กรด เบส เกลือ อินดิเคเตอร์

กรด-เบส LOGO Acid-Base 1 อ. วราภรณ์ บญุ ยรัตน์

กรด-เบส ❖กรด หมายถึง สารประกอบท่ีมีธาตุไฮโดรเจนเป็นองคป์ ระกอบ เมื่อละลาย น้าแลว้ สามารถแตกตวั ให้ ไฮโดรเจนไอออน ( H+ ) ❖ สมบัตขิ องสารละลายกรด 1. กรดทุกชนิดมีรสเปร้ียว 2. เปล่ียนสีกระดาษลิตมสั จากสีน้าเงินเป็นสีแดง (มีคา่ pH นอ้ ยกวา่ 7) 3. ทาปฏิกิริยากบั โลหะ เช่น สงั กะสี ทองแดง แมกนีเซียม อะลูมิเนียม จะไดฟ้ องแก๊ส ไฮโดรเจนออกมา 4. กรดมีสมบตั ิกดั กร่อนโลหะ หินปูน เน้ือเยอ่ื ของร่างกาย 5. กรดทาปฏิกิริยากบั หินปูนซ่ึงเป็นสารประกอบของแคลเซียมคาร์บอเนต จะไดแ้ ก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์ 6. สารละลายกรดทุกชนิดนาไฟฟ้าไดด้ ี 7. ทาปฏิกิริยากบั เบสไดเ้ กลือและน้า 2

กรด-เบส ❖ กรด (acid) อาจจะแบ่งเป็ น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ 1) กรดอนิ ทรีย์ (organic acid) ส่วนใหญ่แลว้ กรดอินทรียเ์ ป็นกรดท่ีประกอบดว้ ยหมู่ฟังกช์ นั ที่ประกอบ ดว้ ย ◼ –COOH หรือ –SOOH อยใู่ นโมเลกลุ พบในธรรมชาติหรือสิ่งมีชีวติ เช่นกรดฟอร์มิก (หรือ กรดมด) และ กรดซิตริก 2) กรดอนินทรีย์ (inorganic acid) แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ◼ กรดไฮโดร (hydro acid) คือกรดท่ีมีธาตไุ ฮโดรเจนและธาตุอโลหะ เช่น HCl, HCN และ H2S ◼ กรดออกซี(oxy acid) หรือกรดออกโซ (oxo acid) คือกรดท่ีประกอบดว้ ยธาตุ H และ O เช่น H2SO4 และ HNO3 3

กรด-เบส 3.สารละลายกรดที่ใชใ้ นชีวิตประจาวนั ตวั อยา่ ง สารละลายกรดในชีวติ ประจาวนั และในส่ิงแวดลอ้ ม มีดงั ต่อไป ▪ กรดทาร์ทาริก (tartaric acid) [C4H4O4] พบในมะขามป้อม ฝรั่ง ▪ กรดอะมิโน (amino acid) เป็นกรดท่ีใชส้ ร้างโปรตีน มกั พบใน เน้ือสตั ว์ ผลไม้ ▪ กรดซลั ฟิ วริก (sulfuric acid) [H2SO4] ทาป๋ ุยเคมี ▪ กรดโบริก (boric acid) [H3BO3] ยาฆ่าเช้ือโรค , น้ายาลา้ ง ตา ▪ กรดไฮโดรคลอริก (hydrochloric acid) [HCl] น้ายาลา้ งสุขภณั ฑ์ ▪ กรดออกซาลิก (oxalic acid) [H2C2O2] กาจดั รอยเป้ื อนสนิม ▪ กรดคาร์บอนิก (carbonic acid) [H2CO3] เป็นส่วนประกอบของ น้าอดั ลม 4

