ผู้เรียบเรียง ผศ. ดร.ศิริขวัญ...
Transcript of ผู้เรียบเรียง ผศ. ดร.ศิริขวัญ...
จดพมพโดย บรษท ส�ำนกพมพเอมพนธ จ�ำกด ฝำยกำรตลำด, ฝำยกำรเงนและบญช, ฝำยผลตและจดสง : ๖๙/๑๐๙หม๑ซ.พระแมการณยต.บานใหมอ.ปากเกรดจ.นนทบร๑๑๑๒๐ โทร.๐๒๕๘๔๕๘๘๙,๐๒๕๘๔๕๙๙๓,๐๒๙๑๖๔๕๘๐-๒โทรสาร๐๒๙๖๑๕๕๗๓ ฝำยวชำกำร : ๘๗/๑๒๒ถ.เทศบาลสงเคราะหแขวงลาดยาวเขตจตจกรกรงเทพฯ๑๐๙๐๐ โทร.๐๒๙๕๔๔๘๑๘-๒๐,๐๒๙๕๓๘๑๖๘-๙โทรสาร๐๒๕๘๐๒๙๒๓
สงวนลขสทธตำมพระรำชบญญต ลขสทธเปนของบรษท ส�ำนกพมพเอมพนธ จ�ำกด
ผเรยบเรยงผศ.ดร.ศรขวญทนรตน ปร.ด.(เภสชศาสตรชวภาพ),วท.บ.(เทคโนโลยอตสาหกรรมเกษตร)
ผตรวจดร.พนธวดวฒนสน ปร.ด.(เคมวเคราะห),วท.บ.(เคม)ดร.ปยวรรณพนส ปร.ด.(เคมวเคราะห),วท.บ.(เคม)ดร.สธชาจนทะ ปร.ด.(เคม),วท.ม.(เทคนคการแพทย),วท.บ.(เทคนคการแพทย)
บรรณำธกำรดร.พนทวแซเตย ปร.ด.(เคมวเคราะห),วท.ม.(เคมอนนทรย),วท.บ.(เคม)
ปทพมพ๒๕๖๓พมพครงท๑จ�านวน๕,๐๐๐เลมISBN : 978-616-07-2026-2
เคม กลมส�ระก�รเรยนรวทย�ศ�สตรและเทคโนโลย
ชนมธยมศกษาปท 5 เลม 2 เวล�60ชวโมงจำ�นวน1.5หนวยกต
การศกษาเกยวกบทฤษฎกรด-เบสของอารเรเนยส ทฤษฎกรด-เบสของเบรนสเตด-ลาวร
ทฤษฎกรด-เบสของลวอส การแตกตวของกรด-เบส การแตกตวของน�าบรสทธ การแตกตวของ
กรดโพลโปรตกอนดเคเตอร ปฏกรยาไฮโดรลซส คาคงทสมดลของปฏกรยาไฮโดรลซส สารละลาย
ซฟเฟอร การไทเทรตกรด-เบส ปฏกรยาไฟฟาเคม การดลสมการรดอกซ คาตางศกยไฟฟา
มาตรฐานของครงเซลล เซลลอเลกโทรไลต และเทคโนโลยทเกยวของกบเซลลไฟฟาเคม
เพอใหนกเรยนไดศกษา คนควา และน�าไปใชในชวตประจ�าวนเพอใหมคณลกษณะอนพงประสงค
พรอมทงคณธรรมและจรยธรรม การแกปญหา มความรบผดชอบ และตระหนกถงวทยาศาสตรใน
กระบวนการทางวทยาศาสตร เทคโนโลย และความสมพนธทเกยวของกบสงแวดลอม
1 ระบและอธบายวาสารเปนกรดหรอเบสโดยใชทฤษฎ
กรด-เบสของอารเรเนยส เบรนสเตด-ลาวร และลวอส
2 ระบค กรด-เบสของสารตามทฤษฎกรด-เบสของ
เบรนสเตด-ลาวร
3 ค�านวณและเปรยบเทยบความสามารถในการแตกตว
หรอความแรงของกรดและเบส
4 ค�านวณคา pH ความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออน
หรอไฮดรอกไซดไอออนของสารละลายกรดและเบส
5 เขยนสมการเคมแสดงปฏกรยาสะเทน และระบความ
เปนกรด-เบสของสารละลายหลงการสะเทน
6 เขยนปฏกรยาไฮโดรลซสของเกลอและระบความเปน
กรด-เบสของสารละลายเกลอ
7 ทดลอง และอธบายหลกการไทเทรต และเลอกใช
อนดเคเตอรทเหมาะสมส�าหรบการไทเทรตกรด-เบส
8 ค�านวณปรมาณสารหรอความเขมขนของสารละลาย
กรดหรอเบสจากการไทเทรต9 อธบายสมบต องคประกอบ และประโยชนของ
สารละลายบฟเฟอร10 สบคนขอมล และน�าเสนอตวอยางการใชประโยชน
และการแกปญหาโดยใชความรเกยวกบกรด-เบส
11 ค�านวณเลขออกซเดชน และระบปฏกรยาทเปน
ปฏกรยารดอกซ
12 วเคราะหการเปลยนแปลงเลขออกซเดชนและระบ
ตวรดวซและตวออกซไดส รวมทงเขยนครงปฏกรยา
ออกซเดชนและครงปฏกรยารดกชนของปฏกรยารดอกซ
