Acid_Base_2560 (1)

กรด CH3COOH เขม้ ขน้ 0.5 mol/dm3 มีค่า Ka เท่ากบั 1.8  10-5 มี % การแตกตวั เท่าใด มีเปอร์เซ็นตก์ ารแตกตวั = 0.6% 51

ถา้ ค่าคงท่ีไอออนไนเซชนั ของ NH4OH = 1.8  10-5 จงคานวณหาร้อยละการแตก ตวั ของ 0.2 mol/dm3 NH4OH แตกตวั ให้ NH4OH = 0.95 % 52

สารละลายชนิดหน่ึงติดสลากไว้ 0.0200 M HNO2 จงหาความเขม้ ขน้ ของ H3O+, NO2-, และ HNO2 ในสารละลายน้ีค่าคงท่ีของการแตกตวั ของกรดมีค่าเท่ากบั 4.5 x 10-4 แตกตวั ให้ H3O+ และ NO2- = 2.78  10-3 mol/dm3 HNO2 = 0.017 mol/dm3 53

การแตกเตราวั สหาลมาายรคถแร้บัง่งการแตกตวั ไดห้ ลายคร้ังเป็น 2 กรณีคือ 1. Solutions of Weak Polyprotic Acid 2. Solutions of Strong Polyprotic Acid กรณีที่ 1 ท่ีเห็นไดช้ ดั กค็ ือการแตกตวั ของ H2S ซ่ึงมีคา่ K1 = 1.0 x 10-7 และ K2 = 1.2 x 10-13 (ถา้ เร่ิมตน้ ดว้ ยความเขม้ ขน้ 0.1 M จะไดค้ วาม เขม้ ขน้ ของ H+ และ S2- เท่าไร) HS H  S2 H2S H  HS I 1.0 104 1.0 104  I 0.1  Cx x x Cy yy E 0.1 x x x E 1.0 104  y 1.0 104  y y x  1104 y  1.2 1013 [H ] 1.0 104 54

การแตกตวั หลายคร้ัง กรณที ่ี 2 ที่เห็นไดช้ ดั กค็ ือการแตกตวั ของ H2SO4 ซ่ึงมีคา่ K2 = 1.3x10-2 (ถา้ เร่ิมตน้ ดว้ ยความเขม้ ขน้ 0.01 M จะไดค้ วามเขม้ ขน้ ของ โปรตอนเท่าไร) H2SO4  H  HSO4 HSO 4  H  SO42 I 0.01 0.01 I 0.01  Cx xx F 0.01 0.01 E 0.01 x 0.01 x x x  4.7 103 [H ]  0.0147 55

Calculate the concentrations of H3O+, H2PO4-, HPO42- and PO43- present in 0.100 M H3PO4. (Ka1 = 7.5  10-3, Ka2 = 6.2  10-8 and Ka3 = 3.6  10-13) H3O+ = 0.024 H2PO4- = 2.4 x 10-2 HPO42- = 6.2 x 10-8 PO43- = 9.3 x 10-19 56

การเจือจางสารมีผลอะไรกบั การแตกตวั แกลรดะถCา้ Hเจ3ือCจOาOงสHารเขดม้งั กขลน้ ่า0ว.ใ5ห0ม้ mีคoวlา/dมmเข3ม้ มขีคน้ ่า Ka เท่ากบั 1.8  10-5 มี % การแตกตวั เท่าใด 0.10 mol/dm3 จะมี % การแตกตวั เท่าใด สรุป ทาการเจือจางกรดจะทาใหเ้ ปอร์เซ็นตก์ ารแตกตวั มากข้ึนกวา่ กรดที่เขม้ ขน้ แต่ตอ้ งจาไวว้ า่ คา่ K ไม่ข้ึนกบั ความเขม้ ขน้ แตข่ ้ึนอยกู่ บั อุณหภูมิท่ีเปล่ียนไป 57

การแตกตวั เป็นไอออนของน้า น้าเป็นอิเลก็ โทรไลตอ์ ่อนมาก คือ แตกตวั ไดน้ อ้ ยจึงวดั ดว้ ยเคร่ืองตรวจการนาไฟฟ้า ธรรมดาไม่ได้ น้าแตล่ ะชนิดจะนาไฟฟ้าไดต้ ่างกนั เนื่องจากมีสารอื่นเจือปนอยไู่ ม่ เท่ากนั ปรากฏการณ์ท่ีแตกตวั ไดเ้ องน้ีจะเรียกวา่ autoprotolysis หรือ self-ionization H2O + H2O H3O+ + OH- K w  [H3O ][OH ] Kw เป็นคา่ คงท่ี ผลคูณของไอออนของน้าและจากการทดลองพบวา่ มีค่า 1.0  10-14 ความเขม้ ขน้ ของ [H3O+] และ [OH-] ในน้าบริสุทธ์ิที่ 25 OC มีค่าเท่าไร? 58