กรด-เบส ❖ เบส คือ สารประกอบที่ทาปฏิกิริยากบั กรด แลว้ ไดเ้ กลือกบั น้าจะสามารถแตกตวั ให้ ไฮดรอกไซดไ์ อออน (OH-) เบสทุกชนิดจะมีรสฝาด ❖ สมบัตขิ องสารละลายเบส 1. เบสทุกชนิดมีรสฝาดหรือเฝ่ือน 2. เปล่ียนสีกระดาษลิตมสั จากสีแดงเป็นสีน้าเงิน (มีคา่ pH มากกวา่ 7) 3. ทาปฏิกิริยากบั น้ามนั พชื หรือน้ามนั หมู จะไดส้ ารละลายที่มีฟองคลา้ ยสบู่ 4. ทาปฏิกิริยากบั แอมโมเนียไนเตรตจะไดแ้ ก๊สที่มีกลิ่นฉุนของแอมโมเนีย 5. สามารถกดั กร่อนโลหะ อะลูมิเนียมและสงั กะสี และมีฟองแกส๊ เกิดข้ึน 7. ทาปฏิกิริยากบั กรดไดเ้ กลือและน้า 5

กรด-เบส ❖ ประเภทของเบส ❖ ตัวอย่างสารละลายเบสในชีวติ ประจาวนั และส่ิงแวดล้อม มีดงั ต่อไปนี้ 1. สารประเภททาความสะอาด - โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ใชท้ าสบู่ - แอมโมเนีย (CH3) น้ายาลา้ งกระจก,น้ายาปรับผา้ นุ่ม - โซเดียมคาร์บอเนต (Na2CO3) อุตสาหกรรมผงซกั ฟอก 2. สารปรุงแต่งอาหาร - โซเดียมไฮดรอกไซด (NaOH) ทาผงชูรส - โซเดียมไบคาร์บอเนต (NaHCO3) ทาขนม 6

กรด-เบส 3. สารท่ีใชท้ างการเกษตร ไดแ้ ก่ ป๋ ุย - ยเู รีย [CO(NH2)2] ใชท้ าป๋ ุย - แคลเซียมไฮดรอกไซด์ [Ca(OH)2] แกด้ ินเปร้ียว 4. ยารักษาโรค - NH3(NH4 )2CO3 แกเ้ ป็นลม - แคลเซียมไฮดรอกไซด์ [ Ca(OH)2] ลดกรดในกระเพาะอาหาร - แมกนีเซียมไฮดรอกไซด [ Mg(OH)2] ลดกรดในกระเพาะอาหาร , ยาถ่าย 7

ทฤษฎกี รด-เบส 1. ทฤษฎีกรด-เบสของอาร์เรเนียส ❖ อาร์ราเนียส เป็นนกั วทิ ยาศาสตร์ชาวสวีเดน ❖ ได้ตงั้ ทฤษฎีกรด-เบส ใน ปี ค.ศ. 1887 ❖ ศกึ ษาสารทลี่ ะลายนา้ (Aqueous solution) และการนาไฟฟา้ ของสารละลาย พบวา่ สารอิเลก็ โทรไลต์ จะแตกตวั เป็นไอออน เมือ่ ละลายอยใู่ นนา้ และให้นิยามกรดไว้วา่ ❖ “กรด คอื สารท่เี ม่ือละลายนา้ แล้วแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน (H+)” - HClO4(l) H2O H+(aq) ClO4-(aq) ❖ “เบส คือ สารท่ลี ะลายนา้ แล้วแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH-)” NaOH(s)H2ONa+(aq)OH-(aq) CaOH(s)H2OCa2+(aq)2OH-(aq) 8

ทฤษฎกี รด-เบส ข้อจากดั ของทฤษฎกี รด-เบสของอาร์เรเนียส ❖ทฤษฎีกรด-เบส อาร์เรเนียส จะเน้นเฉพาะการแตกตวั ในนา้ ให้เป็น H+ และ OH- ไม่รวมถงึ ตวั ทาละลายอ่นื ๆ ทาให้อธิบายความเป็นกรด-เบส ได้จากดั ❖สารทีจ่ ะเป็นกรดได้ต้องมี H+ อย่ใู นโมเลกลุ และสารทเ่ี ป็นเบสได้ก็ต้องมี OH- อยู่ ในโมเลกลุ 9