13 ทดลอง และเปรยบเทยบความสามารถในการเปน
ตวรดวซหรอตวออกซไดส และเขยนแสดงปฏกรยารดอกซ
14 ดลสมการรดอกซดวยการใชเลขออกซเดชนและ
วธครงปฏกรยา
15 ระบองคประกอบของเซลลเคมไฟฟา และเขยนสมการ
เคมของปฏกรยาทแอโนดและแคโทด ปฏกรยารวม
และแผนภาพเซลล
16 ค�านวณคาศกยไฟฟามาตรฐานของเซลลและระบประเภท
ของเซลลเคมไฟฟา ขวไฟฟาและปฏกรยาเคมทเกดขน
17 อธบายหลกการท�างาน และเขยนสมการแสดงปฏกรยา
ของเซลลปฐมภมและเซลลทตยภม
18 ทดลองชบโลหะและแยกสารเคมดวยกระแสไฟฟา และ
อธบายหลกการทางเคมไฟฟาทใชในการชบโลหะ
การแยกสารเคมดวยกระแสไฟฟา การท�าโลหะใหบรสทธ
และการปองกนการกดกรอนของโลหะ
19 สบคนขอมล และน�าเสนอตวอยางความกาวหนาทาง
เทคโนโลยทเกยวของกบเซลลเคมไฟฟาในชวตประจ�าวน
ผลก�รเรยนร
คำ�อธบ�ยร�ยวช�เพมเตม
คำ�นำ�คำ�นำ�หนงสอเรยนรายวชาเพมเตมวทยาศาสตรและเทคโนโลย เคม
ชนมธยมศกษาปท๕เลม ๒ ไดเรยบเรยงขนตามผลการเรยนรกลมสาระการเรยนร
วทยาศาสตรและเทคโนโลย(ฉบบปรบปรงพ.ศ.๒๕๖๐)ตามหลกสตรแกนกลาง
การศกษาขนพนฐานพทธศกราช๒๕๕๑
เนอหาในหนงสอเลมนแบงออกเปน๒หนวยการเรยนร ประกอบดวย
สมดลและปฏกรยากรด-เบส และปฏกรยาไฟฟาเคม นอกจากนในหนงสอ
ยงมQRCode(QuickResponseCode) ทเขาผานระบบLINEหรอแอปพลเคชน
ส�าหรบอานQRCodeเพอใหนกเรยนไดเขาถงขอมลและสอการเรยนรอนๆอกดวย
หวงเปนอยางยงวา หนงสอเรยนรายวชาเพมเตมวทยาศาสตรและ
เทคโนโลย เคม ชนมธยมศกษาปท ๕ เลม ๒ เลมน จะอ�านวยประโยชน
ตอผสอนทจะน�าไปประยกตใชในการจดการเรยนร เพอใหนกเรยนไดพฒนา
เตมตามศกยภาพและบรรลตามเปาหมายของหลกสตรตอไป
ฝายวชาการบรษทส�านกพมพเอมพนธจ�ากด
ผลการเรยนรสาระการเรยนร
1 ระบและอธบายวาสารเปนกรดหรอเบสโดยใชทฤษฎกรด-เบส ของอารเรเนยสเบรนสเตด-ลาวรและลวอส2 ระบคกรด-เบสของสารตามทฤษฎกรด-เบสของเบรนสเตด-ลาวร3 ค�านวณและเปรยบเทยบความสามารถในการแตกตวหรอความแรง
ของกรดและเบส4 ค�านวณคาpHความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออนหรอไฮดรอกไซด
ไอออนของสารละลายกรดและเบส5 เขยนสมการเคมแสดงปฏกรยาสะเทนและระบความเปนกรด-เบส ของสารละลายหลงการสะเทน6 เขยนปฏกรยาไฮโดรลซสของเกลอและระบความเปนกรด-เบสของ สารละลายเกลอ7 ทดลอง และอธบายหลกการไทเทรต และเลอกใชอนดเคเตอรท เหมาะสมส�าหรบการไทเทรตกรด-เบส8 ค�านวณปรมาณสารหรอความเขมขนของสารละลายกรดหรอเบส จากการไทเทรต9 อธบายสมบตองคประกอบและประโยชนของสารละลายบฟเฟอร10 สบคนขอมล และน�าเสนอตวอยางการใชประโยชน และการแก ปญหาโดยใชความรเกยวกบกรด-เบส