[H3O+][OH-] = Kw = 1.0  10-14 ที่ 25OC เสมอ

สารละลายหน่ึงมี H3O+ ไอออน 1.0  10-4 mol/dm3 จงหาความเขม้ ขน้ ของ OH- ไอออน 60

ถา้ ละลายก๊าซ HCl 3.65 กรัม ในน้าและสารละลายมีปริมาตร 5 dm3 จงหาความ เขม้ ขน้ ของ H3O+ ไอออนและ OH- ไอออนในสารละลาย (H = 1, Cl = 35.5) 61

RELATION BETWEEN KA AND KB

จากปฏิกิริยาการแตกตวั ของกรดแอซิติก (CH3COOH) คา่ Ka = 1.8  10-5 จง หาค่า Kb ของคู่เบสของกรดน้ี 63

PH, POH ของสารละลาย ซอเรสซนั นกั ชีวเคมีชาวสวเี ดนเสนอมาตราวดั เพอ่ื สะดวกในการใชง้ านน้นั กค็ ือ pH ซ่ึงมีความสมั พนั ธ์ดงั น้ี pH = -log[H+] หรือ pH = -log[H3O+] โดยท่ี pH (percent of Hydrogen ion concentration) pH < 7 จะมีความเป็นกรด pH > 7 จะมีความเป็นเบส pH = 7 จึงมีสภาพเป็นกลาง เราจึงมกั ใชค้ า่ pH เพ่อื บอกสภาพความเป็นกรด เบส หรือกลางของสารละลาย 64

สารละลายท่ีมีความเขม้ ขน้ ของไฮโดรเนียมไอออน 2.0  10-7 mol/dm3 จะมี pH เท่าไร 65

สารละลายเบสมีความเขม้ ขน้ ของไฮดรอกไซดไ์ อออน 1.0  10-6 mol/dm3 จะมี pH เท่าไร 66

จากกความสัมพนั ธ์ของ [H+] กบั pH ดงั น้นั [OH-] กบั pOH จึงมีความสมั พนั ธ์ดงั น้ี pOH = -log[OH-] ความสัมพนั ธ์ระหวา่ ง pH กบั pOH จาก [H+][OH-] = 1.0 x 10-14 Take –log ท้งั จะได;้ -log[H+] – log[OH-] = -log(1.0x10-14) จะได้ pH + pOH = 14 67

ความเขม้ ขน้ ของไฮโดรเนียมไอออนในสารละลายเป็น 3.0  10-2 mol/dm3 จะมี pH และ pOH เป็นเท่าใด 68 68

Ca(OH)2 เป็นเบสแก่ น้าปูนใสมี Ca(OH)2 ละลายอยู่ 0.37 g/100 cm3 จงหา pH ของ สารละลายน้ีวา่ มีค่าเท่าไร (Ca = 40, O = 16, H = 1) 70

REACTION OF ACID AND BASE เมื่อเรานาสารละลายท่ีมีความเป็นกรดและเบสผสมกนั จะทาใหป้ ริมาณไฮโดรเนียม ไอออนและไฮดรอกไซดไ์ อออนเปล่ียนไป ดงั น้นั ทาใหค้ วามเป็นกรดเบสเปลี่ยนไป ข้ึนอยกู่ บั ปริมาณของไฮโดรเนียมหรือไฮดรอกไซดไ์ อออนท่ีเปลี่ยนไป ปริมาณไฮโดรเนียมไอออน > ไฮดรอกไซดไ์ อออน กรด ปริมาณไฮดรอกไซดไ์ อออน > ไฮโดรเนียมไอออน เบส ปฏกิ ริ ยิ าระหวา่ งกรดกบั เบส Acid + Base salt + H2O 72

เมื่อหยด 0.10 mol/dm3 NaOH จานวน 49 cm3 ลงในสารละลาย 0.10 mol/dm3 HCl จานวน 50 cm3 สารละลายท่ีไดจ้ ะมี pH เท่าใด 73

ในการเตรียมสารละลายชนิดหน่ึงทาโดยผสมสารละลายกรดแก่ท่ี pH = 3 จานวน 2 cm3 ลงในสารละลายเบสแก่ที่มี pH = 10 จานวน 3 cm3 สารละลายท่ีเตรียมไดจ้ ะมี pH เท่าใด 74

SOLVOLYSIS Solvolysis is the reaction of a substance with the solvent in which it is dissolved. They occur in aqueous solutions so they are called hydrolysis reactions. we can identify four different kinds of salts. 75

