สมดุลไอออน - Chem...

ไสมดลไอออนIon equilibrium

สาขาวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

กาแพงแสน

1

เนอหา

1. สารละลายอเลกโทรไลต 5. สารละลายบฟเฟอร

2. กรด-เบส

ความแรงของกรด

6. อนดเคเตอร

7 ไความแรงของกรด

การแตกตว

7. การไทเทรต

8. การแยกสลายดวยนา

3. การแตกตวของนา

4 พเอช ( H)

9. สมดลไอออนของเกลอท

ไ 4. พเอช (pH) ละลายนาไดนอย

10. สมดลไอออนเชงซอน

2

สารละลายอเลกโทรไลต(Electrolyte solution)

คอ สารทละลายนาแลว แตกตวเปนไอออนหรอคอ สารทละลายนาแลว แตกตวเปนไอออนหรอ

สารทสภาพหลอมเหลว สามารถนาไฟฟาได

1. strong electrolyte แตกตวไดอยางสมบรณในนา เชน

HCl HNO HClO NaOH KOH NH Cl NaCl HCl HNO3 HClO4 NaOH KOH NH4Cl NaCl

2. weak electrolyte แตกตวไดนอยในนา เชน

HNO2 HClO2 H2SO3 CH3COOH NH4OH BaSO4

3. Non electrolyte สารทไมแตกตวในนา และไมนาไฟฟา 3. Non electrolyte สารทไมแตกตวในนา และไมนาไฟฟา เชน กลโคส ซโครส

3

กรด-เบส (Acid- Base)

1 Arrheniusคาจากดความของกรด-เบส1. Arrhenius

• กรด คอ สารทละลายนาแลวให H+กรด คอ สารทละลายนาแลวให H

HCl(aq) H+(aq) + Cl-(aq)( q) ( q) ( q)

• เบส คอ สารทละลายนาแลวให OH-

KOH(aq) K+(aq) + OH-

(aq)

ความแรงขนกบการแตกตวใหไอออน4

ขอจากด สารนนตองละลายนาไดเทานน และสารนนไมม H+ สารนนตองละลายนาไดเทานน และสารนนไมม H+

หรอ OH- ในโมเลกล จะไมสามารถบอกไดวาเปนกรด-เบส เชน

NH3ละลายนา OH-

3

NH3 + H2O NH4+ + OH-

หรอ NH4 Cl ละลายนา H+ ?

NH3 H2O NH4 OH

หรอ NH4 Cl H ?NH4 Cl NH4

+ + Cl-

NH4+ + H2O NH3 + H3O

+

5

2. Bronsted-Lowry *** กรด คอ สารทให H+ เบส คอ สารทรบ H+

คกรด-เบส (conjugate acid-base pairs)คกรด เบส (conjugate acid base pairs)

HA เปนคกรดของ A- และ A- เปนคเบสของ HA

6BH+ เปนคกรดของ B และ B เปนคเบสของ BH+

คกรด-เบส (conjugate acid-base pairs)

HF + H2O H3O+ + F-

กรด 1 เบส 1กรด 2เบส 2

NH + H O NH H O+NH4+ + H2O NH3 + H3O

+

กรด ? ??

HNO2 + H2O H3O+ + NO2

-

กรด ???

NH3 + H2O NH4+ + OH-

?

?

?

??

?กรด7

?? ?

ขอสงเกต นาเปนไดทงกรดและเบส (amphoteric substance)

h t i ช NH HSO - HCO -ตวอยาง amphoteric เชน NH3 HSO4- HCO3

-

ใ ปโ ไ กรดและเบสอาจอยในรปโมเลกลหรอไอออน

กรดแก ม คเบสเปนเบสออน (HClO4 กรดแก : ClO4

- เบสออน)( 4 4 ) เบสแก ม คกรดเปนกรดออน (NH - เบสแก : CH NH กรดออน) (NH2 เบสแก : CH3NH2 กรดออน)

8

3. Lewis acid*** กรด คอ สารทสามารถรบคอเลกตรอน

เบส คอ สารทสามารถใหคอเลกตรอน เบส คอ สารทสามารถใหคอเลกตรอน

H+ + OH- HOHเบสกรด

สารทเปนกรดตาม Lewis (Lewis acid)

..สารทเปนกรดตาม Lewis (Lewis acid)

1. แคตไอออน : Na+ Be2+ Mg2+ Ag+

2. โมเลกลทอะตอมกลางมอเลกตรอนไมครบแปด BF3

9

3. มพนธะคกบอะตอมทมคา EN ตางกน SO3

สารทเปนเบสตาม Lewis (Lewis base)

