายกรดและเบสทเขาทาปฏกรยากนพอด

ทาใหคานวณหาความเขมขนหรอปรมาณของสารตวอยางดงกลาวได

วธการไทเทรตกรด-เบส คอ การนาสารละลายกรดหรอเบส(ตวอยาง)ทตองการวเคราะหหาปรมาณ มาทาการไทเทรตกบ

สารละลายเบสหรอกรดมาตรฐานททราบคาความเขมขนทแนนอน

กลาวคอ ถาสารละลายตวอยางเปนสารละลายกรด กตองใชสารละลายมาตรฐานเปนเบส นามาทาการไทเทรต

แลวบนทกปรมาตรของสารละลายมาตรฐานทใชในการทาปฏกรยาพอดกน จากนนนาไปคานวณหาปรมาณของสารตวอยางตอไป

หรอทางตรงกนขาม ถาใชสารละลายตวอยางเปนเบส กตองใชสารละลายมาตรฐานเปนกรด

อปกรณทใช

ขวดวดปรมาตร (volumetric flask) ปเปตต (pipette) ขวดรปชมพ (flask) บวเรตต (burette)

8.10 การไทเทรตกรด – เบส (Acid-base titration)


รปแสดงการใชปเปตต

รปแสดงการตงบวเรตตและการไทเทรต

ปฏกรยาในการไทเทรตกรด-เบส ปฏกรยา ทเกยวของ ในการไทเทรตกรด-เบสตางๆ ไดแก

1. ปฏกรยาระหวางกรดแกกบเบสแก

2. ปฏกรยาระหวางกรดแกกบเบสออน

3. ปฏกรยาระหวางกรดออนกบเบสแก

สาหรบปฏกรยาระหวางกรดออนกบเบสออนไมนยมนามาใชในการไทเทรตกรด-เบส

เพราะทจดสมมล หรอจดทกรดและเบสทาปฏกรยาพอดกน สงเกตการณเปลยนแปลงไดไมชดเจน


จดสมมล (Equivalence point)

ในการไทเทรตกรด-เบส จดทกรดและเบสทาปฏกรยากนพอด (จดสมมล)

หรอจดท H3O+ (หรอ H+ ) ทาปฏกรยาพอดกบ OH- ดวยจานวนโมลทเทากน เรยกวา จดสมมล

ถาใชพเอชมเตอร วดหาคา pH ณ จดสมมล จะพบวา จดสมมลของปฏกรยาระหวางกรด - เบส แตละปฏกรยา

หรอแตละคจะม pH ทจดสมมลแตกตางกน ขนอยกบชนดของกรดและเบสทเขา ทาปฏกรยากน แตสามารถระบ

อยางคราวๆ ได ดงน

- การไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสแก pH ของสารละลาย ณ จดสมมลประมาณ 7 (กลาง)

- การไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสออน pH ของสารละลาย ณ จดสมมลจะนอยกวา 7 (กรด)

- การไทเทรตระหวางกรดออนกบเบสแก pH ของสารละลาย ณ จดสมมลจะมากกวา 7 (เบส)

จดยต (End point)

การทจะทราบวา ปฏกรยาการไทเทรต ถงจดสมมลหรอยงนน จะตองมวธการทจะหาจดสมมล วธการหนง

คอ การใชอนดเคเตอร

โดยอนดเคเตอรจะตองเปลยนสทจดทพอดหรอใกลเคยง กบจดสมมล นนคอ จดทอนดเคเตอรเปลยนส จะเรยกวา จดยต

ดงนน จงตองเลอกอนดเคเตอร ใหเหมาะสมทจะใหเหนการเปลยนสทจดสมมลพอด ถาเลอกใชอนดเคเตอร

ไมเหมาะสม จะทาให เกดความคลาดเคลอนของการไทเทรต (titration error) ซงเกดจากการทมความแตกตางระหวางจด สมมล

และจดยตของการไทเทรต กลาวคอ จดสมมลและจดยต ไมไดอยในชวง pH เดยวกน ทาให เกดการเปลยนสของอนดเคเตอร

กอนหรอหลงจดสมมล

อนดเคเตอรกบการไทเทรตกรด-เบส

อนดเคเตอร ทเหมาะสมกบปฏกรยาการไทเทรตจะตองมคา pH ทจดกงกลางชวงการเปลยนสใกลเคยงหรอเทากบ pH

ทจดสมมลของปฏกรยา นอกจากน การเลอกใชอนดเคเตอรกรด-เบส ตองพจารณาสทปรากฎ จะตองมความเขมมากพอ

