หน้าแรก

สื่อการเรียนการสอน

เรื่อง   กรด-เบส

จัดทำโดย

นักเรียนมัธยมศึกษาปีที่ 6

เสนอ

อาจารย์พิมล  กลิ่นขจร

โรงเรียนบางปะกอกวิทยาคม

กรด-เบส (สารละลายอิเล็กโทรไลต์และนอนอิเล็กโทรไลต์)

1.สารละลายอิเล็กโทรไลต์และนอนอิเล็กโทรไลต์

 สารละลายอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) คือสารที่ละลายในตัวทำละลายแล้วแตกตัวเป็นไอออนได้   ทำให้สามา รถนำไฟฟ้าได้   แบ่งเป็น
1.     อิเล็กโทรไลต์แก่  -   สารที่ละลายในตัวทำละลายแล้วแตกตัวเป็นไอออนได้ดีมาก หรือ แตกตัวได้หมด  ทำให้มีสภาพนำไฟฟ้าได้ดีมาก   เช่น   NaCl ,  KNO3 ,  Ca(OH)2  เป็นต้น
2.     อิเล็กโทรไลต์อ่อน  -   สารที่ละลายในตัวทำละลายแล้วแตกตัวเป็นไอออนได้บางส่วนหรือแตกตัวได้น้อย  ทำให้นำไฟฟ้าได้น้อย    เช่น    HF ,  HCN   เป็นต้น
*     ความแรงของกรด – เบส
เบสแก่    คือ   เบสที่แตกตัวเป็นไอออนได้มาก  100%   นำไฟฟ้าได้ดีมาก   เรียกอีกอย่างว่า   อิเล็กโทรไลต์แก่   เช่น  เบสหมู่  1 ทุกตัว
กรดแก่    คือ   กรดที่แตกตัวเป็นไอออนได้มาก  100%  นำไฟฟ้าได้ดีมาก   เรียกอีกอย่างว่า  อิเล็กโทรไลต์แก่   เช่น    กรด  Hydro ,  กรด  Oxy
เบสอ่อน    คือ   เบสที่แตกตัวเป็นไอออนได้น้อย      นำไฟฟ้าได้น้อย     เรียกอีกอย่างว่า    อิเล็กโทรไลต์อ่อน
เช่น   Na4OH                                                  
 กรดอ่อน   คือ   กรดที่แตกตัวเป็นไอออนได้น้อย     นำไฟฟ้าได้น้อย     เรียกอีกอย่างว่า    อิเล็กโทรไลต์อ่อน  เช่น    HCN ,  HF                                                                                 
*     ปัจจัยที่มีผลต่อการแตกตัวของ กรด -  เบส
1.   ชนิดของกรด -  เบส    กรดแก่ -  เบสแก่  แตกตัวได้  100%   ส่วนกรดอ่อน -  เบสอ่อน  แตกตัวได้น้อย
2.   อุณหภูมิ    อุณหภูมิยิ่งสูง   จะละลายน้ำได้ดีขึ้น  แตกตัวมากขึ้น
3.   ความเข้มข้น    กรดเบสเจือจางแตกตัวได้ดีกว่า  กรดเบสเข้มข้น   เช่น   การเติมน้ำกลั่นใน  battery รถก็เพื่อทำให้สารละลายเจือจางลง  ซึ่งจะทำให้แตกตัวได้ดีขึ้น   และ  นำไฟฟ้าได้ดีขึ้น

กรด-เบส (สารละลายกรดและสารละลายเบส)

2.สารละลายกรดและสารละลายเบส

   2.1ไอออนในสารละลายกรด
ในสารละลายกรดทุกชนิด จะมีไอออนที่เหมือนกันอยู่ส่วนหนึ่งคือ H⁺ หรือ เมื่อรวมกับน้ำได้เป็น H₃O⁺ (ไฮโดรเนียมไอออน) ทำให้กรดมีสมบัติเหมือนกัน ตัวอย่างเช่น สารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ซึ่งเกิดจากกรด HCl ละลายในน้ำ โมเลกุลของ HCl และ น้ำต่างก็เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์มีขั้ว ทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างขั้วของ HCl และน้ำ โดยที่โปรตอน (H) ของ HCl ถูกดึงดูดโดยโมเลกุลของน้ำเกิดเป็นไฮโดรเนียมไอออน (H⁺ + H₂O --> H₃O⁺) ในบางครั้งเขียนแทน H₃O⁺ ด้วย H⁺ โดยเป็นที่เข้าใจว่า H⁺ นั้นจะอยู่รวมกับโมเลกุลของน้ำในรูป H₃O⁺ เสมอ