1. แอนไอออน : OH-

2. อะตอมกลางทมอเลกตรอนคโดดเดยว

H2O NH32 3

3. สาร hydrocarbon (CH) ทมพนธะค

H2C=CH2 + 2HBr H3C-CH3 + Br2

10

Lewis acid - base

11

ความแรงของกรด-เบสตาม Bronsted-Lowry

กรดแตกตวให H+ 100% เปนกรดแกHCl H O H O+ Cl-HCl + H2O H3O

+ + Cl-

ใ + ป กรดแตกตวให H+ < 100% เปนกรดออน

+CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

เบสรบ H+ ได 100% เปนเบสแก

NH2- + H2O NH3 + OH-

เบสรบ H ได 100% เปนเบสแก

12เบสรบ H+ ได < 100% เปนเบสออน

ความแรงของคกรด-เบส

13

ความแรงของกรด

1 H d h li id ป H 1

กรดม 2 ชนดใหญๆ 1. Hydrohalic acids ประกอบดวย H และธาตอนอก 1 ชนด

อโลหะในคาบเดยวกนถาคา EN สงความแรงกรดจะเพม

PH3 H2S HCl

NH3 H2O HF

อโลหะหมเดยวกน ความแรงกรดเพม ตาม อโลหะหมเดยวกน ความแรงกรดเพม ตามแนวโนมของพลงงานในการสลายพนธะ

HF HCl HBr HI14

(พลงงานในการสลายพนธะสงทสด)

ความแรงของกรด2. Oxo acid ประกอบดวย O, H และธาตอนอก 1 ชนด

โ กรดออกโซทมอะตอมกลางเหมอนกนแตหมทมาเกาะอยม

จานวนไมเทากน ความแรงของกรดเพมขนตามเลขออกซเดซน

ของ อะตอมกลาง

+1 +3 +5 +7HClO HClO2 HClO3 HClO4

3 5

ใ อะตอมกลางตางชนดกนแตอยในหมเดยวกนและมเลขออกซเดชน

เทากน ความแรงของกรดจะเพมขนตาม EN ของอะตอมกลาง

HlO4 HBrO4 HClO415

ความแรงของเบส1. ไฮดรอกไซดของโลหะหม IA เปนเบสแก

โ ใ โลหะขนาดใหญขน ความแรงเบสเพม : KOH > NaOH2. ไอออนลบอะตอมเดยว

จานวนประจไอออนเพมความแรงเบสเพม :3 2N 3- O2- F-

ในหมเดยวกน คา EN ลดความแรงเบสเพม : O2- S2-

ในคาบเดยวกนคา EN ลดลงจากขวาไปซาย

ความแรงเบสเพม NH2- OH- F-

16

การแตกตวของกรด - เบส

• กรดแก-เบสแก แตกตว 100 %KOH K+ + OH-

1 mol 1 mol 1 mol1 mol 1 mol 1 molกรดแก (Strong

id )

(เบสแก (Strong

bases)acids) bases)

Group 1A (hydroxides)เชน HClO4, HCl(NaOH, KOH, LiOH, etc.)Group 2A (hydroxides)

(Ca(OH) Mg(OH)

4HBr, HI

HNO3, H2SO4

17

(Ca(OH)2, Mg(OH)2,

Sr(OH)2, etc.)

การแตกตวของกรดออน

• กรดออน-เบสออน แตกตวนอยกวา 100 %

ป ป (เปนปฏกรยาผนกลบ )

+HA + H2O H3O+ + OH-

Ka = [H3O+] [OH-]

[HA][HA]

Ka = คาคงทการแตกตวของกรดออน

18

a

•กรดโมโนโปรตก: กรด 1 โมเลกลแตกตวให H+ 1 ตวกรดโมโนโปรตก: กรด 1 โมเลกลแตกตวให H 1 ตว

CH3COOH + H2O H3O++ CH3COO-

Ka =[CH COOH]

[H3O+] [CH3COO- ]

a [CH3COOH]

19

โ โป โ ใ + •กรดโพลโปรตก: 1 โมเลกลแตกตวให H+ 1 ตว

H PO H CO H SH3PO4 H2CO3 H2S

+H3PO4 + H2O H3O++ H2PO4

- K1

H2PO4- + H2O H3O

++ HPO42- K2H2PO4 H2O H3O HPO4 K2

HPO42- + H2O H3O

++ PO43- K3

H3PO4 + 3H2O 3H3O++ PO4

3- Ka

K = K x K x KKa = K1 x K2 x K320

การแตกตวของเบสออน

NH3 + H2O NH4++ OH-NH3 H2O NH4 OH

[NH4+] [OH- ]