ทฤษฎกี รด-เบส 2. ทฤษฎีกรด-เบสของเบรินสเตต-ลาวรี ❖โจฮนั ส์ นิโคลสั เบรินสเตต เป็นนกั เคมีชาวเดนมาร์ก และ โทมสั มาร์ตนิ ลาวรี เป็น นกั เคมีชาวองั กฤษ ❖ศกึ ษาการให้และรับโปรตอนของสาร เพอ่ื ใช้อธิบายและจาแนกกรด-เบสได้กว้างขนึ ้ ❖ได้ตงั้ ทฤษฎีกรด-เบส ขนึ ้ ในปี ค.ศ. 1923 (2466) ❖กรด คือ สารท่สี ามารถให้โปรตอนกับสารอ่ืนๆได้ (Proton donor) ❖เบส คือ สารท่สี ามารถรับโปรตอนจากสารอ่นื ๆได้ (Proton acceptor) 10

ทฤษฎกี รด-เบส พจิ ารณาตัวอย่างต่อไปนี้ ให้ H+ HCN H2O H3O+ Cl- รับ H+  HCl เป็ นสารท่ใี ห้ Proton (H+) ดังนัน้ HCl จงึ เป็ นกรด  H2O เป็ นสารท่รี ับ Proton (H+) ดงั นัน้ H2O จงึ เป็ นเบส 11

ให้ H+ NH4+ H2O H3O+ NH3 รับ H+  NH4+ เป็ นสารท่ใี ห้ Proton (H+) ดงั นัน้ NH4+ จงึ เป็ นกรด  H2O เป็ นสารท่รี ับ Proton (H+) ดงั นัน้ H2O จงึ เป็ นเบส 12

คู่กรด-เบส HกรAด1 + เบBส2 BกรHด2 + + เAบส-1 คูก่ รด-เบส 1 คูก่ รด-เบส 2 13

ทฤษฎกี รด-เบส ข้อจากัดของทฤษฎกี รด-เบสของเบรินสเตต-ลาวรี ❖ทฤษฎีกรด-เบส ของงเบรินสเตต-ลาวรี ใช้อธิบายกรด-เบส ได้กว้างกวา่ ทฤษฎี ของอาร์เรเนียส ❖แตม่ ีข้อจากดั คอื สารที่ทาหน้าทเ่ี ป็นกรดจะต้องมีโปรตอนอย่ใู นสารนนั้ 14

ทฤษฎกี รด-เบส 3. ทฤษฎีกรด-เบสของลวิ อีส ❖ได้เสนอนิยามของกรด-เบส ใน ปี ค.ศ. 1923 (2466) ❖“กรด คือ สารท่สี ามารถรับอเิ ลก็ ตรอนคู่ จากเบส แล้วเกดิ พนั ธะโคเวเลนต์” ❖“เบส คอื สารท่สี ามารถให้อเิ ลก็ ตรอนคู่ในการเกดิ พนั ธะโคเวเลนต์” 15

ทฤษฎกี รด-เบส 3. ทฤษฎีกรด-เบสของลิวอีส อธิบายในเทอมที่มีการใช้อิเลก็ ตรอนครู่ ่วมกนั กรดรับอเิ ลก็ ตรอน เรียกวา่ เป็น Electrophile กรดให้อิเลก็ ตรอน เรียกวา่ เป็น Nucleophile สารท่เี ป็ นเบสต้องมีอเิ ล็กตรอนคู่อสิ ระ 16

ทฤษฎกี รด-เบส F : NH3 F F B: NH3 FB เบส F F กรด  NH3 เป็ นเบส มีอเิ ลก็ ตรอนคู่ 1 คู่ จะให้อเิ ลก็ ตรอนคู่กับกรดในการเกิด พนั ธะโคเวเลนต์ และ BF3 รับอเิ ลก็ ตรอนจาก NH3  BF3 จงึ เป็ นกรด 17

ทฤษฎกี รด-เบส 3. ทฤษฎีกรด-เบสของลิวอีส  ข้อดคี อื สามารถจาแนกกรด-เบส ที่ไม่มีทงั้ H หรือ OH- ในสารนนั้ แม้วา่ สารนนั้ ไม่ได้อย่ใู นรูปสารละลาย แตอ่ ย่ใู นสถานะแก๊สก็สามารถใช้ทฤษฎีลิวอสี อธิบายความ เป็นกรด-เบสได้ Cl CH3 Cl CH3 ClAl-:O+CH3 Cl Al :O Cl CH3 Cl CH3 กรด เบส ..- SnCl62- กSรnดCl42:เบC..สl: Ag+ 2:NH3 [H3N:Ag:NH3]+ กรด เบส 18