1 ทฤษฎกรด-เบสของอารเรเนยสเบรนสเตด-ลาวรและลวอส2 การระบคกรด-เบสของสารตามทฤษฎกรด-เบสของเบรนสเตด- ลาวร3 การค�านวณและเปรยบเทยบความสามารถในการแตกตวหรอ ความแรงของกรดและเบส4 การค�านวณคา pH ความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออนหรอ ไฮดรอกไซดไอออนของสารละลายกรดและเบส5 สมการเคมแสดงปฏกรยาสะเทนและระบความเปนกรด-เบสของ สารละลายหลงการสะเทน6 ปฏกรยาไฮโดรลซสของเกลอและระบความเปนกรด-เบสของ สารละลายเกลอ7 หลกการไทเทรต และการเลอกใชอนดเคเตอรทเหมาะสมส�าหรบ การไทเทรตกรด-เบส8 การค�านวณปรมาณสารหรอความเขมขนของสารละลายกรดหรอ เบสจากการไทเทรต9 สมบตองคประกอบและประโยชนของสารละลายบฟเฟอร10 การใชประโยชนและการแกปญหาโดยใชความรเกยวกบกรด-เบส
แนวคด
การศกษาสมดลเคมทเกดขนผานปฏกรยาระหวางกรดและเบสชวยใหเกดการน�าไปใชประโยชนในดานตาง ๆ อาทเชน การน�า
ไฮดรอกไซดของอะลมเนยมมาใชเปนยาลดกรดในกระเพาะอาหาร, การปรบปรงสภาพดนทเปนกรดโดยการเตมเบสอยางแคลเซยม
ไฮดรอกไซดรวมถงเกลอชนดตางๆทเปนผลจากปฏกรยาสะเทนของกรดและเบสตลอดจนฝกทกษะการค�านวณส�าหรบหองปฏบต
การในการไทเทรตและเลอกใชอนดเคเตอรทเหมาะสม
สมดลและปฏกรยากรด-เบส
หนวยการเรยนรท 4
ส�รบญส�รบญ
• ทฤษฎกรด-เบส
• การแตกตวของกรด-เบส
• คาคงทการแตกตวกรด-เบส
• ความแรงของกรด-เบส
• การแตกตวของน�าบรสทธ
• การแตกตวของกรดโพลโปรตก
• pH และ pOH ของสารละลาย
• อนดเคเตอร
• ปฏกรยาไฮโดรลซส
• คาคงทสมดลของปฏกรยาไฮโดรลซส
• สารละลายบฟเฟอร
• การไทเทรตกรด-เบส
• การใชประโยชน และการแกปญหา
โดยใชความรเกยวกบกรด-เบส
• กจกรรมสงเสรมการเรยนร
• ปฏกรยาไฟฟาเคม
• การดลสมการรดอกซ
• คาตางศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลล
• เซลลอเลกโทรไลต
• เทคโนโลยทเกยวของกบเซลลไฟฟาเคม
ในชวตประจ�าวน
• กจกรรมสงเสรมการเรยนร
3
11
18
19
30
33
36
43
46
50
54
58
64
70
80
92
112
126
134
139
148บรรณ�นกรม
หนวยการเรยนรท 4
สมดลและปฏกรยา
กรด-เบส
สมดลและปฏกรยา
กรด-เบส
หนวยการเรยนรท 5
ปฏกรยาไฟฟาเคม ปฏกรยาไฟฟาเคม
3
สวานเตอารเรเนยส(SvanteArrhenius)นกเคมชาวสวเดนใหนยามกรด-เบสไวดงน
1 กรด (Acid)คอสารทเมอละลายน�าแลวแตกตวให H+
เชนHCl,H2SO
4,HNO
3 เปนตน
Ex : HCl H+ +Cl−
HCO3
- H+ + CO3
2-
ทฤษฏกรด – เบส
นยามของอารเรเนยสมขอจ�ากด คอ 1) สารทมสมบตเปนกรดและเบส จะตองละลายน�าได
เทานน(มH+และOH−)ในความเปนจรงปฏกรยาเคมไม
จ�าเปนตองเกดขนในตวท�าละลายน�า
2) สารบางตวไมมหมOHเปนองคประกอบในโมเลกล
แตมสมบตเปนเบสเชนNH3
2 เบส (Base)คอสารทละลายน�าแลวแตกตวให OH−
เชนNaOH,KOH,Ca(OH)2,Ba(OH)
2เปนตน
Ex : KOH K++OH−
Ca(OH)2 Ca
2
+
+2OH−
• ทฤษฎกรด-เบสของอารเรเนยส
2
สมบตบางประการของสารละลายกรดและสารละลายเบส
1 เปลยนสกระดาษลตมสจากสน�าเงนเปนสแดง[กรด= แดง ]
2 บางชนดมรสเปรยวมฤทธกดกรอน
3 ท�าปฏกรยากบโลหะบางชนดเชนMg,ZnฯลฯใหแกสH2
4 ท�าปฏกรยากบเบสไดเกลอกบน�า
5 น�าไฟฟาได
ตวอยาง : น�ามะนาว / แอสไพรน / น�ายาลางหองน�า /
Vitamin C
1 เปลยนสกระดาษลตมสจากสแดงเปนสน�าเงน[เบส= น�าเงน ]
2 มรสฝาดลนมอคลายสบ
3 สวนใหญไมท�าปฏกรยากบโลหะทอณหภมปกต