[NH3]Kb =

21

การบอกความสามารถในการแตกตว

1. ระดบขนการแตกตว ( )

จานวนโมลทแตกตวไป =

จานวนโมลทงหมดเมอเรมตน

2. % การแตกตว = x100

3. คาคงทการแตกตว Ka

22

% การแตกตวของกรด**


3 2 3 3

[H3O

+] = 3

[CH3COOH]

% การแตกตว = [H3O

+]x100

[CH3COOH]

23

% การแตกตวของเบส

NH3 + H2O NH4++ OH-

3 2 4

[OH- ] = [OH ]

[NH3]

% การแตกตว = x100[OH- ]

% การแตกตว = x100[NH3]

24

ตวอยาง สารละลายกรด HCN 0.02 M แตกตวให

[H3O+] 1.2x10-5 M จงหา %การแตกตว

+ HCN + H2O H3O++ CN-วธทา

= [H3O

+]

[HCN]

(1.2x10-5M)

(0 02M)=

[HCN] (0.02M)

(1 2x10-5M)% การแตกตว = x100

(1.2x10 M)

(0.02M)= 0.06%

25

ตวอยาง สารละลายกรด HCN 0.2 M แตกตวให

[H3O+] 4.0x10-3 M จงหาคา Ka

HCN + H O H O+ + CN-วธทา HCN + H2O H3O + CNวธทา

เรมตน 0.2 M - -ทสมดล 4.0x10-3M 4.0x10-3M

[H O+] [CN- ] (0.2- 4.0x10-3 M)

[H3O ] [CN ]

[HCN]Ka =

(0.004)(0.004)

(0 2 4 0 10-3)Ka = = 8.16x10-5

(0.2- 4.0x10 3)26

การคานวณเกยวกบคา Ka และ Kb***** ใตวอยาง จงหา [H+] ในสารละลาย CH3COOH

เขมขน 1.0 mol dm-3 ท 250C K = 1.8x10-5 เขมขน 1.0 mol dm ท 25 C Ka 1.8x10


เรมตน 1.0 M

ทสมดล- -x M x M(1.0- x M)สม ล (1.0 x M)

K =[H3O

+] [CH3COO- ]Ka =

(x) (x) [CH3COOH]

1.8x10-5 =(x) (x)

(1.0 - x) 27

x2 + (1.8x10-5)x - 1.8x10-5 = 0

จาก ax2 + bx + c = 0

จะได x = -b b2 – 4ac 2a2a

1 b 1 8 10-5 1 8 10-5แทนคา a = 1, b = 1.8x10-5, c = - 1.8x10-5

จะได x = 4.2 x 10-3 mol dm-3

[H+] = 4.2 x 10-3 mol dm-3 ANS

28

เนองจาก [H+] มคานอยมากเมอเทยบกบความ [ ]

เขมขนเรมตน อาจตดคา x ในเทอม 1.00-x ออกได

1.8x10-5 =(x) (x)

(1 0 )=

(x) (x)

(1 0)(1.0 - x) (1.0)

x2 = 1.8x10-5

x = 1.8x10-5 = 4.2 x 10-3 mol dm-3

% การแตกตว = 4.2 x 10-3 x100 = 0.42

129

หมายเหต

ถาสารมการแตกตวนอยกวา 5% เมอเทยบกบ

ความเขมขนเรมตน หรอ [HA]/Ka 1000ใหตดปรมาณการแตกตว (x) จาก HA ไดใหตดปรมาณการแตกตว (x) จาก HA ได


เรมตน 1.0 M - - ทสมดล x M x M(1.0- x M) 1.0

30

การแตกตวของนา (Hydrolysis)

H2O H+ + OH-

H2O + H2O H3O+ + OH-หรอ

[H O+] [OH- ]K =

[H3O ] [OH ]

[H O] [H O][H2O] [H2O]

[H2O] = คงท2

K [H2O]2 = [H3O+] [OH- ]

Kw = [H3O+] [OH- ]

31

Kw = คาคงทผลคณไอออนของนา

Kw = [H3O+] [OH- ] = 1.008x10-14 (mol dm-3)2 ท 250C

K 2 95 10-14 ( l d -3)2 ท 400CKw = 2.95x10 14 (mol dm 3)2 ท 400C

ท 250C [H O+] = [OH- ] = 1 0x10-7 mol dm-3 เปนกลางท 25 C [H3O ] = [OH ] = 1.0x10 mol dm เปนกลาง