ทจะมองเหนไดงาย หรอเหนการเปลยนสไดชดเจน

ตวอยางเชน ตองการไทเทรต กรดแก กบเบสแก

ผลตภณฑทเกดการปฏกรยาของกรดแกกบเบสแก เมอถงจดสมมลมคาประมาณหรอใกลเคยง (เปนกลาง)

ดงนน เลอกใชอนดเคเตอรทมชวง pH ของการเปลยนสใกลเคยงกบ 7

เชน อาจใช โบรโมไทมอลบล หรอ ฟนอลฟทาลน (pH 8.20-10.00) ซงจะเปลยนจากไมมสเปนสชมพ

ดงนน ถาทราบ pH ของสารละลายทจดสมมลของปฏกรยาการไทเทรตกสามารถเลอกอนดเคเตอรทเหมาะสมได

การเลอกอนดเคเตอร กขนอยกบชนดของปฏกรยาระหวางกรดกบเบส เพราะทจดสมมลของแตละปฏกรยานน มคา pH ทตางกน

ตารางแสดงชวง pH ทเปลยนสของอนดเคเตอรแตละชนด

อนดเคเตอร ชวง pH ทเปลยนส สทเปลยน

ไทมอลบล (กรด)

โบรโมฟนอลบล

เมทลออเรนจ

เมทลเรด

อะโซลตมน (ลตมส)

โบรโมไทมอลบล

ฟนอลเรด

ไทมอลบล (เบส)

ฟนอลฟทาลน

1.2 – 2.8

3.0 – 4.6

3.2 – 4.4

4.2 – 6.3

5.0 – 8.0

6.0 – 7.6

6.8 – 8.4

8.0 – 9.6

8.3 – 10.0





แดง – นาเงน


เหลอง – แดง


ไมมส - ชมพ

คาถาม

1. ถาตองการไทเทรต กรดแก กบเบสออน

ควรเลอกใชอนดเคเตอรชนดใด

2. ถาตองการไทเทรต กรดออน กบเบสแก

ควรเลอกใชอนดเคเตอรชนดใด


การประยกตการไทเทรตกรด-เบสเพอหาปรมาณสารในชวตประจาวน

การไทเทรตกรด-เบส ใชประยกตหาปรมาณสารทเปนสารอนทรย สารอนนทรย และสารชวโมเลกลได

ตวอยางการประยกตใช ไดแก การหาปรมาณกรดออนในนาสม นามะนาว และในไวน

การหาปรมาณเบส Mg(OH)2 , MgO ในยาลดกรด หรอการหาปรมาณโปรตน ในอาหาร เปนตน

วธการไทเทรต

ตวอยาง คณครม HC l ซงเปนกรดแก แตไมทราบความเขมขน ....จงหาความเขมขนของ HCl น

จะเหนวา HCl (สารตวอยาง ) เปนกรดแก สามารถเลอกใชสารละลายมาตรฐานเปนเบสแกหรอเบสออนกได

เลอกใชเบสแก คอ NaOH เขมขน . mol/dm3 เปนสารละลายมาตรฐาน

ผลตภณฑทไดจากปฏกรยาของกรดแกกบเบสแก เมอถงจดสมมลมคาประมาณหรอใกลเคยง (เปนกลาง)

จงเลอกใชอนดเคเตอร คอ ฟนอลฟทาลน (pH 8.3 - 10.0 ---ใกลเคยง ) ซงจะเปลยนจาก ไมมสเปนสชมพ

วธทา

ปเปตตสารละลายตวอยาง (HCl) ปรมาตร cm3 (25 ml ) ลงในขวดรปชมพ

หยดฟนอลฟทาลน (อนดเคเตอร) – หยด ลงไปในสารละลายตวอยาง (HCl) ทตองการหาความเขมขน

(HCl เปนสารละลายไมมส หยดฟนอลฟทาลนซงไมมสเหมอนกน ดงนน สารละลายทหยดฟนอลฟทาลนจะไมมส )

นาสารละลายมาตรฐาน NaOH เขมขน . mol/dm3 (แลวแตจะเตรยมความเขมขนไวเทาใดกได)

ใสลงในบวเรตต (สมมตวาใชบวเรตต ขนาด ml (100cm3) ) และตดตงบวเรตต ดงรป

บนทกปรมาณสารละลายมาตรฐานในบวเรตต กอนไขกอกใหไหลออก

ไขกอก ปลอยสารละลายมาตรฐานในบวเรตต (NaOH) ลงในสารละลายตวอยาง (HCl) ในขวดรปชมพ

คอย ๆ ปลอยใหไหลทละหยด พรอมเขยาไปดวย จนกระทง สารละลายเปลยนส จาก ไมมส เปนสชมพ

แสดงวาถงจดยต (จดท กรด-เบสทาปฏกรยากนอยางพอด เกดเกลอทละลายนาแลวม pH เปนกลาง (ประมาณ ))