4 ท�าปฏกรยากบกรดไดเกลอกบน�า
5 น�าไฟฟาได
ตวอยาง : ยาลดกรด / น�าปนใส / น�าขเถา / ผงซกฟอก /
น�ายาลางจาน /
ตวอยาง : เกลอแกง (NaCl), แอมโมเนยคลอไรด(NH4Cl),
แคลเซยมคารบอเนต (CaCO3), ยปซม(CaCO
4)
สารละลายกรด
สารละลายเบส
กลาง
สมดลและปฏกรยากรด-เบส
5
• ทฤษฎกรด – เบสของลวอส
กรดหมายถงสารทสามารถรบคอเลกตรอน(e-)จากสารอน
เบส หมายถงสารทสามารถใหคอเลกตรอน(e-)แกสารอน
คอเลกตรอน หมายถง เวเลนซอเลกตรอนสองตวทไมไดใชในการสรางพนธะ หรอ
อเลกตรอนคโดดเดยว (lone pair electron) โดยพนธะทเกดขนระหวางกรดลวอสและ
เบสลวอสเปนพนธะโคออรดเนตโคเวเลนต(coordinatecovalentbond)เชนสารBม
อเลกตรอนคโดดเดยวเหลออยางนอยหนงคในขณะทสารAมออรบทลวางพอทจะสามารถ
รบคอเลกตรอนได
NH3+H
2O NH
4
+ +OH-
เบส1กรด2กรด1เบส2
NH3 เปนเบสจะรบH+ จากH
2OซงเปนกรดแลวNH
3กลายเปน NH
4
+
NH4
+ +H2O H
3O++NH
3
กรด1เบส2กรด2เบส1
NH4
+ เปนสารทใหH+ดงนน NH4
+
จงเปนกรดสวนH2OเปนสารทรบH+
ดงนนH2Oจงเปนเบส
ปฏกรยาระหวางNH3กบH+
H++NH3 NH
4
+
Coordinationกรดลวอส
H++NH N+
เบสลวอส
H HH H
H
H
4
ตวอยางท 1
จากนยามของอารเรเนยส จงจ�าแนกสารใดวาเปนกรด, เบสหรอเกลอ
และหากเปนเกลอเกดจากกรดและเบสใด
7 HF =
8 ZnI2 =
9 Li2SO
4 =
10CH3COOH =
11Ca(NO3)
2 =
12NaHSO4 =
1 HCN =
2 H2SO
4 =
3 HNO3 =
4 Ca(OH)2 =
5 CH3COONH
4 =
6 KBr =
• ทฤษฎกรด-เบสของเบรนสเตด-ลาวร
โยฮนเนสเบรนสเตด(J.NBronsted)นกวทยาศาสตรชาวเดนมารกและมารตนลาวร
(MartinLowry)นกวทยาศาสตรชาวองกฤษไดใหนยามของกรด-เบสไดดงน
1 กรด (Acid) คอ สารทใหโปรตอน (H+) แก สารอน
2 เบส (Base) คอ สารทรบโปรตอน (H+) จาก สารอน
ตองพจารณาสองสวนควบคกน คอ สารทเปนกรดและเบส
เชน HCl +H2O H
3O++Cl-
กรด1 เบส2 กรด2เบส1
HClเปนกรดและH2OจะเปนเบสเนองจากรบH+มาจากHCl
7
HCN(aq)+H2O(l)CN-(aq)+H
3O+(aq)
คกรด–เบส
คกรด–เบส ไฮโดรเนยมไอออน
HCNเปนคกรดของCN-หรอCN-เปนคเบสของHCN
H3O+เปนคกรดของH
2OหรอH
2OเปนคเบสของH
3O+
• คกรด – เบสตามทฤษฎเบรนสเตด – ลาวร
สนใจในปฏกรยาทผนกลบไดกลาวคอการถายเทไอออนระหวางกรดไปยงเบสทงดาน
ซายและขวามอของสมการโดยมกรดอยทางดานหนงและเบสอกทางดานหนงของสมการ
มสตรตางกนเพยงH+1ตวเชน
เราเรยกสารคนวาเปน “คกรด – เบส” ซงกนและกน ตามทฤษฎกรด-เบสของ
เบรนสเตด-ลาวรเชน
การแตกตว
Acid1 - Base1 เปนคกรด - เบสกน
Acid2 - Base2 เปนคกรด - เบสกน
คกรดเบส จะมหนาตา
เหมอนกน คทเปนกรดจะม
H > 1 ตว
NH3+H
2ONH
4
++OH- CH3COOH+H
2OCH
3COO-+H
3O+
-H2OเปนคกรดของเบสOH-
-NH3 เปนคเบสของกรดNH
4
+ -CH
3COOHเปนคกรดของเบสCH
3COO-
-H2OเปนคเบสของกรดH
3O+
6
คกรด – เบส
1 เกดจากการผนกลบไดและมการถายเทโปรตอนระหวางกรด เบส
2 คกรด–เบสจะอยคนละฝงของสมการเสมอ
3 ตวทมHมากกวาจะท�าหนาทเปนกรด
4 ตวทมHนอยกวาจะท�าหนาทเปนเบส
จ�าไวนะ!