สารละลายกรด [H3O+] 10-7 mol dm-3[ 3 ]

[OH- ] 10-7 mol dm-3

สารละลายเบส [H3O+] 10-7 mol dm-3

[OH- ] 10-7 mol dm-332

พเอช (pH)***มาตรสวน pH (pH scale)

H l [H O+] + HpH = - log [H3O+] [H3O

+] = 10 -pH

OH

นาบรสทธ [H O+] [OH- ] 1 0 10-7 l d -3

pOH = - log [OH-] [OH-] = 10 -pOH

นาบรสทธ [H3O+] = [OH ] = 1.0x10 7 mol dm 3

pH = - log (1.0x10-7 )pH = 7 (เปนกลาง)

[H O+] 10-7 mol dm-3 pH 7 เปนสารละลายกรด

33

[H3O ] 10 mol dm pH 7 เปนสารละลายกรด[H3O

+] 10-7 mol dm-3 pH 7 เปนสารละลายเบส

ความสมพนธของ pH และ pOH

pH = - log [H3O+]

Kw = [H3O+] [OH- ] = 1.0x10-14

= - log 1.0x10-14 log

[OH-]

= - (log10-14)-log [OH-] (log10 ) log [OH ]

pH = 14 - pOH

pH + pOH = 14

34

การคานวณหา pH*****ตวอยาง สารละลาย CO2 อมตวม [H3O

+] = 1.3x10-4

mol dm-3 จงคานวณ pH ของสารละลาย

วธทา pH = log [H O+]วธทา pH = - log [H3O ]

= - log (1.3x10 -4)

= - log 1.3 + 4 log10

= - log 1.3 + 4

= - 0 11 + 4= - 0.11 + 4= 3.89 35

แบบฝกหด

1. จงหา [H3O+] ของสารละลายทม pH = 4.41. จงหา [H3O ] ของสารละลายทม pH 4.4

(antilog 0.6 = 4 antilog 0.4 = 2.5) [ +] [ ] 2. จงคานวณ [H3O

+] และ [OH-] ของสารละลายทม

pH = 4.5 (antilog 0.5 = 3.2)3. จงหา pH ของสารละลาย 0.01 M NaOH

4 จงหา pH ของสารละลาย 0 001 M HCl4. จงหา pH ของสารละลาย 0.001 M HCl

5. จงหา pH ของสารละลาย 0.2 MCH3COOH Ka=1.8x10-53 a

6. จงหา pH ของสารละลาย 0.2 M NH4OH Kb=1.8x10-536

สารละลายบฟเฟอร (Buffer solution)

สารละลายท pH ไมเปลยนแปลงเมอเตมกรด

แก หรอเบสแกลงไปเลกนอย หรอเจอจาง

สารละลายบฟเฟอรเตรยมไดจาก สารละลายบฟเฟอรเตรยมไดจาก

1. กรดออน+เกลอของกรดออนนน เชน

CH3COOH + CH3COONa, H3PO4 + NaH2PO4

2. เบสออน+เกลอของเบสออนนน เชน

NH3 + NH4ClNH3 NH4Cl

37

สารละลายบฟเฟอรกรด

กรดออน (HA) + เกลอของกรดออน (NaA)

HA + H2O H3O++ A-

NaA Na++ A-

NaA Na + A

A- + H2O HA + OH-

ทสภาวะสมดลKa =

[H3O+] [A- ]

H O+ Aa[HA] [HA]

H3O+ A-

Na+HA A-

[H3O+] = Ka

[HA]

[A- ] 38

-log [H3O+] = -log Ka

[HA]

[A- ] H3O

+ A-

[A ]

= -log Ka - log [HA]

[A- ]

Na+HAA-

[A ]

[HA] pH = pK log

กรด

[A- ] pH = pKa - log

เกลอ

[A-]

[HA]pH = pKa + logหรอ

[HA]39

สารละลายบฟเฟอรเบส เบสออน (B) + เกลอของเบสออน (BH+)

+B + H2O BH++ OH-

[BH+] [OH- ][BH ] [OH ]Kb =[B]

[OH- ] = Kb

[B]

[BH+] [BH ] [B]

[BH+] pOH = pKb - log

เกลอเบส

[BH ] เกลอ40

การเตมกรดแก-เบสแกในบฟเฟอร

pH ไมเปลยนแปลงหรอเปลยนเลกนอย

สารละลายบฟเฟอร 1 ลตร ม CH3COOH 0.1 mol

และ CH COONa 0 1 molและ CH3COONa 0 .1 mol

pH = pKa – log [CH3COOH]