SOLVOLYSIS 1. SALTS OF STRONG BASES AND STRONG ACIDS 76

SOLVOLYSIS 2. SALTS OF STRONG BASES AND WEAK ACIDS The equilibrium constant for this reaction is called a (base) hydrolysis constant หนงั สอื บางเลม่ ใช้ Kh เราสามารถหาคา่ คงทด่ี งั กล่าวไดด้ งั น้ี 77

SOLVOLYSIS 3. SALTS OF WEAK BASES AND STRONG ACIDS 78

SOLVOLYSIS 4. SALTS OF WEAK BASES AND WEAK ACIDS 4.1 Salts of Weak Bases and Weak Acids for Which Kb = Ka 4.2 Salts of Weak Bases and Weak Acids for Which Kb > Ka Ex. NH4CN 79

SOLVOLYSIS 4. SALTS OF WEAK BASES AND WEAK ACIDS 4.3 Salts of Weak Bases and Weak Acids for Which Kb < Ka 80

จงคานวณหา pH ของเกลอื CH3COONa ทม่ี คี วามเขม้ ขน้ 0.1 M กาหนดให้ Ka ของ CH3COOH เทา่ กบั 1.8x10-5 ANSWER = 8.88 81

จงคานวณหาความเขม้ ขน้ ของสารละลาย NaOAc ทต่ี อ้ งเตมิ ลงไป ทจ่ี ะทาให้ แอซเิ ตตไอออน ถูกไฮโดรไลซ์ 0.015% กาหนดใหค้ า่ คงทก่ี ารแตกตวั ของ HOAc เท่ากบั 1.8x10-5 ANSWER = 2.5x10-2 82

จะตอ้ งใช้ NH4Cl กก่ี รมั ละลายในน้า 0.200 ลติ ร จงึ ทาใหส้ ารละลายมี pH = 4.75 กาหนดให้ Kh ของ NH4Cl = 5.52 x 10-10 (H = 1 N = 14 และ Cl = 35.5) ANSWER = 6.3 83

 เมอ่ื ทาการชงั่ เกลอื CNNH4 น้าหนกั 44.0 กรมั มาละลายน้า จากนนั้ ทาการปรบั ปรมิ าตรใหเ้ ป็น 1.00 ลติ ร เมอ่ื นาสารละลายดงั กล่าวมาวดั ความเป็นกรด-เบส (pH) จะไดส้ ารละลายทม่ี ี pH เทา่ ใด กาหนดให้ น้าหนกั โมเลกุลของ CNNH4 เทา่ กบั 44.0 g/mol คา่ คงท่ี Kb ของ NH3 เทา่ กบั 1.80x10-5 คา่ คงท่ี Ka ของ HCN เทา่ กบั 6.20x10-10 11.6 84

วธิ ีวดั PHสาวรธิ ลีเทะียลบายสี – ไม่ตอ้ งการความละเอียด วธิ ีวดั ความต่างศกั ยไ์ ฟฟ้า – เป็นวิธีท่ีละเอียดโดยใชเ้ ครื่อง pH meter 85

ชว่ งของสอี นิ ดเิHคIเตn(อqร)์ + H2O(l) H3O+(q) + In-(aq) รปู กรด รปู เบส 86

หลกั การทางานของอนิ ดิเคเตอร์ Bromthymol blue: KI = 7.9 x 10-8 ขน้ึ อยกู่ บั H3O+ 87

การประมาณชว่ งการทางานของ PH จาก pKa = -log Ka จะได้ pKI = -log KI KI  [H3O ][In ] [HIn] [H O  ]  K [HIn] [In ] 3 I pH  pK I  log [HIn] [In ] การเปลี่ยนสเี กิดจากรูปกรดหรอื รูปของอนิ ดเิ คเตอรว์ า่ ใครมีมากกวา่ กนั ชว่ ง pH pKI  1 88

การปกราะหมนาดณตาชร่วางงกขาอรงทอนิางดาเิ คนเขตอองร์ PชHว่ ง pH และการเปลย่ี นสดี งั น้ี อินดิเคเตอร์ ช่วง pH กำรเปลี่ยนสี A 3.1 – 4.4 แดง – เหลอื ง B 4.4 – 6.0 แดง – น้าเงนิ C 6.0 – 7.6 เหลอื ง – น้าเงนิ D 8.3 – 10.0 ไมม่ สี ี – สชี มพู นาสารละลายชนิดหน่ึงมาเตมิ อนิ เคเตอรต์ ่างๆ ไดผ้ ลดงั น้ี หยด A ไดส้ ารละลายสี เหลอื ง หยด B ไดส้ ี น้าเงนิ หยด C ไดส้ ี น้าเงนิ หยด D ไมม่ สี ี จงหาวา่ สารละลาย น้ีเป็นกรดหรอื เบส มชี ว่ ง pH เป็นเทา่ ใด 89

