กรดเบส

กรด-เบส ( Acid Bases) รายวิชาเคมี ชั้น ม.6 ครูจดิ าภา ฤทธิวงศ โรงเรียนแนงมดุ วทิ ยา สพม.33

กรด-เบส (Acids and Bases) 1.กรด-เบส ใน ชีวิตประจําวนั (Acid Base in Everyday Life) ในชวี ติ ประจําวันของเรามีการสมั ผสั กบั สารจาํ พวกกรดและเบสมากมาย ตัวอยางของกรด ไดแ กมะนาวและ สม ซ่งึ มรี สเปร้ียว ผลไมท ี่ยังไมส ุกจะมีรสเปรี้ยว เนอ่ื งจากมีกรดซิตริก (Citric acid) เปนองคป ระกอบ ในกระเพาะ อาหารของเราจะขบั กรดเกลือออกมาเพื่อยอยอาหาร เม่อื ถูกมดกดั หรือ ถูกผึ้งตอย เราจะรสู ึกปวด เนอ่ื งมาจากกรดที่ เปน ของเหลวถกู ฉีดเขา ไปในผวิ หนงั สว นตวั อยา งสารที่ มสี มบัติเปนเบส สามารถพบไดม ากมายเชน กนั เชน สบู นา้ํ ปนู ใส และยาสีฟนั เปนตน รปู ที่ 1 สารเคมที ่ีมสี มบัตเิ ปน กรดและเบสทใ่ี ชใ นชวี ติ ประจําวนั (ทมี่ า www.healthnet.in.th และwww.kanchanapisek.or.th) ตาราง คณุ สมบัตขิ องกรดและเบส (Acid and Base Properties) คุณสมบัติของกรด คณุ สมบัติของเบส เมือ่ ละลายนาํ้ กรดมี สมบตั ิดังนี้ เมอ่ื ละลายนาํ้ เบสมสี มบัติ ดังน้ี - นําไฟฟาได - นาํ ไฟฟาได - เปลยี่ นกระดาษลติ มสั จากนา้ํ เงินเปน แดง - เปลย่ี นกระดาษลติ มัสจากแดงเปน น้าํ เงนิ - มรี สเปร้ยี ว - มรี สฝาด - เมื่อทําปฏิกริ ยิ ากบั เบส จะเกดิ เกลอื ขน้ึ - เมอื่ ทําปฏกิ ริ ยิ ากับกรด จะเกดิ เกลอื ข้ึน การศึกษาเรืองกรดและเบสจะพบวาตองใชความรูเรืองสมดุลเคมีมาเกียวของ ตลอดเวลา เพราะใน สารละลายกรดและเบสหลายชนิดมีสมดุลเกิดขึน การเปลียนแปลงของ สารทีอยูในภาวะสมดุล จะมีทั้งการเปลย่ี นแปลงไปขา งหนา และการเปลย่ี นแปลงยอนกลับเกิดขน้ึ ตลอดเวลา (สถาบนั สงเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ ละ เทคโนโลย,ี 2545)