[CH3COONa]

H 4 745 l (0 1/0 1)pH = 4.745 – log (0.1/0.1)

pH = 4.745

41

ถาเตม HCl 1.0 M ปรมาตร 1 cm3 จะทา

ใหสารละลายม pH เทาไร

วธคด HCl 1.0 M 1 cm3 มจานวนโมล = 0.001 mol


HCl H++ Cl-

H+ + CH3COO- CH3COOH0.001mol ลด 0.001mol เพม 0.001mol

42

เมอเตม HCl แลวตองคดความเขมขนใหม

[CH3COOH] = (0.1 + 0.001) mol/ 1001mL = 0.101 M

[CH COOH] [CH3COO-] = (0.1 - 0.001) mol/ 1001mL = 0.099 M

จาก[CH3COOH]

[CH3COO- ] pH = pKa - log

= 4.745 - log (0.101)

(0 099) (0.099) = 4.745 - 0.009

= 4.73643

(pH ใกลเคยงเดม)

ถาเตม NaOH 1.0 M ปรมาตร 1 cm3 จะทาใหสารละลายม pH เทาไร


NaOH Na++ OH-NaOH Na + OH

OH- + CH3COOH CH3COO- + H+

0.001 molจานวนโมลของ NaOH ทเตม =

เมอเตม NaOH แลวความเขมขนของสารเปลยนไป

44

OH- + CH3COOH CH3COO - + H2O3 3 2

0.001mol ลด 0.001mol เพม 0.001mol

[CH3COOH] = (0.1 - 0.001) mol/ 1001mL = 0.099 M

[CH3COO-] = (0.1 + 0.001) mol/ 1001mL = 0.101 M

(0.099) pH = pKa - log

(0.101) p p a g

= 4.749 (pH ใกลเคยงเดม)

45

(pH ใกลเคยงเดม)

การเตมนาในสารละลายบฟเฟอร


H2O H++ OH-เตมนา

CH3COO- + H+ CH3COOH

CH3COOH + OH- H2O + CH3COO-

ความเขมขนของไอออนตาง ๆ คงเดม pH จงคงท

46

การเตรยมสารละลายบฟเฟอร

เลอกกรด หรอเบสทม pKa หรอ pKb ใกลเคยง ใ กบ pH หรอ pOH ทตองการ หรออยใน ชวง pKa

1 หรอ pKb 1 เชนp b

[HA]pH = pKa - log

1 10

[A-]p p a g

[กรด]

[เกลอ] หรอ

[เบส]

[เกลอ]

1

10

10

1-

[เกลอ] [เกลอ]

47

ตวอยางการเตรยมสารละลายบฟเฟอร

ถาตองการเตรยมบฟเฟอรจากกรดออนโดยใหสาร

[H O+] 3 3 10-2 Mละลายม [H3O+] = 3.3 x 10-2 M

ทานจะเลอกกรดชนดใด ตอไปน

HNO2, Ka = 4.6x10-4

H PO K = 7 5x10-3H3PO4, Ka = 7.5x10

HSO4-, Ka = 1.2x10-2

กรดทเลอกโดยใชคอ.........................?กรดทเลอกโดยใชคอ.........................

48

จากคา Ka เลอกใช HSO4- และปรบอตราสวน

HSO - H O H O+ SO 2 -

ระหวางกรดและเกลอ

HSO4 + H2O H3O+ + SO4

2

[H O+] K[HSO4

-] [H3O

+] = Ka4

[SO42-] 2[HSO4

-]

[SO42-]

[H3O+]

K=

2.75

1

(3.3x10-2)

(1.2x10-2)= =

[SO4 ] Ka 1(1.2x10 )

ตองใช HSO4- จานวน 2.7 โมล ผสมกบเกลอ4

SO42- จานวน 1 โมล

49

ตวอยาง จงหาอตราสวนจานวนโมลของกรดอะซตก

(CH3COOH) และโซเดยมอะซเตด (CH3COONa) เพอ

เตรยมบฟเฟอรทม pH = 5 7 (K = 1 8x10-5)เตรยมบฟเฟอรทม pH = 5.7 (Ka = 1.8x10 )

[CH3COOH] 3


[CH3COOH]

[CH3COO- ] 5.7 = pKa - log

[CH3COO ]

= - log 1.8x10-5 [CH3COOH]