กรด เบส กลาง
ปฏกรยาระหวางBF3และNH
3
BF3 +NH
3 BF
3NH
3
กรดลวอส เบสลวอส
B+NH BNHH
HF F
F F H
F F H
9
ตวอยางท4
จงเขยนคเบสของ H2S, HCN และ OH−
คเบสของ H2SคอHS-
HCNคอCN-
OH-คอO2-
ตวอยางท5
จงเขยนคกรดของ C5H
5N, CO
3
2−และ Br−
คกรดของ C5H
5N คอC
5H
5N+
CO3
2- คอHCO3
-
Br- คอHBr
สารตวเดยวกนเปนไดทงกรดและเบสหมายถงสารทใหหรอรบโปรคอนได
เรยกวาสารแอมโฟเทอรก (Amphoteric substances)
H2Oเปนไดทงกรดและเบส(สภาวะปกตจะเปนกลาง)
รวมถงพวกไอออนลบอนๆทมH+ เหลออย
ตวอยาง เชน
HS- NO3
-
HSO3
- NH4
+
H2S
H+
H2O+S2-OH-
H2SO
3 H2
O+SO2
H+
H2O+SO
3
2-OH-
HNO3
H+
ไมเกดOH-
ไมเกดH+
H2O+NH
3OH-
8
ตวอยางท3
จงพจารณาสมการตอไปน
SH-+OH- H2O+S2-
- SH-เปนคกรดของS2- OH-เปนคเบสของH2O
- S2-เปนคเบสของSH- H2OเปนคกรดของOH-
HCO3-+H2O H3
O+ + CO3
2-
- HCO
3
- เปนคกรดของCO3
2-
H2OเปนคเบสของH
3O+
- CO3
2-
เปนคเบสของHCO3
- H3O+เปนคกรดของH
2O
H2SO
3
-
+H2O OH
-+H2SO
4
- H2SO
3
- เปนคกรดของH2SO
4 OH-เปนคเบสของH
2O
- H2SO
4เปนคเบสของH
2SO
3
- H2OเปนคกรดของOH-
HNO3+CN- NO2
- +HCN
- HNO3เปนคกรดของNO
2
- CN-เปนคเบสของHCN
- NO2
-
เปนคเบสของHNO3 HCNเปนคกรดของCN-
ตวอยางท2
จงตอบค�าถามตอไปน
กรด1เบส1 กรด2เบส2
HNO3+F- HF+NO3
-
NO3
- เปนคเบสของHNO3และHFเปนคกรดของF-
HF ท�าหนาทเปนกรดหรอเบสและNO3
- ท�าหนาทเปนกรดหรอเบส
คกรดเบส ไดแกHF เปนคกรดของF- NO3
- เปนคเบสของHNO3
F-เปนคเบสของHFHNO3เปนคกรดของNO
3
-
11
การแตกตวของกรด-เบส
การแตกตวของกรด-เบสคอความสามารถในการแตกตวใหชนดทแสดงความเปนก
รดหรอเบสในตวท�าละลายหนงๆ ในหนวยการเรยนรนจะอธบายเฉพาะการแตกตวของ
กรด-เบสทมน�าเปนตวท�าละลายเทานน
การแตกตวของกรด-เบสขนอยกบปจจยส�าคญ 2 ประการคอ
1 ชนดของกรดหรอเบส
2 อทธพลของตวท�าละลายโดยตวท�าละลายแบงออกเปน2ชนดคอตวท�าละลายน�า
(aqueoussolvent)และตวท�าละลายทไมใชน�า(non-aqueoussolvent)
โดยทวไปจะศกษาการแตกตวของกรดและเบสใน 2 ลกษณะไดแก
1 การแตกตวของกรดแก-เบสแก
กรดแก (strong acid)หมายถงกรดทสามารถแตกตวเปนH+ไดอยางสมบรณ(100%)
หรอแตกตวใหH+ ไดทงหมดดงนนความเขมขนของH+ทเกดจากการแตกตวจะเทากบ
ความเขมขนเรมตนของกรดแกนนเชน
HCl(aq) H+(aq)+Cl-(aq)
HNO3(aq) H+(aq)+NO
3
- (aq)
เบสแก (strong base)หมายถงเบสทสามารถแตกตวเปนOH-ไดอยางสมบรณ(100%)
แตกตวใหOH-ไดทงหมดดงนนความเขมขนของOH-ทเกดจากการแตกตวจะเทากบ
ความเขมขนเรมตนของเบสแกนนเชน
NaOH(s) Na+(aq)+OH-aq)
KOH(s) K+(aq)+OH-(aq)
ดงนน
[H+]แตกตว=[HCl]เรมตน
[H+]แตกตว=[HNO3]เรมตน
ดงนน
[OH-]แตกตว=[NaOH]เรมตน
[OH-]แตกตว=[KOH]เรมตน
10
ตวอยางท7
จงจบคกรด–เบส พรอมบอกวาสารตวใดเปนกรดและตวใดเปนเบส
กรดออนเบสออน เบสแกกรดแก 1)CH
3COOH+H
2O CH
3COO–+H
3O+
เบสออนกรดออน กรดแกเบสแก 2)NH