ทฤษฎกี รด-เบส ❖ตวั อย่างท่ี 1 ปฏกิ ริ ิยานี้ สารตงั้ ต้นใดทาหน้าท่เี ป็ นกรด สารใดทาหน้าท่เี ป็ นเบสตาม ทฤษฎีของอาร์ เรเนียส ก. HSO4-(aq) H2O(l) SO42- H3O+ ข. LiOH(s) Li2+ OH- ค. H2O H2O H3O+ OH- 19

ทฤษฎกี รด-เบส ❖วธิ ีทา ก. S4-(aq)2(l)S42-3+ HSO4- ให้ H+ ในนา้ ซ่งึ HSO4- ทาหน้าท่เี ป็ นกรด ข. LiOH(s) เป็ นเบสเพราะแตกตวั ให้ OH- ในนา้ ค. H2O เป็ นทงั้ กรดและเบส โมเลกุลหน่ึงให้ H3O+ (กรด) อีกโมเลกุล หน่ึงแตกตัวให้ OH- (เบส) 20

ทฤษฎกี รด-เบส ❖ตวั อย่างท่ี 2 ในปฏกิ ริ ิยาต่อไปนี้ HCO3- ไอออนทาหน้าท่เี ป็ นกรดในปฏิกิริยาใด ก. H C O 3-(a q ) H 2O (l) H 2C O 3(aq) O H -(aq) ข. H C O 3-(a q ) O H -(aq) H 2O (l) C O 32-(aq) ค. H C O 3-(a q ) H SO 4-(aq) H 2C O 3(aq) SO 42-(aq) ง. H C O 3-(a q ) C H 3C O O H (aq) H 2O (l) C O 2(g) C H 3C O O -(aq) 21

กรด-เบส การแตกตัวของกรด-เบส การแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่ ❖ การแตกตวั ของกรดแกแ่ ละเบสแก่จะแตกตวั 100% หมายถึง “การแตกตัวของกรดแก่ และเบสแก่ เป็ นไอออนได้หมดในตวั ทาละลายซ่งึ ส่วนใหญ่เป็ นนา้ ” ◼ การแตกตวั ของ HCl จะได้ H+ หรือ H3O+ และ Cl- ไม่ HCl เหลืออยู่ ◼ การแตกตวั ของเบส NaOH ได้ Na+ และ OH- ไมม่ ี NaOH เหลอื อยู่ 22

กรด-เบส การแตกตัวของกรด-เบส การแตกตวั ของกรดแก่และเบสแก่ ❖ เขียนแทนด้ วย ซง่ึ แสดงการเปลี่ยนแปลงไปข้างนอกเพียงอย่างเดยี ว HCl(aq)H+(aq)Cl-(aq) 1 โมล 1 โมล 1 โมล [HCl] = [H+] = [Cl-] = 1 โมล l4(aq)+(aq)l4-(aq) 0.5 โมล 0.5 โมล 0.5 โมล 0.1 โมล 0.1 โมล 0.1 โมล 23

กรด-เบส การคานวณเก่ยี วกับการแตกตัวของกรดแก่-เบสแก่ ตวั อย่าง จงคานวณหา [H3O+], [NO3-] ในสารลาย 0.015 M HNO3 HNO3H2OH3O+NO3- 0.015 0.015 0.015 โมล เพราะฉะนัน้ [H3O+] = [NO3-] = 0.015 โมล 24

กรด-เบส การคานวณเก่ยี วกับการแตกตวั ของกรดแก่-เบสแก่ ตวั อย่าง ถ้า KOH 0.1 โมล ละลายนา้ และสารละลายมีปริมาตร 2 ลติ ร ใน สารละลายจะไอออนใดบ้างอย่างละก่ีโมลต่อลติ ร 0.1 0.1 0.1 โมล/ 2 ลติ ร 0.05 0.05 0.05 โมล/ลิตร สารละลาย KOH 2 ลิตร มี KOH 0.1 โมล/ลิตร สารละลาย KOH 1 ลติ ร มี KOH ������.������ = 0.05 โมล/ลิตร ดังนัน้ KOH จะแตกตวั ให้ K+ และ���O��� H- อย่างละ 0.05 โมล/ลิตร 25