[CH COO- ] - log5.7

[CH3COO- ] 50

= log 1 8x10-5 [CH3COOH] - log5 7 = - log 1.8x10

[CH3COO- ] log5.7

= 4.75[CH3COOH]

[CH COO- ] - log5.7

[CH3COO ]

= 4 75 - 5 7 = -0 95[CH3COOH]

log = 4.75 - 5.7 = -0.95[CH3COO- ]

log

[CH COOH] = antilog (-0.95)

= antilog (-1+0 05) = 1 1x10-1

[CH3COOH]

[CH3COO- ] antilog ( 1+0.05) 1.1x10

= 0.11

3

51

ตวอยาง จงคานวณ pH ของบฟเฟอร 0.4 M

CH3COOH + 0.4 M CH3COONa (Ka =1.8x10-5)

วธทา [CH COOH] วธทา [CH3COOH]


(0.4)

(0 4) = - logKa - log

(0.4) = - log 1.8x10-5

= - log 1.8 - log10-5

= 0 25 + 5 = 4 75= -0.25 + 5 = 4.7552

ตวอยาง จงคานวณ pH ของบฟเฟอรระหวาง 0.1 M NH33 3 5400 cm3 และ 0.2 M NH4NO3 400 cm3 (Kb=1.8x10-5)

3 โ0.1 M NH3 400 cm3 มจานวนโมล = 0.1x400 mol1000

0.2 M NH4NO3 400 cm3 มจานวนโมล = 0.2x400 mol1000

ป 3ปรมาตรรวม = 400+400 = 800 cm3

[NH ] = 0 1x400 1000 x = 0 4 = 0 05[NH3] = 0.1x400 1000 1000 800

x

[NH NO ] = 0 2x400 1000

= 0.4 = 0.058

[NH4NO3] = 0.2x400 1000 1000 800

x53

= 0.8 = 0.18

[NH3] pOH = pK log[NH4NO3 ]

pOH = pKb - log

l (1 8 10-5) l (0 05/0 1)

4 75 + 0 30 5 05

= - log (1.8x10-5) – log (0.05/0.1)

= 4.75 + 0.30 = 5.05

pH = 14 - pOHp p

= 14.00 - 5.05

= 8.95

54

อนดเคเตอร (Indicator) สารอนทรยทมโครงสรางซบซอนและเปลยนสได

เมอ pH ของสารละลายเปลยน

HIn (กรดออน) H+ + In -HIn (กรดออน) H + Inแดง นาเงน

+

KIn =[H+] [In- ]

[HIn] [HIn]

pH = pK log[In- ]

pH = pKIn- log55

การเปลยนสของอนดเคเตอร

สของสารละลายขนกบ [In-] / [HIn]สของสารละลายขนกบ [In ] / [HIn]

[I -] 10[In-]

[HIn]=

10

1สารละลายสนาเงน

=[In-] 1 สารละลายสแดง=[HIn] 10

สารละลายสแดง

56

กระดาษลตมสpH 5 มสแดง pH 8 มสนาเงน

pH 5 - 8 มสผสมระหวางแดงกบนาเงน

ให K ของลตมส = 10-7ให KIn ของลตมส = 10

K =[H+] [In- ]

KIn =[HIn]

10-7 =[H+] [In- ]

[HIn] 57

[In- ] 10-7 [In ]

[HIn] 10[H+]

=

ถา pH = 5, [H+] = 10-5 mol dm-3

7 [In- ]

[HIn] 10-7

10-5 = 1100

=[ ]

เมอ pH<5 [HIn] [In- ] 100 เทา จงมสแดงเมอ pH<5, [HIn] [In ] 100 เทา จงมสแดง

58

[In- ] 10-7 [In ]

[HIn] 10[H+]

=

ถา pH = 8, [H+] = 10-8 mol dm-3

7 [In- ]

[HIn] 10-7

10-8 = 101

=[ ]

เมอ pH>8 [In- ] [HIn] 10 เทา จงมสนาเงนเมอ pH>8, [In ] [HIn] 10 เทา จงมสนาเงน

59

ตวอยางอนดเคเตอร

Indicator pH สทเปลยน

Thymol blue 1.2-2.8 แดง-เหลอง

B h l bl 3 0 4 6 เหลอง นาเงนBromphenol blue 3.0-4.6 เหลอง-นาเงน

Congo red 3.0-5.0 นาเงน-แดงCongo red 3.0 5.0 นาเงน แดง

Methyl orange 3.1-4.4 แดง-เหลอง

Bromocresol green 3.8-5.4 เหลอง-นาเงน

60

ตวอยางอนดเคเตอรIndicator pH สทเปลยน

Methyl red 4.2-6.3 แดง-เหลอง

Azolitmin (litmus) 5 0-8 0 แดง-นาเงนAzolitmin (litmus) 5.0 8.0 แดง นาเงน

Bromocresol purple 5.2-6.8 เหลอง-มวง

Bromthymol blue 6.0-7.6 เหลอง-นาเงน

Phenol red 6.8-8.4 เหลอง - แดง

Phenolphthalein 8 3 10 0 ไมมส ชมพPhenolphthalein 8.3-10.0 ไมมส-ชมพ61

การไทเทรต (Titrametric analysis)