      2.2ไอออนในสารละลายเบส
ในสารละลายเบสทุกชนิดจะมีไอออนที่เหมือนกันอยู่คือ ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH^-) ซึ่งทำให้เบสมีสมบัติเหมือนกัน และมีสมบัติต่างไปจากกรด

3.ทฤษฎีกรด-เบส

ทฤษฎีกรด -  เบสอาร์เรเนียส (Arrhenius)  กล่าวว่า  กรด  คือสารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้  H   หรือ  H3O    ส่วนเบส   คือสารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้  OH

*     ทฤษฎีกรด -  เบส  เบรินสเตด-ลาวรี  (Bronsted-Lowry)   กล่าวว่า   กรด  คือสารที่ให้โปรตอนแก่ สารอื่น   ส่วนเบส   คือ  สารที่รับโปรตอนจากสารอื่น

(Thomas Martin Lowry )

(Bronsted, Johannes Nicolaus )

*     ทฤษฏีกรด -  เบส  เรวิส  (Lewis)  กล่าวว่า   กรด  คือ  สารที่รับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว จากสารอื่น    ส่วน  เบสคือ  สารที่ให้อิเล็กตรอนคู่โดด เดี่ยวแก่สารอื่น 

กรด-เบส (สารละลายกรด-เบส)

สารละลายกรด - เบส
สมบัติของสารละลายกรด - เบส     สารละลายกรด (Acid) หมายถึง สารประกอบที่มีธาตุไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบ เมื่อละลายน้ำสามารถแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน (H⁺)
     สารละลายเบส (Base) หมายถึง สารประกอบที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH^-)

สมบัติของสารละลายกรด
     สารละลายกรดมีสมบัติทั่วไป ดังนี้
     1.  กรดทุกชนิดจะมีรสเปรี้ยว กรดชนิดใดมีรสเปรี้ยวมากแสดงว่ามีความเป็นกรดมาก เช่น กรดแอซีติกที่เข้มข้นมากจะมีรสเปรี้ยวจัด เมื่อนำมาทำน้ำส้มสายชูจะใช้กรดแอซีติกที่มีความเข้มข้นเพียง 5% โดยมวลต่อปริมาตร (กรดแอซีติก 5 กรัม ละลายในน้ำ 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร) เพื่อให้มีรสเปรี้ยวน้อยพอเหมาะกับการปรุงอาหาร
     2.  เปลี่ยนสีของกระดาษลิตมัสจากสีน้ำเงินเป็นสีแดง สำหรับกระดาษลิตมัสเป็นอิน ดิเคเตอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้ทดสอบความเป็นกรดเป็นเบส
     3.  กรดทำปฏิกิริกับโลหะบางชนิด เช่น ทองแดง สังกะสี แมกนีเซียม ดีบุก และอลูมิเนียม ได้แก๊สไฮโดรเจน (H₂) เมื่อนำแผ่นสังกะสีจุ่มลงไปในสารละลายกรดเกลือ จะเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ฟองแก๊สไฮโดรเจนผุดขึ้นมาจากสารละลายกรดอย่างต่อ เนื่อง ซึ่งจะสังเกตเห็นได้ง่าย และเนื่องจากแก๊สไฮโดรเจนเป็นแก๊สที่เบากว่าอากาศ จึงมีผู้นำปฏิกิริยาดังกล่าวมาใช้เตรียมแก๊สไฮโดรเจน
     นอกจากนี้กรดจะทำปฏิกิริยากับโลหะบางชนิด เช่น ทองคำ ทองคำขาว เงิน ปรอท ได้ช้ามากหรืออาจไม่เกิดปฏิกิริยา

     4.  กรดทำปฏิกิริยากับเบสได้เกลือและน้ำ เช่น กรดเกลือทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์ซึ่งเป็นเบส ได้เกลือโซเดียมคลอไรด์หรือเกลือแกง ทำปฏิกิริยารหว่างกรดและเบสที่พอดีจะเรียกว่า ปฏิกิริยาสะเทิน