3+H
2O NH
4
++OH–
กรดเบส กรดเบส3)HNO
2+CN– HCN+NO
2
กรดออนเบสออน เบสแกกรดแก4)HCO
3+H
2O CO
3
2-
+H3O+
กรดแกเบสออน กรดออนเบสแก5)HCO
3
- +H2O H
2CO
3 +OH–
กรดแกเบสออนเบสแกกรดแก 6)HS–+H
2O S2–+H
3O+
กรดแกเบสออน กรดออนเบสแก 7)HS–+H
2O H
2S+OH–
ตวอยางท6
เขยนปฏกรยาการแตกตวของสารตอไปนใหสมบรณ
1)H3PO
4 H+ + H
2PO
4
-
2)H2PO
4
- H+ + HPO4
2-
3)HSO4
- +OH- SO4
2- +H2O
4)NaHCO3+H
2O NaCO
3
- +H3O
ตารางแสดงลกษณะของกรด – เบสแก และ กรด – เบสออน
กรดแก กรดทละลายน�าแลวแตกตว
ไดหมด100%ตามสมการ
(ไมมสมดล)
ความเขมขนของH+ท
เกดจากการแตกตวจะ
เทากบความเขมขนเรมตน
ของกรดแกนน
ม7ตวHCl,HBr,HI,
HNO3,HClO
3,HClO
4,
H2SO
4
กรดออน กรดทละลายน�าแลวแตกตว
ไมหมดมภาวะสมดลเกดขน
ความเขมขนของH+ทเกด
จากการแตกตวของกรดออน
จงนอยกวาความเขมขน
เรมตนของกรดนน
กรดทกตวทไมใชกรดแก
เบสแก เบสทละลายน�าแลวแตกตว
ไดหมด100%ตามสมการ
(ไมมสมดล)
ความเขมขนของOH-ท
เกดจากการแตกตวจะ
เทากบความเขมขนเรมตน
ของเบสแกนน
สารประกอบOH-ของหม
IA(XOH)และIIA(X(OH)2)
ม8ตวLiOH,NaOH,
KOH,Ca(OH)2,RbOH,
Sr(OH)2,CsOH,Ba(OH)
2
เบสออน เบสทละลายน�าแลวแตกตว
ไมหมดมภาวะสมดลเกดขน
ความเขมขนของOH-ท
เกดจากการแตกตวของ
เบสออนจงนอยกวาความ
เขมขนเรมตนของเบสนน
เบสทกตวทไมใชเบสแก
มคาทแสดงปรมาณการ
แตกตว
สารละลายกรด สารละลายเบส
1312
2 การแตกตวของกรดออน-เบสออน
กรดออน (weak acid)หมายถงกรดทแตกตวเปนH+ ไดไมสมบรณ(<<100%)
หรอแตกตวใหH+ไดไมทงหมดยงพบกรดออนนนอยในระบบดงนนความเขมขนของ
H+ทเกดจากการแตกตวของกรดออนจงนอยกวาความเขมขนเรมตนของกรดนนเชน
CH3COOH(aq) CH
3COO-(aq)+H+(aq)
COOH(aq) COO-(aq)+H+(aq)
เบสออน (weak base)หมายถงเบสทแตกตวเปนOH-ไดไมสมบรณ(<<100%)
หรอแตกตวใหOH-ไดไมทงหมดยงพบเบสออนนนอยในระบบดงนนความเขมขนของ
OH-ทเกดจากการแตกตวของเบสออนจงนอยกวาความเขมขนเรมตนของเบสนนเชน
NH3(aq)+H
2O(aq) NH
4
+(aq)+OH-(aq)
NH2(aq)+H
2O(aq) NH
3(aq)+OH-(aq)
ดงนน
[OH-]แตกตว<[NH3]เรมตน
[OH-]แตกตว<[NH2]เรมตน
ดงนน
[H+]แตกตว<[CH3COOH]เรมตน
[H+]แตกตว<[COOH]เรมตน
กรดมด หรอ กรดฟอรมก
กรดน�าสม หรอ กรดแอซตก
กรดไฮโดรไซยานก
กรดโฮโดรฟลออรก
ไฮโดรเจนซลไฟด
แอมโมเนยมไฮดรอกไซด
แมกนเซยมไฮดรอกไซด
อะลมเนยมไฮดรอกไซด
ไพรดน
อนลน
HCOOH
CH3COOH
HCN
HF
H2S
NH4OH
Mg(OH)2
Al(OH)3
C5H
5N
C6H
5NH
2
ตวอยางกรดออน
ชอกรด ชอเบสสตรเคม สตรเคม
ตวอยางเบสออน
15
ตวอยางท9
Sr(OH)2 เปนเบสแกเมอน�า Sr(OH)
2 61 กรม มาละลายในน�า 200 cm3
สารละลายทไดจะมความเขมขน OH– ไอออนกโมลตอลตร
(Sr = 88 , O = 16 , H = 1)
วธท�า Sr(OH)2 Sr2+ + 2OH- ;แตกตว100%
gM
W
= CV 2(1,000)
61122 = C×2,000
2(1,000)
C =2.5× 2
=0.15mol/l
∴ สารละลายทไดจะมความเขมขนOH–ไอออนเทากบ0.5mol/dm3 ตอบ
ตวอยางท10