2.สารละลายอเิ ล็กโทรไลตและสารละลายอเิ ล็กโทรไลต สารละลาย (Solution) คือสารตังแต 2 ชนิดขึนไปมาผสมกันแลวมองเห็นเป็นเนือ เดียว และ ประกอบดว ยตวั ถกู ละลายและตวั ทําละลาย สารละลายแบง ตามสภาพการนาํ ไฟฟาเปน เกณฑ แบงออกเปน 2 ประเภท คอื 1.สารละลายอิเล็กโตรไลต (Electrolyte Solution) คือสารละลายทีน่ ําไฟฟา ได เพราะมสี าร อเิ ลก็ โตรไลตเปน ตัว ถูกละลาย ซึง่ ประกอบดวยไอออนบวกและไอออนลบ เคลื่อนที่ในสารละลาย เชน สารละลายกรดและสารละลายเบส 2.สารละลายนอนอเิ ล็กโตรไลต (Non Electrolyte Solution) คอื สารละลายท่ีไมน าํ ไฟฟา ได เพราะตวั ถูกละลาย ไมส ามารถแตกตวั เปนไอออนในตัวทาํ ละลายได เชน สารละลายน้ําตาลกลู โคส สารอเิ ล็กโทรไลต (Electrolyte) เปน สารประกอบทีส่ ามารถนําไฟฟาได เม่ือหลอมเหลวแลว แตกตัวเปน ไอออนหรือละลายอยใู นสารละลายแลว แตกตัวเปนไอออน สารละลายทน่ี ําไฟฟาไดเรยี กวา สารละลายอิเลก็ โทรไลต สารอเิ ล็กโทรไลตสามารถแบง ไดเปน 2 ชนิดดังนี้ 1. สารอิเลก็ โทรไลตแ ก (Strong electrolyte) สารอเิ ล็กโทรไลตท ่ีสามารถแตกตัวเปน ไอออนไดหมดหรือเกอื บหมดในนา หรอื ในสารละลายเจือจาง ทําให ในสารละลายน้นั มีไอออนเปน จํานวนมาก จึงนาํ ไฟฟาไดด ี ไดแ กเ กลอื ที่ละลายน้ําได กรดแก และ เบสแก กรดแก ไดแก HBr HI HCl H(OCHlO-)4ขอHงCโlลOห3ะไHอNอOอน3หแมลู ะIAHแ2ลSะOI4IA เชน LiOH NaOH KOH เบสแก ไดแ ก ไฮดรอกไซด Ca(OH)2 และ Ba(OH)2 เปนตน 2. สารอิเลก็ โทรไลตอ อน (weak electrolyte) สารอิเล็กโทรไลตท ่ีแตกตวั ใหไอออนไดน อย หรือแตกตัวได ไมหมดในสารละลายเจือจาง (แตกตัวไดนอยกวารอยละ 5) แสดงวาสารอิเล็กโทร ไลตออนนันโมเลกุลของตัวถูก ละลายบางสว นเทา นนั้ ท่แี ตกตัวเปนไอออนได โดยมสี ว นใหญย ังคงอยู เปนโมเลกุล จงึ นําไฟฟาไดน อ ย ไดแ ก -กรดออน (ทน่ี อกเหนอื จากกรดแกทีไ่ ดก ลา วไวแ ลวขางตน ) -เบสออน (ทีน่ อกเหนอื จากกรดแกท ีไ่ ดก ลาวไวแลวขา งตน ) เขยี นสมการแสดงการแตกตวั ของสารอิเลก็ โทรไลตออ น โดยใชล ูกศร (เกดิ ปฏกิ ริ ิยาผัน กลบั ได) เชน CH3COOH (aq) + H2O H3O+ (aq) + OH- (aq)

แบบฝกึ หดั เสรมิ จงตอบคําถามตอไปนี้ 1. เมือ่ นําสารละลาย A, B, C, D และ E ท่ีมีความเขมขนเทากนั ไปทดสอบการเปลี่ยนสขี องกระดาษ ลติ มัสและความสามารถในการนําไฟฟา ไดขอมูลดงั นี้ สารละลาย การเปล่ยี นสีกระดาษลติ มัส ความสวา งของหลอดไฟ A ไมเ ปลยี่ นสี สวางมาก B แดงเปน นํ้าเงนิ สวา งเลก็ นอ ย C นาํ้ เงินเปนแดง สวา งมาก ไม D ไมเ ปล่ยี นสี สวา ง สวา ง E น้าํ เงนิ เปนแดง เล็กนอ ย จงตอบคาํ ถามตอไปน้ี 1.1 สารใดเปน อิเลก็ โทรไลตแ ก ....................................................................................................................................................................... .............................................................................................................................. ........ ....................................................................................................................................................................... .............................................................................................................................. ........ 1.2 สารใดเปนอเิ ลก็ โทรไลตอ อ น ....................................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... 1.3 สารใดเปนนอนอเิ ล็กโทรไลต ....................................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................................