     5.  กรดสามารถเกิดปฏิกิริยากับหินปูนซึ่งเป็นสารประกอบแคลเซียมคาร์บอเนต ทำให้เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ โดยเราสามารถทดสอบแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นผ่านแก๊สเข้าไปในน้ำปูนใส (สารละลายของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในน้ำ) ซึ่งจะทำให้น้ำปูนใสขุ่นทันที เนื่องจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในน้ำปูน ใสได้แคลเซียมคาร์บอเนตซึ่งเป็นสารที่ไม่ละลายน้ำ

     6.  สารละลายกรดทุกชนิดนำไฟฟ้าได้ดี เพราะกรดสามารถแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน (H⁺)
     7.  กรดทุกชนิดมีค่า pH น้อยกว่า 7
     8.  กรดมีฤทธิ์กัดกร่อนสารต่าง ๆ ได้ โดยเฉพาะเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต ถ้ากรดถูกผิวหนังจะทำให้ผิวหนังไหม้ ปวดแสบปวดร้อน หากกรดถูกเส้นใยของเสื้อผ้า เส้นใยจะถูกกัดกร่อนให้ไหม้ได้ นอกจากนี้กรดยังทำลายเนื้อไม้ กระดาษ และพลาสติกบางชนิดได้ด้วย

กรด-เบส (สมบัติของสารละลายเบส)

สมบัติของสารละลายเบส     สารละลายเบสมีสมบัติทั่วไป ดังนี้
     1.  เปลี่ยนสีของกระดาษลิตมัสจากสีแดงเป็นสีน้ำเงิน
     2.  เบสทำปฏิกิริยากับกรดจะได้เกลือและน้ำ ตัวอย่างเช่น สารละลายโซดาไฟ (โซเดียมไฮดรอกไซด์) ทำปฏิกิริยากับกรดเกลือ (กรดไฮโดรคลอริก) จะได้เกลือโซเดียมคลอไรด์ นอกจากนี้สารละลายโซดาไฟสามารถทำปฎิกิริยากับกรดไขมันได้เกลือโซเดียมของกรด ไขมัน หรือที่เราเรียกว่า สบู่ (Soap)
     3.  เบสทำปฏิกิริยากับสารละลายแอมโมเนียมไนเดรตได้แก๊สแอมโมเนีย ซึ่งเรานำมาใช้ ดมเมื่อเป็นลม
     4.  เบสทุกชนิดมีค่า pH มากกว่า 7 สามารถกัดกร่อนโลหะอลูมิเนียม และสังกะสี ทำให้มีฟองแก๊สเกิดขึ้น

กรด-เบส (อินดิเคเตอร์สำหรับกรด – เบส)

8.อินดิเคเตอร์สำหรับกรด – เบส

ในชีอินดิเคเตอร์  คือ สารที่ใช้บอกความเป็นกรด-เบส ของสารละลายได้อย่างหนึ่ง สารประกอบที่เปลี่ยนสีได้ที่ pH  เฉพาะตัว จะถูกนำมาใช้เป็นอินดิเคเตอร์ได้  เช่น ฟีนอล์ฟทาลีน จะไม่มีสีเมื่ออยู่ในสารละลายกรด และจะเปลี่ยนเป็นสีชมพู เมื่ออยู่ในสารละลายเบสที่มี  pH  8.3

การเปลี่ยนสีของอินดิเค เตอร์

  HIn   เป็นสัญลักษณ์ของอินดิเคเตอร์ที่อยู่ในรูปกรด (Acid form)
  In^-    เป็นสัญลักษณ์ของอินดิเคเตอร์ที่อยู่ในรูปเบส (Basic form)
 รูปกรดและรูปเบสมีภาวะสมดุล เขียนแสดงได้ด้วยสมการ ดังนี้

     HIn (aq)   +  H₂O (l)  <-------->  H₃O⁺ (aq)   +  In^- (aq)
   ไม่มีสี * (รูปกรด)                                      สีชมพู* (รูปเบส)       ;  (*  = กรณีเป็นฟีนอล์ฟทาลีน)

กรด-เบส (ปฏิกิริยาของกรดและเบส)

9.ปฏิกิริยาของกรดและเบส

    9.1ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส

จากทฤษฎีกรด-เบสของเบรินสเตตและลาวรี  กรดคือสารที่ให้โปรตอน และเบสคือ สารที่รับโปรตอน เมื่อกรดทำปฏิกิริยากับเบส จึงมีการถ่ายโอนโปรตอนระหว่างกรดและเบสนั่นเอง

ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส แบ่งออกได้ตามชนิดของปฏิกิริยาดังนี้

            1.ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสแก่ เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่ HCl  กับเบสแก่ KOH ได้เกลือ KCl  และน้ำ 

            2.ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่ HCl  กับเบสอ่อน NH₄OH  ได้เกลือ  NH₄Cl  และน้ำ

            3.ปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่  เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรด CH₃COOH  และเบส NaOH  ได้เกลือโซเดียมแอซิเตต (CH₃COONa)  และน้ำ

           

            4.ปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสอ่อน เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรด HCN  กับเบส NH₄OH ได้เกลือ NH₄CN    และน้ำ

         ปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบสในน้ำนี้จะทำให้สารละลายที่ได้แสดงสมบัติเป็นกรด เบส หรือกลางได้ ซึ่งพิจารณาได้เป็น 2 กรณี

            1.ในกรณีกรดและเบสทำปฏิกิริยากันแล้วมีกรดหรือเบสเหลืออยู่ ถ้ามีกรดเหลืออยู่สารละลายแสดงสมบัติเป็นกรด ถ้ามีเบสเหลืออยู่สารละลายก็จะแสดงสมบัติเป็นเบส

            2.ถ้ากรดกับเบสทำปฏิกิริยากันหมดพอดี ได้เกลือกับน้ำ สารละลายของเกลือที่ได้จากปฏิกิริยา จะแสดงสมบัติเป็นกรด เบส หรือกลาง ขึ้นอยู่กับชนิดของเกลือนั้นว่ามาจากกรดและเบสประเภทใด ทั้งนี้เพราะเกลือแต่ละชนิดจะเกิดการแตกตัวและทำปฏิกิริยากับน้ำ เรียกว่า ไฮโดรไลซีส ซึ่งจะทำให้สารละลายแสดงสมบัติกรด-เบสต่างกัน รายละเอียดอยู่ในหัวข้อต่อไป

9.2ปฏิกิริยาของกรดหรือเบสกับสารบางชนิด

กรดนอกจากจะสามารถทำปฏิกิริยาสะเทินกับเบสได้เกลือกับน้ำ แล้วยังสามารถทำปฏิกิริยากับโลหะบางชนิด เช่น Zn,  Fe,  ได้ก๊าซ H₂ และเกลือของโลหะนั้น หรือทำปฏิกิริยากับเกลือคาร์บอนเนต เช่น CaCO₃ , Na₂CO₃ หรือเกลือ NaHCO₃   ได้ก๊าซ CO₂

กรด-เบส (ปฏิกิริยาไฮโดรลิซิส)

     9.3ปฏิกิริยาไฮโดรลิซิส

ไฮโดรไลซีส  หมายถึง ปฏิกิริยาระหว่างสาร(เกลือ) กับน้ำ

       ไฮโดรไลซีสของเกลือ หมายถึง ปฏิกิริยาระหว่างเกลือกับน้ำ เกลือเป็นอิเล็กโทรไลต์แก่ เมื่อเกลือละลายในน้ำ เกลือจะแตกตัวออกเป็นไอออนบวกและไอออนลบทั้งหมด ดังนั้น สมบัติของสารละลายของเกลือ จึงขึ้นอยู่กับไอออนบวกและไอออนลบในสารละลายนั้น ไอออนบางตัวสามารถที่จะทำปฏิกิริยากับน้ำและให้ H⁺ หรือ OH^- ได้ ปฏิกิริยานี้จึงเรียกว่า ปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส   

            1. การไฮโดรไลซีสของเกลือที่เกิดจากกรดแก่และเบสแก่

            เกลือประเภทนี้เมื่อละลายในน้ำจะไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสกับน้ำ ทั้งนี้เพราะ ทั้งไอออนบวกที่มาจากเบสแก่ และไอออนลบที่มจากกรดแก่ ต่างก็ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ เช่น  NaCl  เมื่อละลายน้ำได้ Na⁺  และ Cl^-  ทั้ง Na⁺  ซึ่งมาจากเบสแก่ และ Cl^-  ซึ่งมาจากกรดแก่  HCl  จะไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ ไม่มีผลต่อค่า  pH ของสารละลาย สารละลายจึงเป็นกลาง คือมี [H₃O⁺]  และ [OH^-]  ที่แตกตัวจากน้ำมีปริมาณเท่ากัน  pH  ของสารละลายเท่ากับ  7