กรด-เบส การคานวณเก่ยี วกบั การแตกตวั ของกรดแก่-เบสแก่ ตวั อย่าง สารละลายกรดแก่ (HA) 250 ลูกบาศก์เซนตเิ มตร มีปริมาตร H3O+ ไอออน 0.05 โมล สารละลายนีม้ ีความเข้มข้นเท่าใด ถ้าเตมิ กรดนีล้ งไปอกี 0.2 โมล โดยท่ี สารละลายมีปริมาตรคงเดมิ สารละลายท่ไี ด้จะมคี วามเข้มข้นเท่าใด 23+()-() 0.05 0.05 0.05 โมล/ 250 cm3 สารละลาย HA 250 cm3 มี HA 0.05 โมล สารละลาย HA 1000 cm3 มี HA ������.������������������������������������������ = 0.20 โมล/ลติ ร ������������������ เพราะฉะนัน้ สารละลายท่ไี ด้มคี วามเข้มข้น 0.20 โมล/ลติ ร 26

กรด-เบส การคานวณเก่ยี วกบั การแตกตัวของกรดแก่-เบสแก่ ตัวอย่าง สารละลายกรดแก่ (HA) 250 ลูกบาศก์เซนตเิ มตร มีปริมาตร H3O+ ไอออน 0.05 โมล สารละลายนีม้ คี วามเข้มข้นเท่าใด ถ้าเตมิ กรดนีล้ งไปอีก 0.2 โมล โดยท่ี สารละลายมปี ริมาตรคงเดมิ สารละลายท่ไี ด้จะมคี วามเข้มข้นเท่าใด ➢ ถ้าเตมิ กรดอกี 0.2 โมล สารละลายมี HA รวมทงั้ หมด = 0.05 + 0.20 = 0.25 โมล สารละลาย HA 250 cm3 มี HA 0.25 โมล สารละลาย HA 1000 cm3 มี HA ������.������������������������������������������ = 1.00 โมล เพราะฉะนัน้ สารละลายท่ไี ด้มีความเข้ม������ข������้น������ 1.00 โมล/ลติ ร 27

กรด-เบส การคานวณเก่ยี วกบั การแตกตวั ของกรดแก่-เบสแก่ ตวั อย่าง จงหาความเข้มข้นของ OH- ท่เี กดิ จากการเอา NaOH 10.0 กรัม ละลายในนา้ ทาเป็ นสารละลาย 0.2 dm3 (Na = 23, O = 16, H = 1) 28

กรด-เบส การแตกตวั ของกรดอ่อน สารละลายกรดอ่อน เช่น กรดแอซิตกิ (CH3COOH) เม่ือละลายนา้ จะนา ไฟฟ้าได้ไม่ดี ทงั้ นี้ เพราะกรดแอซิตกิ แตกตัวเป็ นไอออนได้เพียงบางส่วน เขียนแทนโดยสมการจะใช้ลูกศร เพ่อื ชวี้ ่าปฏิกริ ิยาเกิดขึน้ ทงั้ ปฏกิ ริ ิยาไปข้างหน้าและปฏกิ ริ ิยาย้อนกลับ และอยู่ในภาวะสมดุลกัน เช่น CH3COOH(aq) H2O(l) H3O+(aq)CH3COO-(aq) 29

กรด-เบส  ปริมาณการแตกตัวของกรดอ่อน นิยมบอกเป็ นร้อยละ เช่น กรด HA แตกตัวได้ ร้อยละ 10 ในนา้ หมายความว่า กรด HA 1 โมล เม่ือละลายนา้ จะแตกตวั ให้ H+ เพียง 0.10 โมล เปอร์เซ็นตก์ ารแตกตวั ของกรดอ่อน = จจาานนววนนโโมมลลขขอองงกกรรดดทท่ีแ้งั ตหกมตดวั x 100  การแตกตวั ของกรดอ่อนชนิดเดยี วกัน จะเพ่มิ ขนึ้ เม่อื สารละลายมีความเจือจาง มากขนึ้ เช่น กรดแอซิตกิ CH3COOH ความเข้มข้นต่างกนั เปอร์เซ็นต์ต่างกันดังนี้  CH3COOH 1.0 M แตกตวั ได้ 0.42 %  CH3COOH 0.10 M แตกตัวได้ 1.30 %  CH3COOH 0.010 M แตกตัวได้ 4.20 % 30