เปนการวเคราะหหาปรมาณสารหรอความเขมขน

y

ของสารละลาย โดยการนาสารละลายทตองการ

วเคราะห มาทาปฏกรยากบสารททราบความวเคราะห มาทาปฏกรยากบสารททราบความ

เขมขนทแนนนอน

สารททราบความเขมขนทแนนอน เรยกวา

สารละลายมาตรฐาน (Standard solution)

62

การไทเทรตระหวางกรด-เบส เมอกรด-เบสทาปฏกรยากนสมมลพอด เรยก

ป ปฏกรยาสะเทนระหวางกรด-เบส

จดทสาร 2 ชนดทาปฏกรยากนพอด : จดสมมลจดทสาร 2 ชนดทาปฏกรยากนพอด : จดสมมล

จดทสารละลายเปลยนส (เกดจาก indicator) : จดยต

หา pH ของสารละลายระหวางการไทเทรตจาก H t- การวดดวย pH meter

- การคานวณ

- Titration curve ระหวาง pH กบ ปรมาตร63

การไทเทรตระหวางกรดแก-เบสแก(1.0M HCl 25 mL+ 1.0 M NaOH) ณ จดสมมล pH =7

pH range 5 9pH range 5-9• Phenol red

6 8 8 4 6.8-8.4

(yellow- red)• Bromthylmol

blue 6.0-7.6

(yellow – blue)

การไทเทรตระหวางกรดออน-เบสแก0.1 M CH3COOH 25 mL + 0.1 M NaOH ณ จดสมมล

pH = 9p

pH range 8-10

Phenolphthaleinp8.3-10.0(no color – pink)

65

การไทเทรตระหวางกรดแก-เบสออน1.0 M NH3 40 mL + 1.0 M HCl ณ จดสมมล pH 5

pH range 4-7• Methyl red

4.2-6.3 red-yellow

• Bromocresol• Bromocresolgreen 3.8-5.4yellow-blue

66

yellow blue

การไทเทรตกรดโพลโปรตก-เบสแก

กรดแตกตวไดมากกวา 1 ครง เชน H2A + NaOH

จดสมมลท 1

pH = 6.0

จดสมมลท 2

pH = 11.9

67

การคานวณ pH ในการไทเทรตตวอยาง จงคานวณ pH ของสารละลาย เมอหยด

0 10 M N OH 49 3 ลงใน 0 1 M HCl 50 30.10 M NaOH 49 cm3 ลงใน 0.1 M HCl 50 cm3

วธทา NaOH Na++ OH-N Cl H O

HCl H++ Cl-NaCl+H2O

V รวม ?[H+] = ?

0.1 M NaOH 49 cm3 ม NaOH = 0.1x49 = 0.0049 mol1000

V รวม = ?

1000

0.1 M HCl 50 cm3 ม HCl = 0.1x50 = 0.005 mol1000

68

เหลอ H+ ทไมไดทาปฏกรยา = 0 005-0 0049เหลอ H ทไมไดทาปฏกรยา = 0.005 0.0049

= 0.0001 mol

ปรมาตรรวมของสลล. = 49+50 = 99 cm3

[H+] ทมในสลล. = 0.0001x1000 = 0.001 mol dm-3

99pH = -log [H+]

= -log 0 001 = -log 1x10-3= -log 0.001 = -log 1x10

= 3

69

การแยกสลายดวยนา (Hydrolysis) ไอออนของเกลอทาปฏกรยากบนา

ไดสารละลายทมความเปน กรด, เบส หรอ กลาง

H d l i ไ เกลอทเกด Hydrolysis ได คอ- เกลอทเกดจากกรดออน – เบสแก (CH COONa)เกลอทเกดจากกรดออน เบสแก (CH3COONa)

- เกลอทเกดจากกรดแก – เบสออน (NH4Cl)