            2. การไฮโดรไลซีสของเกลือที่เกิดจากกรดอ่อนกับเบสแก่

            เกลือประเภทนี้เมื่อละลายน้ำจะได้ไอออนลบที่มาจากกรดอ่อนที่มีสมบัติเป็นคู่เบสที่แรงพอสมควร  ไอออนลบที่เกิดขึ้นจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสกับน้ำได้  OH^- ไอออนทำให้สารละลายแสดงสมบัติความเป็นเบส

            ตัวอย่างเช่น  NaClO เมื่อละลายน้ำจะให้  Na⁺  และ ClO^- ดังนี้

                        NaClO (s)   ฎ   Na⁺ (aq)    +  ClO^- (aq)

            ClO^-  จะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส โดยรับโปรตอนจากน้ำได้เป็น  HClO และ OH^- ตามสมการ

                        ClO^- (aq)  +  H₂O (l)   HClO (aq)   +   OH^- (aq)

            สำหรับ  Na⁺ (aq) ไอออน ซึ่งมาจากเบสแก่ NaOH  ไม่เกิดการไฮโดรไลซีส

            ดังนั้นสารละลายที่เกิดจากการละลายของเกลือ NaClO ในน้ำแล้วเกิดการไฮโดรไลซีสของ ClO^- (aq) จะได้ OH^-  ไอออน จึงแสดงสมบัติเป็นเบส   pH  ของสารละลายมีค่ามากกว่า  7

            3. การไฮโดรไลซีสของเกลือที่เกิดจากกรดแก่กับเบสอ่อน

            เกลือประเภทนี้เมื่อละลายน้ำจะให้ไอออนบวกที่มาจากเบสที่เป็นคู่กรด ที่มีความแรงพอสมควร ไอออนบวกนี้จะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสกับน้ำให้  H₃O⁺ ทำให้สารละลายแสดงสมบัติเป็นกรด

            ส่วนไอออนลบซึ่งมาจากกรดแก่ ไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส  ตัวอย่างเช่น

            NH₄Cl  ซึ่งเกิดจากกรดแก่ HCl  กับเบสอ่อน  NH₃

                        NH₄Cl  แตกตัวในน้ำได้  NH₄⁺  และ Cl^-  ทั้งหมด

                                    NH₄Cl (aq)   ฎ  NH₄⁺ (aq)   +  Cl^- (aq)

                        Cl^-  ไม่เกิดการไฮโดรไลซีส  แต่   NH₄⁺ เกิดไฮโดรไลซีส  โดย  NH₄⁺ จะให้โปรตอนกับ  H₂O  ได้เป็น  NH₃ (aq)  และ  H₃O (aq)  ดังสมการ

                        NH₄⁺ (aq)  +  H₂O (l)   NH₃ (aq)  +  H₃O⁺ (aq)

            จะเห็นได้ว่าผลจากการไฮโดรไลซีสของ NH₄Cl จะได้ H₃O⁺  ดังนั้นสารละลายของเกลือ NH₄Cl จึงแสดงสมบัติเป็นกรด  pH  ของสารละลายมีค่าน้อยกว่า  7

            4.การไฮโดรไลซีสของเกลือที่เกิดจากกรดอ่อนและเบสอ่อน

            เกลือประเภทนี้เมื่อละลายน้ำได้ไอออนบวกและไอออนลบ ซึ่งไอออนทั้งสองนี้ สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสได้ทั้งคู่  ไอออนบวกของเกลือจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสได้  H₃O⁺  ส่วนไอออนลบได้ OH^-  ดังนั้นความเป็นกรด-เบสของสารละลายจึงขึ้นอยู่กับว่าไอออนบวกหรือไอออนลบเกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซีสได้ดีกว่ากัน  โดยพิจารณาจากค่าคงที่ของการแตกตัวของคู่เบส (K_b) (ไอออนลบ) หรือค่าคงที่การแตกตัวของคู่กรด  K_a (ไอออนบวก)

            เนื่องจาก ค่า  K_b >  K_a  ดังนั้นแสดงว่า  CN^-  เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสให้  OH^-  ได้ดีกว่า NH₄⁺  ดังนั้น  [OH^-]  >  [H₃O⁺]  สารละลายของเกลือ NH₄CN  จึงแสดงสมบัติเป็นเบส  pH  มีค่ามากกว่า  7