กรด-เบส ค่าคงท่สี มดุลของกรดอ่อน (Ka) กรดอ่อนแตกตวั ได้เพียงบางส่วน ปฏกิ ริ ิยาการแตกตวั ไปข้างหน้า และ ปฏิกริ ิยาย้อนกลับเกิดขนึ้ ได้พร้อมกัน ปฏกิ ริ ิยาการแตกตวั ของกรดอ่อนนีจ้ ะอย่ใู นภาวะสมดุล สามารถหาค่าคงท่ี สมดลุ ได้ดังนี้ HAH2OH3O+A- ������ = ������������������ + [������−] ������������ [������������������] K คือ ค่าคงท่สี มดลุ ของปฏิกิริยา และถอื ว่า [H2O] มคี ่าคงท่ี ดงั นัน้ จะได้ว่า ������ ������������������ = ������������ = ������������������ + [������−] [������������] Ka คอื ค่าคงท่สี มดลุ ของกรดอ่อน (HA) 31

กรด-เบส ค่าคงท่สี มดุลของกรดอ่อน (Ka) ถ้าค่า Ka มีค่ามากแสดงว่ากรดมีความแรงมาก แตกตัวได้ดี ถ้าค่า Ka มีค่าน้อยแสดงว่ากรดมีความแรงน้อย แตกตัวได้น้อย สาหรับกรดท่แี ตกตัวได้ 100 % จะไม่มคี ่า Ka 32

กรด-เบส ตวั อย่าง HF(aq)H2O(l) H3O+(aq)F-(aq) +− ������������������ [������ ] = 6.7x10-4 Ka = [������������] CH3COOH(aq)H2O(l) H3O+(aq)CH3COO-(aq) +− ������������������ [������������������������������������ ] = 1.74x10-5 Ka = [������������������������������������������] HCN(aq)H2O(l) H3O+(aq) CN-(aq) +− ] = 4.0x10-10 ������������������ [������������ Ka = [������������������] Ka(HF) > Ka(CH3COOH) > Ka(HCN) ความแรงของกรด HF > CH3COOH > HCN 33

กรด-เบส การคานวณเก่ยี วกบั กรดอ่อน ตัวอย่างท่ี 1 จงคานวณเปอร์เซน็ ต์การแตกตวั ของกรด HA 1 โมล/ลิตร ซงึ่ มี H3O+ 0.05 โมล/ลติ ร เริ่ม HA(aq) H2O(l) H3O+(aq) A-(aq) ภาวะสมดุล 1 00 1- 0.05 0.05 0.05 โมล/ลติ ร เปอร์เซ็นตก์ ารแตกตวั ของกรดอ่อน = จานวนโมลของกรดที่แตกตวั ������ ������������������ จานวนโมลของกรดท้งั หมด = ������.������������ ������������������������ = 5.0 % ������ 34

กรด-เบส การคานวณเก่ยี วกบั กรดอ่อน ตวั อย่างท่ี 2 สารละลายกรด HA มีคา่ Ka เป็น 6.8x10-4 สารละลายกรดนีม้ ีความ เข้มข้น 1 โมล/ลิตร สารละลายกรดนีม้ ีความเข้มข้นของ H3O+ เทา่ ใด เริ่ม HA(aq) H2O(l) H3O+(aq) A-(aq) ภาวะสมดุล 1 00 1- x x x โมล/ลติ ร ������������ = ������������������ + [������−] ดังนัน้ x2 = 6.8x10-4 [������������] x = 0.0261 โมล/ลิตร ������������ เพราะฉะนัน้ [H3O+] = 0.0261 โมล/ลติ ร 6.8x10-4 = ������−������ 1-x = 1 (c >>>> Ka) 35