3.การทดสอบความเปน็ กรด - เบส การทดสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลาย สามารถทดสอบไดดวย อินดิเคเตอร (Indicators) ซึง สามารถจําแนกไดเปน 3 ประเภท คอื สารทมี่ ีสมบตั เิ ปนกรด เปนเบส และเปนกลาง เคร่ืองมือและอปุ กรณทใี่ ช วดั ความเปนกรด-เบสของสาร ไดแ ก กระดาษลิตมสั ยูนเิ วอรแ ซลอนิ ดเิ ค เตอร และเครือ่ ง pH-Meter 1. ใชกระดาษลิตมัส -สารที่เปนกรด จะเปล่ียนสกี ระดาษลิตมสั จากสีนา้ํ เงินเปน สีแดง -สารท่ีเปนเบส จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีแดงเปน สนี าํ้ เงนิ -สารท่ีเปนกลาง จะไมเปลยี่ นสีกระดาษลติ มสั รูปกระดาษลติ มัส 2. ใชยนู ิเวอรแ ซลอินดเิ คเตอร กรด-เบสจะทําให ยนู เิ วอรแซล อินดิเคเตอร เปลี่ยนเปนสตี างๆไดท ่ีคา pH ตา งกนั ทําให ทราบไดวาสารใดเปนกรด เบส หรือ กลาง และสามารถทราบคา pH ของสารไดอ ยางคราวๆ รปู การเปลี่ยนสขี องยนู เิ วอรแ ซล อินดเิ คเตอร รูปอนิ ดเิ คเตอร (ที่มา: http://www.e-learning.sg.or.th/ac3_14/content7.html) 3. ใชเคร่ืองมือตรวจสอบ pH หรือเรยี กวา พเี อซมเิ ตอร (pH-meter ) การตรวจสอบดวย pH-meter ทาํ ใหทราบ คา pH ที่แนนอน สามารถบอกสมบัตคิ วามเปน กรด-เบสไดช ดั เจน ซง่ึ มี รายละเอยี ด ดังนี้ - คา pH ตํ่ากวา 7.0 สารมีสมบตั ิเปนกรด - คา pH เทา กับ 7.0 สารมสี มบัติเปนกลาง - คา pH มากกวา 7.0 สารมสี มบัติเปน เบส รปู pH-meter (ท่ีมา: seafriends.org.nz)

4.อนิ ดเิ คเตอรสาํ หรบั กรด-เบส นักเรียนเคยตรวจสอบความเปน็ กรดหรือเบส ของสารละลายโดยใชก ระดาษลติ มัสมาแลว ซ่ึง การเปล่ียนสี ของกระดาษลติ มสั จะบอกใหทราบแตเพยี งวา สารละลายเปนกรดหรือเบสเทานัน้ แตไม สามารถบอกไดว า สารใดมี ความเปนกรดหรือเบสมากนอยเพียงใด นอกจากกระดาษลิตมสั แลว ยังมี สารอ่ืนที่ใชตรวจสอบความเปน กรด-เบส ของสารละลายได สารทใ่ี ชบ อกความเปนกรด-เบสของ สารละลาย เราเรยกวาอนิ ดิเคเตอร สาํ หรบั กรด-เบส อินดเิ คเตอรเ ปน สารอนิ ทรยี ป ระเภทกรดออนหรือดางออนซึง่ จะใหสตี า งกันทชี่ ว ง pH หน่ึงๆ ชว งการ เปลย่ี นสีของอนิ ดิเคเตอรแตละชนดิ แตกตา งกันตามคณุ สมบตั เิ ฉพาะตัว ดงั ตัวอยา งในตาราง ตาราง ชว งการเปลี่ยนสขี องอนิ ดิเคเตอร อินดเิ คเตอร pKa ชวงการ การเปล่ยี นแปลงสี เปล่ยี น Bromphenol blue acid Transition Basic Brommthymol blue Phenolphthalein 3.98 3.0-5.0 เหลอื ง เขียว มวง Methyl orange Methyl red 7.0 6.0-8.0 เหลอื ง เขียว น้าํ เงนิ Phenol red 9.2 8.2-10.2 ไมมีสี ชมพู ชมพู 3.5 3.1-4.4 แดง สม สม -เหลอื ง 5.25 4.2-6.3 แดง เหลอื ง เหลอื ง-แดง 7.6 6.8-8.4 เหลอื ง สม -แดง แดง อินดิเคเตอรส าํ หรบั กรด-เบส มีลักษณะทส่ี ําคัญ ดงั ตอไปนี้ -เปนสารอินทรยี ทมี่ ีสี(จัดเปน สารประเภทสียอม) -มสี มบัตเิ ปนกรดออนแทนดว ย HIn หรือมสี มบตั ิเปน เบสออ นแทนดวย In -เปน สารอินทรียทีม่ โี มเลกลุ ซบั ซอน (Complex organic molecule) -ไมล ะลายน้าํ แตละลายในแอลกอฮอล (ที่นิยมใชคือ เมทานอลและเอทานอล) หรอื อาจละลายในตวั ทํา ละลายผสมระหวา งนํ้ากับแอลกอฮอล -สขี องอินดิเคเตอรเ ปนกรดออน (HIn) จะตา งจากเม่ืออยใู นรูปของคเู บส (In-) อินดิเคเตอรท ี่ใชใ นหอ งปฏบิ ัติการ สว นใหญอยูใ นรปู สารละลายทีม่ ีนํ้าหรอื แอลกอฮอล เปน ตวั ทํา ละลาย โดยปกตจิ ะใชค วามเขมขนประมาณรอยละ 0.1 และใชเ พยี ง 2-3 หยด กส็ ามารถสงั เกตสไี ดชดั เจน อินดเิ คเตอรแ ต ละชนดิ เปล่ียนสีไดใ นชว ง pH ทม่ี คี า เฉพาะและแตต างกนั เชน เมทลิ ออรเ รนจ เปลี่ยนสที ี่ pH 3.2-4.4 (แดง-เหลอื ง) ซ่ึงหมายความวา ที่ pH 3.2 หรอื ตา่ํ กวา 3.2 จะมสี แี ดง ที่ pH 4.4 หรอื สงู กวา 4.4 จะมีสีเหลอื ง ที่ pH ระหวาง 3.2 ถงึ 4.4 จะมสี สี ม ซง่ึ เปนสีผสมระหวา งสีแดงกบั สีเหลอื ง