มสารละลาย HNO3 เขมขน 0.2 mol/dm3ปรมาตร 500 cm3 ถาเตมน�าไป
อก 500 cm3 สารละลายใหมทไดจะมความเขมขนของ H3O+ก mol/dm3
วธท�า HNO3+H
2O H
3O+ + NO
3
- ;แตกตว100%
C1V
1=C
2V
2
0.2×500= C2(500+500)
C2= 0.2× 500
1,000 =0.1mol/dm3
∴ สารละลายใหมทไดจะมความเขมขนของH3O+ เทากบ0.1mol/dm3 ตอบ
Sr(OH)2 ;
MW=88+2(16)+2(1)
=122
14
การค�านวณการเตรยมสารละลายกรด – เบส
สตรทใชในการค�านวณการเตรยมสารละลายกรด – เบส
1 mol=
gM
W
= N 6.02× 1023 =
V(cm3) 22.4 = C× V 1,000
2 C1V
1=C
2V
2
3 Cรวม
Vรวม=C
1V
1+C
2V
2 +………+C
nVn
4 k1C
1V
1=k
2C
2V
2
ตวอยางท8
ม NaOH 12 กรม ละลายในน�า 2,000 cm3 จะมความเขมขน NaOH
และ OH− เทาใด
วธท�า NaOH Na++OH-;แตกตว100%
gM
W
= CV 1,000
1240 = C×2,000
1,000
C = 12 ×1,000
40 ×1,000 =0.15mol/l
∴ [NaOH] =[OH-]=0.15mol/l ตอบ
H2O
17
ตวอยางท12
ตวอยางท13
น�าสารละลาย NaOH เขมขน 0.5 mol/dm3 จ�านวน 250 cm3 ผสมกบ
สารละลาย NaOH เขมขน 0.2 mol/dm3ปรมาตร 250 cm3 จงหาความ
เขมขนของ OH− หลงจากผสมเรยบรอยแลว
ผสมสารละลาย HCl เขมขน 1 โมล/ลตร 200 cm3 กบ สารละลาย
H2SO
4 เขมขน 0.5 โมล/ลตร 600 cm3 แลวเตมน�าลงไปอก 200 cm3
สารละลายใหมทไดจะมความเขมขน H+ ไอออนกโมลตอลตร
วธท�า NaOH Na+ + OH-
Cรวม
Vรวม
= C1V
1+C
2V
2
CรวมV =
(0.5×250)+(0.5×250)
(250+250) =0.35mol/dm3
C =2.5× 2
=0.15mol/l
∴ ความเขมขนของOH-หลงจากผสมเรยบรอยแลวเทากบ0.35mol/dm3 ตอบ
วธท�า HCl H++Cr/H
2SO
4 SO4
2-+2H+
Cรวม
Vรวม
=C1V
1+C
2V
2
Cรวม(1000) =(1.0×200)+((0.5×2)×600)
Cรวม
=0.80mol/dm3
∴สารละลายใหมทไดจะมความเขมขนH+ไอออนเทากบ0.80mol/dm3 ตอบ
H2O
16
ตวอยางท11
น�า Ca(OH)2 7.4 กรม ละลายน�า 200 cm3 จะมความเขมขน OH−เทาใด
และถาเตม Ca(OH)2 อก 7.4 กรม ความเขมขนของ Ca(OH)
2 จะเปลยน
ไปก mol/dm3
วธท�า หา[Ca(OH)2
- ] ;
NaOH Na++OH-;แตกตว100%
gM
W
= CV 1,000
7.47.4 = C×2,000
1,000
C = 7.4×1,000
7.4× 200 =0.5mol/dm3
Ca(OH)2
Ca2+ + 2OH-
จากสมการ;[OH-]=0.5x2=1mol/dm3
[Ca(OH)2]ใหม เตม7.4g
∴ 200cm3;[Ca(OH)2]=(7.4+7.4)/74=0.2mol
mo =CV
1,000
0.2 = C× 200 1,000
C=1.0mol/dm3
∴ มการเปลยนแปลงความเขมขนเทากบ1-0.5=0.5mol/dm3 ตอบ
19
ตวอยางท14
จงเขยนสมการคาคงทสมดลของกรด-เบส
1)NH3(aq)+H
2O(l) NH
4
+(aq)+OH-(aq)
Kb=
[NH4
+ ][OH-]
[NH3]
2)CH3COOH(aq)+H
2O(l) CH
3COO-(aq)+H
3O+(aq)
Ka=
[CH3COO-][H
3O+]
[CH
3COOH]
3)H3PO
4(aq)+H
2O(l) H
2PO
4
- (aq)+H3O+(aq)
Ka=
[H2PO
4
3- ] [H3O+]
[H3PO
4]
4)HPO4
- (aq)+H2O(l) H
3O+(aq)+PO
4
3- (aq)
Ka=
[HPO4
3- ][H3O+]
[HPO
4
- ]
ความแรงของกรดเบส
เบสแก เบสทแตกตวไดมากหรอเบสทแตกตวใหOH-ได100%ไดแกเบสหม
IA ทกตวและเบสหมยกเวนBe(OH)2
IIA