 อนิ ดเิ คเตอรช์ นิดหน่ึงมคี า่ คงทก่ี ารแตกตวั เทา่ กบั 1.0 x 10–4 และมชี ว่ งของการ เปลย่ี นสจี ากสแี ดงเป็นสนี ้าเงนิ ถา้ นาอนิ ดเิ คเตอรน์ ้มี าใชต้ รวจสอบสารละลาย A ทม่ี ี pH เทา่ กบั 1.0, 3.5, 4.4, 6.0 และ 9.0 สารละลาย A จะปรากฏสใี ดบา้ ง ท่ี pH เทา่ กบั 1.0 สารละลาย A จะปรากฏเป็นส…ี ………..……..…………… ท่ี pH เทา่ กบั 3.5 สารละลาย A จะปรากฏเป็นส…ี …………………………….. ท่ี pH เทา่ กบั 4.4 สารละลาย A จะปรากฏเป็นส…ี …………………………… ท่ี pH เทา่ กบั 6.0 สารละลาย A จะปรากฏเป็นส…ี ……………………………… ท่ี pH เทา่ กบั 9.0 สารละลาย A จะปรากฏเป็นส…ี ………………………………. 90

การหาปรมิ าณสารดว้ ยวธิ ิไทเทรต อุปกรณท์ ตี่ อ้ งรูจ้ กั จุดยุติ คอื จดุ ทสี่ ารละลายกรดกบั สารละลายเบส ทาปฏิกิรยิ ากนั จนอนิ ดเิ คเตอรเ์ ปลยี่ นสี จุดสะเทิน คอื จดุ ทเี่ น้ือสารทาปฏิกิรยิ ากนั พอดี 91

การหาปรมิ าณสารดว้ ยวธิ ิไทเทรต ในการไทเทรตหาปรมิ าณกรด CH3COOH โดยใช้ NaOH 0.50 M ปรมิ าตร 20.00 cm3 ทาปฏกิ ริ ยิ าพอดกี บั กรดปรมิ าตร 10.00 cm3 จงหาความเขม้ ขน้ ของกรด CH3COOH 92

การหาปรมิ าณสารดว้ ยวธิ ิไทเทรต จงหาวา่ จะตอ้ งใชส้ ารละลาย NaOH ความเขม้ ขน้ 0.100 M กล่ี กู บาศกเ์ ซนตเิ มตร ในการ ไทเทรตกบั สาละลายกรด H2SO4 0.040 M ปรมิ าตร 50.00 cm3 ANSWER = 40 93

THละEลายC0.O10MmoMl aOcetNic -acIidOกNบั 0E.10FmFolEsoCdiuTm acetate ในปรมิ าตรรวม 1 ลติ ร สารละลายประกอบดว้ ยสารตอ่ ไปน้ี กลไกทเ่ี กดิ ขน้ึ 94 94

THE COMMON-ION EFFECT ได้ pH = 2.89  แทนคา่ ลงในความสมั พนั ธ์ 95  ถา้ เป็นกรดแอซติ กิ 0.10 M จะได้ pH 95 พบวา่ pH มคี วามแตกต่างกนั

THE COMMON-ION EFFECT  กรณที เ่ี ป็นเบส 0.15 M NH3 0.45 M NH4Cl จะเห็นไดว้ า่ การแตกตวั นอ้ ยลงเม่ือผสมกบั เกลือ 96 96

เBป็นUกาFรปFรEะยRกุ ตSใ์ ชOผ้ ลLขUองTไอIOออNน S Buffer solution เป็นสารละลายทเ่ี ปลย่ี นแปลง pH เลก็ น้อยเมอ่ื เตมิ กรด หรอื เบสลงไป หากพจิ ารณาสาละลายกรดอ่อนกบั เกลอื ของกรดอ่อนดงั ตวั อยา่ ง โดยผสม 0.10 M acetic Acid กบั 0.10 Sodium acetate ปรมิ าตรรวม 1 ลติ ร acid buffer solution 97

Buffer Solutions  หากเตมิ OH- ลงไปในสารละลายขา้ งตน้ จะเกดิ ปฏกิ ริ ยิ ากบั CH3COOH ขน้ึ ซง่ึ จะสง่ ผลต่อปรมิ าณ CH3COOH ดงั น้ี พจิ ารณาเมอ่ื เตมิ 0.01 mol OH- ลงไป (เมอ่ื การเตมิ ไมส่ ง่ ผลต่อปรมิ าตรหรอื ปรมิ าตร เปลย่ี นแปลงเลก็ น้อย) 98 98

Buffer Solutions  หากเตมิ 0.01 H+ ลงไปในสารละลายขา้ งตน้ จะเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าดงั น้ี 99 99

Buffer Solutions The Henderson–Hasselbalch Equation 100

Buffer Solutions Basic buffer solution 101 101

Buffer Solutions Henderson–Hasselbalch equation of base 102 102