ตาราง อนิ ดิเคเตอร และชวง pH ของการเปล่ยี นสี อนิ ดเิ คเตอร ชว ง pH ของการเปลย่ี นสี สท่ี ่ีเปลย่ี น ไทมอลบลู (กรด) 1.2-2.8 แดง-เหลอื ง โบรโมฟีนอลบลู 3.0-4.6 เหลอื ง-นํ้าเงิน คองโกเรด 3.0-5.0 นํ้าเงิน-แดง เมทิลออรเ รนจ 3.2-4.4 แดง-เหลอื ง โบรโมครซี อลกรีน 3.8-5.4 เหลอื ง- นํ้าเงนิ เมทิลเรด 4.2-6.3 แดง-เหลอื ง อะโซลติ มนิ (ลติ มัส) 5.0-8.0 แดง-นา้ํ เงิน โบรโมครีซอลเพอรเ พิล 5.2-6.8 เหลอื ง-มวง โบรโมไทมอลบลู 6.0-7.6 เหลอื ง-นํ้าเงนิ ครีซอลเรด 7.0-8.8 เหลอื ง-แดง ฟีนอลเรด 6.8-8.4 เหลอื ง-แดง ไทมอลบลู (เบส) 8.0-9.6 เหลอื ง-นาํ้ เงิน ฟนี อลฟ ทาลีน 8.3-10.0 ไมมีส-ี สชี มพู ไทมอลฟ ทาลีน 9.4-10.6 ไมม ีส-ี สนี ้ําเงิน อะลซี าลินเยลโล 10.1-12.0 เหลอื ง-แดง เน่อื งจากอินดเิ คเตอรแตล ะชนิดเปล่ียนสใี นชว ง pH ที่มีคา เฉพาะและแตกตางกัน การใช อินดิเคเตอรเพยี ง ชนดิ เดียวทดสอบความเปนกรด-เบสจงึ บอกคา pH ไดชว งกวาง ๆ แตถานาํ อินดิเคเตอรห ลายชนิดและแตละชนิดมี ชว งเปล่ียนสีในชว ง pH แตกตา งกัน เมื่อนํามาผสมกนั ใน สัดสว นท่ีเหมาะสม จะไดอ นิ ดิเคเตอรที่ใชบ อกคา pH ของ สารละลายไดละเอยี ดขน้ึ เรียกวา อินดิเคเตอรผสมนว้ี า ยูนิเวอรซ ัลอินดิเคเตอร

บทสรปุ

The End