การไฮโดรไลซีสของเกลือ แบ่งออกเป็ น 5 ประเภท ดงั นี้ 1. การไฮโดรไลซีสทเ่ี กดิ จากกรดแก่และเบสแก่ เกลือประเภทน้ีเมื่อละลายน้าจะไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส เพราะไอออนบวกจากเบสแก่ และไอออนลบจากกรดแก่ต่างกไ็ ม่ทาปฏิกิริยากบั น้า จึงทาใหค้ ่า pH ของสารละลายไม่ เปลี่ยนแปลง (เป็นกลาง) คือ มีปริมาณ[H3O+] และ [OH–] เท่ากนั ดงั น้นั pH ของสารละลาย จึงเท่ากบั 7 2. การไฮโดรไลซีสที่เกดิ จากกรดอ่อนกบั เบสแก่ เกลือประเภทน้ีเมื่อละลายน้าจะไดไ้ อออนลบจากกรดอ่อนซ่ึงมีสมบตั ิเป็นคู่เบสโดย เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสกบั น้าได้ OH– ไอออน ดงั น้นั สารละลายจึงมีสมบตั ิเป็นเบส(pH > 7) เช่น CH3COONa , KCN , NaClO NaClO(s) Na+(aq)+ClO-(aq) ClO-(aq)+H2O(l) HClO(aq)+OH-(aq) 36

3. การไฮโดรไลซีสทีเ่ กดิ จากกรดแก่กบั เบสอ่อน เกลือประเภทน้ีเมื่อละลายน้าจะไดไ้ อออนบวกจากเบสที่เป็นคู่กรด โดยเกิดปฏิกิริยา ไฮโดรไลซีสกบั น้าให้ H3O+ ดงั น้นั สารละลายจึงแสดงสมบตั ิเป็นกรด (pH < 7)ส่วน ไอออนลบจากกรดแก่ จะไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส เช่น NH4Cl , (NH4)2SO4 NH4Cl(aq) NH4+(aq)+Cl-(aq) NH4+(aq)+H2O(l) NH3(aq)+H3O+(aq) 37

4. การไฮโดรไลซีสท่ีเกดิ จากกรดอ่อนและเบสอ่อน เกลือประเภทน้ีเมื่อละลายน้าจะไดไ้ อออนบวกและลบ ไอออนบวกจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสได้ H3O+ ส่วนไอออนลบจะได้ OH– ดงั น้นั ความเป็นกรด – เบสจึงข้ึนอยกู่ บั วา่ ไอออนบวกหรือลบใด เกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซีสไดด้ ีกวา่ กนั โดยพจิ ารณาจากค่าคงที่ของการแตกตวั ของคู่เบส (Kb) หรือของคู่กรด (Ka) เช่น NH4CN NH4CN(aq) NH4+(aq) + CN-(aq) NH4+(aq) + H2O(l) NH3(aq) + H3O+(aq) HCN(aq) + OH-(aq) CN(aq) + H2O(l) เนื่องจาก ค่า Kb > Ka แสดงวา่ CN– เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสไดด้ ีกวา่ NH4+จึงแสดงสมบตั ิเป็นเบสท่ีมีค่า pH > 7 38

5. การไฮโดรไลซีสไอออนลบของเกลือที่เกดิ จากกรดพอลโิ ปรติก ไอออนลบของเกลือท่ีเกิดจากกรดพอลิโปรติก เช่น CO32-, PO43- จะเกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซีสได้ หลายข้นั เน่ืองจากสามารถรับ H+ จาก H2O ไดม้ ากกวา่ 1 โปรตอน เช่น Na2CO3(s)Na+(aq)+CO32-(aq) Na+ ไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส เพราะมาจาก เบสแก่ NaOH ส่วน CO32- (aq)เกิดปฏิกิริยาการ ไฮโดรไลซีสได้ 2 ข้นั ตอนดงั น้ี CO3-(aq)+H2O(l) HCO3-(aq)+OH-(aq) HCO3-(aq)+H2O(l) H2CO3(aq)+OH-(aq) 39