            5.การไฮโดรไลซีสของไอออนลบของเกลือที่เกิดจากกรดพอลิโปรติก

            ไอออนลบของเกลือที่เกิดจากกรดพอลิโปรติก เช่น  CO₃^2-  ,  PO₄^3-  สามารถเกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซีสได้หลายขั้น เนื่องจากสามารถรับ  H⁺  จาก  H₂O  ได้มากกว่า  1  โปรตอน  เช่น

            ปฏิกิริยาการไฮโดรไลซีสของเกลือ  Na₂CO₃ (s)

            เมื่อ เกลือ  Na₂CO₃ (s) ละลายน้ำ จะเกิดการแตกตัวเป็นไอออนได้หมด คือ

                        Na₂CO₃ (s)   ฎ   Na⁺ (aq)   +  CO₃^2-  (aq) 

            Na⁺  ไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส เนื่องจากมาจาก เบสแก่ NaOH

            CO₃^2- (aq)  เกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซีสได้ 2 ขั้นตอนดังนี้

                        CO₃^2- (aq) +  H₂O (l)     HCO₃^- (aq)   +  OH^- (aq)

และ                 HCO₃^- (aq) +  H₂O (l)     H₂CO₃ (aq)   +  OH^- (aq)

            1.4.การคำนวณเกี่ยวกับการไฮโดรไลซีสของเกลือแบบต่างๆ

            จากที่กล่าวมาแล้ว เกลือที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบสนั้น อาจเกิดหรือไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสก็ได้ขึ้นอยู่กับชนิดของเกลือ

            1.การคำนวณเกี่ยวกับเกลือที่เกิดจากกรดแก่และเบสแก่

            เกลือชนิดนี้ไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสสารละลายแสดงสมบัติเป็นกลาง

            2.การคำนวณเกี่ยวกับเกลือที่เกิดจากกรดอ่อนและเบสอ่อน เช่น CH₃COoNa  เกลือชนิดนี้แตกตัวให้ไอออนลบที่สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสได้ 

                        CH₃COONa  แตกตัว  100 %  ได้  CH₃COO^- (aq)  และ  Na⁺ (aq)

                                    CH₃COONa (aq)  ฎ  CH₃COO^- (aq)  +  Na⁺ (aq)

                        CH₃COO^- ที่ได้ก็คือเบสอ่อน ซึ่งสามารถรับโปรตอนจากน้ำได้เป็นกรดแอซิติก และได้ OH^- ซึ่งมาจากการที่โมเลกุลของน้ำที่ให้โปรตอน ทำให้สารละลายเป็นเบส

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

            

            3.การคำนวณเกี่ยวกับเกลือที่เกิดจากกรดแก่และเบสอ่อน เช่น  NH₄Cl  ซึ่งเป็นเกลือที่เกิดจากกรดแก่ HCl  และเบสอ่อน NH₄OH  เกลือ  NH₄Cl  เมื่อละลายน้ำจะแตกตัวให้ NH₄⁺  และ Cl^-   NH₄⁺ เป็นกรดอ่อน สามารถให้โปรตอน (H⁺) กับน้ำได้  H₃O⁺  ทำให้สารละลายเป็นเบส 

   

         4.การคำนวณเกี่ยวกับเกลือที่เกิดจากกรดอ่อนและเบสอ่อน

            เกลือที่เกิดจากกรดอ่อนและเบสอ่อน เมื่อแตกตัวในน้ำจะให้ไอออนที่มาจากกรดอ่อนและไอออนที่มาจากเบสอ่อน ไอออนทั้งสองเกิดการไฮโดรไลซีสได้ทำให้เกิดทั้ง  OH^- และ H₃O⁺ ในสารละลาย สารละลายอาจเป็นกรด กลาง หรือเบสก็ได้ ขึ้นอยู่กับปริมาณ OH^-  หรือ  H₃O⁺

ปฏิกิริยาการสะเทิน  (Neutralization reaction)

            ปฏิกิริยาการสะเทิน หมายถึง ปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบส ซึ่งเข้าทำปฏิกิริยาพอดีกันได้สารผลิตภัณฑ์ คือ เกลือและน้ำ