- เกลอทเกดจากกรดออน – เบสออน(CH3COONH4)3 4

70

การแยกสลายดวยนา(Hydrolysis) เกลอของกรดออน – เบสแก จะไดสารละลายเปนเบส

CH COONa KCN NaFCH3COONa, KCN, NaF

CH3COONa Na+ + CH3COO-

hydrolysis

CH3COO - + H2O CH3COOH + OH-

hydrolysis

ใน สลล.ปรมาณ OH- H+ สลล.เปนเบส

71

CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-

Kh =[CH3COOH] [OH-]

[CH COO - ]

Kh = คาคงทไฮโดรไลซส

[CH3COO ]

h

คณดวย [H3O+] ทงเศษ และ สวน

Kh =[CH3COOH] [OH-] [H3O

+]

[CH COO - ] [H O+][CH3COO - ] [H3O+]

KwKh = w

Ka 72

การหา % hydrolysisการหา % hydrolysis

CH COON N + + CH COO-CH3COONa Na+ + CH3COO

CH COO - H O CH COOH OH-CH3COO + H2O CH3COOH + OH

% hydrolysis = [OH-] x 100

73

สมดลของเกลอทละลายนาไดนอยเชน AgCl, BaSO4, Ag2SO4

AgCl ละลายในนาgAgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)

[A +] [Cl- ]K =

[Ag+] [Cl ]

[A Cl( )][AgCl(s)]

Ksp = [Ag+] [Cl- ]sp g

Ksp : คาคงทผลคณการละลายได

[Ag+] [Cl- ] : ผลคณไอออน (ion product)74

สมดลของเกลอทละลายนาไดนอย

ion product Ksp สามารถเกดการละลายไดอก

Ion product = Ksp สมดล (สารละลายอมตว)ion product K เกดตะกอนขนในสารละลายion product Ksp เกดตะกอนขนในสารละลาย

ประโยชนของ Ksp ใชในการแยกไอออนออกจากกน

สารมคา Ksp ตา จะตกตะกอนไดงาย

สารมคา Ksp สง จะละลายไดมาก หรอ

ตกตะกอนไดยากตกตะกอนไดยาก75

Ksp BaSO4 = 1.1x10-10sp 4

Ksp CaSO4 = 1.1x10-5

CaSO4 ละลายนาได BaSO4

นนคอ ถาในสารละลายม [Ba2+ ] = [Ca2+ ] เมอเตม2 ใ SO42- จะเกดตะกอนของ BaSO4 กอน และถาใช

[SO42-] ทเหมาะสมจะแยก BaSO4 ไดหมด[ 4 ] 4

76

AgCl มคา Ksp = 2.8x10-10 จงคานวณหาคาการ

ละลายของ AgClละลายของ AgCl

AgCl (s) Ag+(aq) + Cl-(aq)

Ksp = [Ag+] [Cl-] = 2.8x10-10

[Ag+] = [Cl-]

[Ag+]2 = 2.8x10-10

[Ag+] = (2 8x10-10)1/2[Ag ] = (2.8x10 )

= 1.67x10-5

77เกลอ AgCl ละลายได 1.67x10-5 mol dm-3

ผลของไอออนรวม

(Commom ion effect)คอการเปลยนแปลงทเกดขนเมอเตมไอออนทมอยในระบบ คอการเปลยนแปลงทเกดขนเมอเตมไอออนทมอยในระบบ

เชน เตม NaCl ในสารละลายอมตว AgCl

AgCl(s) Ag+(aq) + Cl- (aq)

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

ไอออนรวม[ Cl ] [ A + ] [ Cl ] K ไอออนรวม[ Cl- ] เพมขน [ Ag+ ] [ Cl- ] Ksp ทาใหสมดลเลอนทางซาย

78

[ Ag+ ] ลดลงจน [ Ag+ ] [ Cl- ] = Ksp

สมดลของไอออนเชงซอน(Complex ion equilibrium)

การเกดไอออนเชงซอนชวยใหสารทละลายนาไดนอยสามารถการเกดไอออนเชงซอนชวยใหสารทละลายนาไดนอยสามารถ

ละลายไดดขน เชน เตม NH3 ใน สารละลายอมตว AgCl

AgCl(s) Ag+(aq) + Cl - (aq)

Ag+(aq) + NH3 [ Ag (NH3 )2 ]+

Complex ion Complex ion[ Ag+ ] ลดลงสมดลเลอนทางขวาAgCl(s) ละลายมากขน

79

(s)

สมดุลไอออน - Chem...

Documents

Transcript of สมดุลไอออน - Chem...