กรดแก กรดทแตกตวไดมากหรอกรดทแตกตวไดH+ได100%แบงออกเปน
- กรดHydroไดแก HCl,HBr,HI
- กรดOxyไดแกHNO3,H
2SO
4,HClO
3,HClO
4
กรดOxyทแกพจารณาจากจ�านวนออกซเจน−จ�านวนH+ทแตกตวได
หากมากกวา2ขนไปจะเปนกรดแก
Note:
18
คาคงทการแตกตวกรด-เบส
ปรมาณการแตกตวของกรดออน – เบสออน พจารณาไดจากการใชคาคงทสมดลท
เรยกวาคาคงทการแตกตวของกรดออน(weakaciddissociationconstant,Ka)และ
คาคงทการแตกตวของเบสออน(weakbasedissociationconstant,Kb)โดยคาคงทน
สามารถบอกความแรงของกรดหรอเบสได
หลกในการพจารณาความแรงของกรด-เบส จากคา Ka และ K
b
1) กรดออนทมคาKaสงกวาจะแตกตวไดมากกวาจะมความแรงมากกวากรดออนท
มคาKaต�ากวา
2) เบสออนทมคาKbสงกวาจะแตกตวไดมากกวาจะมความแรงมากกวาเบสออนท
มคาKbต�ากวา
3) กรดออนตางชนดกนทมความเขมขนเทากนกรดออนทมรอยละการแตกตวสงกวา
จะมความแรงมากกวาและกรณเบสออนเปนในแนวเดยวกน
4) กรดออนตางชนดกนทมความเขมขนตางกน และมรอยละการแตกตวเทากน
กรดออนมความเขมขนสงกวาจะมความแรงมากกวา และกรณเบสออนเปนใน
แนวเดยวกน
HA+H2O H+ +A- BOH+H
2O B++OH-
Ka=
[H+][A-] [HA]
Kb=
[B+][OH-] [BOH]
ถาKa,K
bมาก กรดออนหรอเบสออนนนมความแรงมาก
ถาKa,K
bนอย กรดออนหรอเบสออนนนมความแรงนอย
จ�าไวนะ!
21
ตวอยางท15
จงเรยงล�าดบความแรงของความเปนกรดตอไปน
1 HF,NH3,H
2O HF>H
2O>NH
3
2 HI,HF,HBr,HCl HI>HBr>HCl>HF
3 HClO,HClO2,HClO
3,HClO
4 HClO
4>HClO
3>HClO
2>HClO
3 H2SO
4,H
2SeO
4,H
2TeO
4 H
2SO
4>H
2SeO
4>H
2TeO
4
5 NaOH,KOH,LiOH LiOH<NaOH<KOH
6 HClO4,HBrO
4,HIO
4 HClO
4<HBrO
4<HIO
4
7 H3PO
4,H
2SO
4,HClO
4,H
2SiO
4 HClO
4>H
2SO
4>H
2SiO
4>H
3PO
4
6 HCOOH,CH3COOH CH
3COOH>HCOOH
9 CH3COO-,HCOO- HCOO->CH
3COO-
10 H2PO
4
- ,SO4
2- HSO3
- > SO4
2-
ตามคาบ-เลกด
ตามหม-ใหญด
จ�าไวนะ!
การเปรยบเทยบความแรงของกรด สามารถพจารณาไดจากคา Ka
กรดทมคาKaมากจะแตกตวใหH+ไดมากจะมความเปนกรดสงกวาทมคาK
aนอย
สงทควรร
1 Ka1>K
a2>K
a3เสมอ
2 เมอเปรยบเทยบความเปนกรด:H3PO
4 > H
2PO
4
- > H2PO
4
2-
3 เมอเปรยบเทยบความเขมขนของสารตางๆทสมดล
H3PO
4>H+ > H
2PO
4
- > H2PO
4
2- > PO4
3-
20
ขอสงเกตเกยวกบความแรงของกรด – เบส
1 กรด 2 ธาต
- ความแรงจะเพมขนจากบนลงลางเชนHF<HCl<HBr<HI
- ความแรงจะเพมขนจากซายไปขวาเชนCH4<NH
3<H
2O<HF
2 กรด 3 ธาต ชนดเดยวกน
ถาอะตอมกลางมเลขออกซเดชนมาก จะมความแรงมาก หรอกรดทมอะตอม
ออกซเจนมากจะมความแรงมากเชนเชนHClO<HClO2<HClO
3<HClO
4
+1 +3 +5 +7
3 กรด 3 ธาต ทอยหมเดยวกน
อะตอมกลางมเลขออกซเดชนเทากนขนาดเลกจะมความแรงมากเชน
HNO3>H
3PO4>H
3AsO
4
4 เบสหมเดยวกน
ความแรงจะเพมขนจากบนลงลางเชนLiOH<NaOH<KOH<RbOH
5 เบสคาบเดยวกน
ความแรงจะลดลงจากซายไปขวาเชนNaOH>Mg(OH)2>Al(OH)
3
*แตถาเลขออกซเดชนของธาตเทากน
ความแรงของกรดจะลดลง เมอขนาด
ของอะตอมกลางใหญขน*