การหาปริมาณสารซึ่งเป็นกรดหรือเบส โดยอาศัยปฏิกิริยาการสะเทิน

            เราสามารถหาปริมาณสารซึ่งเป็นกรดหรือเบส โดยอาศัยปฏิกิริยาการสะเทินข้างต้น

            การหาปริมาณที่เป็นกรดหรือเบสนี้ ใช้วิธีที่สารละลายตัวอย่างที่เป็นกรดหรือเบส ทำปฏิกิริยากับสารละลายที่ทราบความเข้มข้นที่แน่นอนซึ่งเป็นเบสหรือกรด  แล้ววัดปริมาตรของสารละลายทั้งสองที่เข้าทำปฏิกิริยากัน

            สารละลายที่ทราบความเข้มข้นที่แน่นอน เรียกว่า สารละลายมาตรฐาน และกระบวนการหาปริมาณสารโดยวิธีใช้สารละลายมาตรฐานให้ทำปฏิกิริยากับสารตัวอย่าง เรียกว่า  วิธีการไทเทรต

11.การไทเทรตกรด-เบส(Acid-base titration)

            การไทเทรตกรด-เบส หมายถึง กระบวนการหาปริมาณสาร โดยวิธีใช้สารละลายมาตรฐานที่ทราบค่าความเข้มข้นที่แน่นอน ให้ทำปฏิกิริยากับสารตัวอย่าง โดยอาศัยหลักการเกิดปฏิกิริยาระหว่างสารละลายกรดและเบสที่เข้าทำปฏิกิริยากันพอดี ทำให้คำนวณหาความเข้มข้นหรือปริมาณของสารตัวอย่างดังกล่าวได้

            วิธีการไทเทรตกรด-เบส คือ นำสารละลายกรดหรือเบสตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์หาปริมาณ มาทำการไทเทรตกับสารละลายเบสหรือกรดมาตรฐานที่ทราบค่าความเข้มข้นที่แน่นอน กล่าวคือ ถ้าสารละลายตัวอย่างเป็นสารละลายกรด ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นเบส นำมาทำการไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรของสารละลายมาตรฐานที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาพอดีกัน จากนั้นนำไปคำนวณหาปริมาณของสารตัวอย่างต่อไป  หรือทางตรงกันข้าม ถ้าใช้สารละลายตัวอย่างเป็นเบส  ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นกรด

กรด-เบส (ปฏิกิริยาในการไทเทรตกรด-เบส)

2.1 ปฏิกิริยาในการไทเทรตกรด-เบส

            ปฏิกิริยา ที่เกี่ยวข้อง  ในการไทเทรตกรด-เบสต่างๆ  ได้แก่

                        1.ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสแก่

                        2.ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน

                        3.ปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่

            สำหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสอ่อนไม่นิยมนำมาใช้ในการไทเทรตกรด-เบส เพราะที่จุดสมมูล หรือจุดที่กรดและเบสทำปฏิกิริยาพอดีกัน สังเกตการเปลี่ยนแปลงได้ไม่ชัดเจน

            ปฏิกิริยาระหว่างกรด-เบส เขียนแทนด้วยสมการ

                        H⁺ (aq)  +  OH^- (aq)   H­₂O (l)

            จุดสมมูล (Equivalence point)

            ในการไทเทรตกรด-เบส จุดที่กรดและเบสทำปฏิกิริยากันพอดี หรือจุดที่ H₃O⁺ ไอออนหรือ H⁺ ทำปฏิกิริยาพอดีกับ OH^- ไอออน ด้วยจำนวนโมลที่เท่ากัน เรียกว่า จุดสมมูล

            ถ้าใช้พีเอชมิเตอร์ วัดหาค่า pH ณ จุดสมมูลจะพบว่า จุดสมมูลของปฏิกิริยาระหว่างกรด-เบส แต่ละปฏิกิริยาหรือแต่ละคู่จะมี pH ที่จุดสมมูลแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับชนิดของกรดและเบสที่เข้าทำปฏิกิริยากัน แต่สามารถระบุอย่างคร่าวๆ ได้ ดังนี้

*               ถ้าเป็นการไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสแก่ pH  ของสารละลาย ณ จุดสมมูลประมาณ  7

*                ถ้าเป็นการไทเทรตระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่ pH ของสารละลาย ณ จุดสมมูลจะมากกว่า 7

*                ถ้าเป็นการไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน pH ของสารละลาย ณ จุดสมมูลจะน้อยกว่า 7

            จุดยุติ (End point)