(ฟนอลฟทาลน ม pH 8.3 - 10.0 มชวงการเปลยนสจาก ไมมส เปนสชมพ)

เมอถงจดยตแลว (เปลยนเปนสชมพ) ใหจดบนทกปรมาตรทใชไป ดงน (ขอมลสมมต)

ทาซา ครง (เพอปองกนความคลาดเคลอน) แลวหาคาเฉลย

ใสสารละลายมาตรฐานททราบความเขมขน ในบวเรตต

สารละลายตวอยางทจะหาความเขมขน


ตารางบนทกปรมาตรการใชสารละลายมาตรฐาน (ขอมลสมมต)

ครงท ปรมาตรสารละลายมาตรฐาน

กอนจดยต เมอถงจดยต ปรมาตรทใชไป

100 ml 85 ml ml

85 ml 68 ml 17 ml

68 ml 55 ml 13 ml

ปรมาตรทใชไปเฉลย ml หรอ cm3

คานวณหาความเขมขนของสารละลายตวอยาง

ใชสตรการคานวณ c1v1 = c2v2 โดย c1 = ความเขมขนของสารตวอยาง

c1 x cm3 = (0.1 mol/dm3) (15 cm3) v1 = ปรมาตรของสารตวอยาง

c1 = (0.1 mol/dm3) (15 cm3) c2 = ความเขมขนของสารละลายมาตรฐาน

cm3 v2 = ปรมาตรของสารมาตรฐาน

c1 = 0.06 mol/dm3 (อานจากบวเรตตเมอถงจดสมมล

ตอบ ดงนน กรด HCl น มความเขมขน 0.06 mol/dm3 หรอ 0.06 mol/l

ตวอยางกราฟการไทเทรต แสดงจดสมมล (จดทกรด – เบส ทาปฏกรยาพอดกน)


คอ สารละลายทประกอบดวยของผสมระหวาง กรดออน กบ เกลอของกรดออน (คเบสของกรด) หรอ

เบสออน กบ เกลอของเบสออน (คกรดของเบส) จะไดสารละลายทมไอออนรวม

สมบตพเศษของสารละลายบฟเฟอร คอ

สามารถรกษา pH ของสารละลายไวเกอบคงท แมจะเตมนา กรดแก, เบสแก ลงไปเลกนอย

กไมทาให pH ของสารละลายเปลยนแปลงไปมากนก ทเปนเชนนเพราะ ในสารละลายบฟเฟอรจะมสารหรอไอออนททาหนาทคอยควบคม

ความเขมขนของ H3O+ และ OH- ในระบบใหคงท

เราเรยกความสามารถในการตานทานการเปลยนแปลง pH นวา ความจบฟเฟอร (buffer capacity)

สารละลายบฟเฟอรม 2 ประเภท

1) สารละลายของกรดออน กบ เกลอของกรดออน (Acid buffer solution) สารละลายบฟเฟอรแบบนม pH < 7 (เปนกรด) เชน

กรดออน + เกลอของกรดออนนน

CH3COOH CH3COONa

ปฏกรยาการควบคม pH ในสารละลายบฟเฟอร

ในระบบจะมสมดล ดงน CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

CH3COONa CH3COO- + Na+

ถาเตมกรดแก (เชน HCl) ลงไป HCl จะแตกตว ดงสมการ

HCl H+ + Cl-

H+ ทแตกตวได จะรวมตวกบ CH3COO- กลายเปน CH3COOH

ทาใหความเขมขน CH3COO- ลดลง สวน ความเขมขน CH3COOH เพมขน

นนคอ H+ หรอ H3O+ จากกรดแกทเตมลงไป (ทจะทาให pH ของบฟเฟอรเปลยนไป) ถกกาจดโดย CH3COO- ทมอยมาก

เพราะ CH3COO- ไดมาจากกรด CH3COOH และจากการแตกตวของ CH3COONa ดงสมการ

H+ + CH3COO- CH3COOH

และถงแมจะม CH3COOH เพมขน แตเนองจาก CH3COOH แตกตวไดนอยมาก (เปนกรดออน แตกตวไดบางสวน)