            การที่จะทราบว่า ปฏิกิริยาการไทเทรตถึงจุดสมมูลหรือยังนั้น  จะต้องมีวิธีการที่จะหาจุดสมมูล วิธีการหนึ่งคือ การใช้อินดิเคเตอร์  โดยอินดิเคเตอร์จะต้องเปลี่ยนสีที่จุดที่พอดีหรือใกล้เคียงกับจุดสมมูล นั่นคือ  จุดที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี  จะเรียกว่า จุดยุติ   ดังนั้น จึงต้องเลือกอินดิเคเตอร์ให้เหมาะสมที่จะให้เห็นการเปลี่ยนสีที่จุดสมมูลพอดี  ถ้าเลือกใช้อินดิเคเตอร์ไม่เหมาะสม  จะทำให้เกิด ความคลาดเคลื่อนของการไทเทรต (titration error) ซึ่งเกิดจากการที่มีความแตกต่างระหว่างจุดสมมูลและจุดยุติของการไทเทรต กล่าวคือ จุดสมมูลและจุดยุติ ไม่ได้อยู่ในช่วง  pH  เดียวกัน ทำให้เกิดการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ก่อนหรือหลังจุดสมมูล

กรด-เบส (การคำนวณเกี่ยวกับ pH ของสารละลายและการสร้างกราฟของการไทเทรตกราฟของการไทเทรต)

2. การคำนวณเกี่ยวกับ pH ของสารละลายและการสร้างกราฟของการไทเทรตกราฟของการไทเทรต

            เป็นกราฟที่ได้จากการเขียนระหว่าง pH ของสารละลายที่เปลี่ยนไปขณะไทเทรต กับปริมาตรของสารละลายมาตรฐาน จะได้กราฟที่มีรูปร่างเปลี่ยนแปลง ขึ้นอยู่กับความแรงของกรด และเบสที่เกี่ยวข้องในการทำไทเทรต ความเข้มข้นของกรดและเบส สภาวะที่เกิดเป็นบัฟเฟอร์ และการเกิดไฮโดรไลซีสของเกลือ จุดประสงค์ของการเขียนกราฟของการไทเทรต เพื่อศึกษาดูว่า การไทเทรตระหว่างกรด-เบสคู่นั้นจะทำได้หรือไม่ และยังใช้เป็นส่วนหนึ่งในการเลือกใช้อินดิเคเตอร์อีกด้วย ซึ่งกราฟของการไทเทรตนี้ แบ่งออกได้เป็น  3  ช่วง คือ

                        1.ก่อนถึงจุดสมมูล 

                        2.ที่จุดสมมูล  จำนวนโมลของกรดจะทำปฏิกิริยาพอดีกับเบส

                        3.หลังจุดสมมูล

            1. การไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสแก่

            การไทเทรตกรดแก่ด้วยเบสแก่นั้น ทั้งกรดแก่และเบสแก่ต่างก็แตกตัวได้หมด ตัวอย่างเช่น การไทเทรตสารละลายกรดเกลือ (HCl) ด้วยสารละลายมาตรฐานเบส NaOH  ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นคือ

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

            จากปฏิกิริยาได้เกลือ NaCl (aq)  ซึ่งมีสภาพเป็นกลางในตัวทำละลายที่เป็นน้ำ

            รูปที่    เป็นกราฟของการไทเทรตระหว่าง 100 cm³ 0.1 โมล/ลิตร HCl  กับ สารละลาย 0.1 โมล/ลิตร NaOH  ก่อนการไทเทรตสารละลายมีแต่กรด HCl  เพียงอย่างเดียว และความเข้มข้นเท่ากับ 0.1 โมล/ลิตร ดังนั้น  pH ของสารละลายที่จุดเริ่มต้นจะเท่ากับ  1.0  เมื่อเติมสารละลาย NaOH  ลงในสารละลายกรดเกลือ จะทำให้ความเข้มข้นของ H⁺ ลดลงเรื่อยๆ ทำให้ pH  เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อถึงจุดสมมูล และจุดนี้ pH  ของสารละลายเท่ากับ  7

รูปที่ 4 กราฟของการไทเทรตระหว่าง 100 cm³ 0.1 โมล/ลิตร HCl  กับ สารละลาย 0.1 โมล/ลิตร NaOH

            การไทเทรตระหว่างกรดแก่และเบสแก่ สารละลายผลิตภัณฑ์ที่ได้เป็นเกลือที่ไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส ดังนั้น การหาค่า pH ก็คำนวณจากปริมาณ H₃O⁺ หรือ OH^- ที่มีอยู่ในสารละลายนั้นโดยตรง