ดงนนจงไมทาให H3O+ ในระบบบฟเฟอรเปลยนแปลงไป จงทาให pH ของระบบเปลยนแปลงนอยมาก

ถาเตมเบสแก (เชน NaOH) ลงไป NaOH จะแตกตว ดงสมการ

NaOH Na+ + OH-

OH- ทแตกตวได จะรวมตวกบ CH3COOH กลายเปน CH3COO- ดงสมการ

OH- + CH3COOH CH3COO- + H2O

ทาใหความเขมขน CH3COOH ลดลง สวนความเขมขน CH3COO- เพมขน

นนคอ OH- จากเบสแกทเตมลงไป (ทจะทาให pH ของบฟเฟอรเปลยนไป) ถกกาจดโดย CH3COOH ทมอยมาก

สวน CH3COO- ทเกดจะรวมกบ H3O+ ในระบบบฟเฟอร เกดเปน CH3COOH ทาให pH ของระบบเปลยนแปลงนอยมาก

CH3COO- + H3O+ CH3COOH

8.11 สารละลายบฟเฟอร


2) สารละลายของเบสออน กบ เกลอของเบสออน (Basic buffer solution) สารละลายบฟเฟอรแบบนม pH > 7 (เปนเบส) เชน

เบสออน + เกลอของเบสออนนน

NH3 NH4Cl

ปฏกรยาการควบคม pH ในสารละลายบฟเฟอร

ในระบบจะมสมดล ดงน NH3 + H2O NH4+ + OH-

NH4Cl NH4+ + Cl-

ถาเตมกรดแก (เชน HCl) ลงไป HCl จะแตกตว ดงสมการ

HCl H+ + Cl-

H+ หรอ H3O+ ทแตกตวได จะรวมตวกบ NH3 กลายเปน NH4

+ ดงสมการ

H3O+ + NH3 NH4

+ + H2O

ทาใหความเขมขน NH3 ลดลง สวน ความเขมขน NH4+ เพมขน

นนคอ H+ หรอ H3O+ จากกรดแกทเตมลงไป (ทจะทาให pH ของบฟเฟอรเปลยนไป) ถกกาจดโดย NH3

สวน NH4+ ทเกดจะรวมกบ OH+ ในระบบบฟเฟอร เกดเปน NH3 ทาให pH ของระบบเปลยนแปลงนอยมาก

NH4+ + OH+

NH3

ถาเตมเบสแก (เชน NaOH) ลงไป NaOH จะแตกตว ดงสมการ

NaOH Na+ + OH-

OH- ทแตกตวได จะรวมตวกบ NH4+ กลายเปน NH3

OH- + NH4+ NH3 + H2O

ทาใหความเขมขน NH4+ ลดลง สวน ความเขมขน NH3 เพมขน

นนคอ OH- จากเบสแกทเตมลงไป (ทจะทาให pH ของบฟเฟอรเปลยนไป) ถกกาจดโดย NH4+ ทาใหเกด NH3

และถงแมจะม NH3 เพมขน แตเนองจาก NH3 แตกตวไดนอยมาก (เปนเบสออน แตกตวไดบางสวน)

ดงนนจงไมทาให OH- ในระบบบฟเฟอรเปลยนแปลงไป จงทาให pH ของระบบเปลยนแปลงนอยมาก

สารละลายบฟเฟอรในสงมชวต

1) ฟอสเฟตบฟเฟอร H2PO4- / HPO4

2- จะเกยวของกบการทางานของไต

เมอเราออกกาลงกายนาน ๆ จ ะมกรดเกดขนทาให pH ของ เลอดเปลยนไป

ระบบบฟเฟอร H2PO4- / HPO4

2- ในเลอดจะเขาทาปฏกรยา เพอลดความเขมขนของกรดได

H2PO4- + H3O

+ H2PO4- + H2O

และ H2PO4- จะถกกาจดออกมาทางปสสาวะ

2) ระบบ H2CO3/HCO3- (กรดคารบอนก / ไฮโดรเจนคารบอเนตไอออน)

จะควบคม pH ของพลาสมาในเลอดใหมคาอยระหวาง 7.35 - 7.45 ซงเกดปฏกรยาดงน

HCO3- + H3O

+ H2CO3 + H2O

H2CO3 H2O + CO2

เนองจากความเปนกรด-เบสในรางกายของ สงมชวตเปนเรองทสาคญมาก ถา pH เปลยนแปลงไป เพยง 0.2 หนวย

จากชวง 7.35-7.45 อาจทาใหเจบปวยได รางกายจงตองมระบบบฟเฟอรเพอรกษาระดบ pH ใหคงทอยเสมอ


บทที่ 8 กรด เบส

Education

Transcript of บทที่ 8 กรด เบส