การหาความเป็ นกรด-เบส • Geranium plants • grown in acidic soil have red flowers. • grown in alkali soil have blue flowers. 40

การหาค่า pH ❖อนิ ดเิ คเตอร์ คือ สารท่ีใช้บอกความเป็ นกรด-เบส ของสารละลาย ❖Universal indicator คือการผสมสารอนิ ดเิ คเตอร์หลายๆตัวรวมกนั ซ่ึงแสดงช่วง ของ pH เป็ นสีต่างๆ ต้งั แต่ pH 1-14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 41

การหาค่า pH ❖pH scale pH = -log [H3O+] หรือ -log [H+] หรือ [H+] = antilog(-pH) = 10-pH pOH = -log [OH-] pH + pOH = 14 42

การหาค่า pH ❖ตวั อย่าง เช่น การหาค่า pH ของนา้ มะนาวซ่ึงมี [H+] = 2.5 x 10-3 M pH = -log[H+] = -log(2.5 x 10-3) = -log 2.5 – log 10-3 = -log 2.5 + 3 log 10 = 3 log 10 – log 2.5 = 3 – 0.40 = 2.6 43

การหาค่า pH ❖ตวั อย่าง เช่น การหาค่า pH ของสารละลายแอมโมเนียที่มี OH- เข้มข้น 1.9 x 10-3 M pOH = -log [OH-] = -log(1.9 x 10-3) pH + pOH = 14 = -log 1.9 – log 10-3 pH = 14 – 2.7 = 3 log 10 – log 1.9 = 11.3 = 3 – 0.28 = 2.7 44

กรด-เบส LOGO Acid-Base 2  x อ. วราภรณ์ บญุ ยรัตน์

อนิ ดเิ คเตอร์สาหรับกรด-เบส อินดเิ คเตอร์ คอื สารท่ใี ช้บอกความเป็ นกรด-เบส ของสารละลาย สารประกอบท่เี ปล่ียนสีได้ท่ี pH เฉพาะตัว เช่น ฟี นอล์ฟทาลีน จะไม่มสี ีเม่ือยู่ในสารละลาย กรด แต่จะเปล่ียนเป็ นสีชมพเู ม่ืออย่ใู นสารละลายเบส ท่มี ี pH 8.3 HO HO C OH- CH O CO H 3O + CO HO -O HO ไม่มีสี (รูปกรด) สีชมพู (รูปเบส) อินดิเคเตอร์สาหรับกรด-เบส เป็นสารอินทรีย์ อาจเป็นกรดหรือเบสอ่อนๆ สามารถเปลี่ยนจากรูปหน่ึงไป เป็นอีรูปหน่ึงได้ เมื่อ pH ของสารละลายเปล่ียน

อนิ ดเิ คเตอร์สาหรับกรด-เบส การเปล่ียนสขี องอินดเิ คเตอร์ Hin = อินดเิ คเตอร์ท่อี ยู่ในรูปกรด (Acid form) In- = อนิ ดเิ คเตอร์ท่อี ยู่ในรูปเบส (basic form) รูปกรดและรูปเบสมีภาวะสมดุล เขียนไดด้ ว้ ยสมการ ดงั น้ี HIn(aq)H2O(l) H3O+(aq)In-(aq) ไมม่ ีสี*(รูปกรด) สชี มพ*ู (รูปเบส) ; (* = กรณีเป็นฟีนอล์ฟทาลนี +− ������3������ [������������ ] Kind = ������������������  HIn และ In- มีสีแตกต่างกนั จงึ ทาให้สีของสารละลายเปล่ียนแปลงได้  ปริมาณ HIn มากกจ็ ะมีสีรูปกรด In- มากกจ็ ะมีสีรูปเบส  ปริมาณของ HIn หรือ In มากหรือน้อย ขนึ้ อย่กู ับปริมาณ H3O+

อนิ ดเิ คเตอร์สาหรับกรด-เบส การเปล่ียนสขี องอินดเิ คเตอร์ ถ้ามี H3O+ มากกจ็ ะรวมกบั In- ได้เป็ น HIn มากขนึ้ แต่ถ้าอยู่ในสารละลายท่มี ี OH- มาก OH- จะทาปฏกิ ริ ิยากบั H3O+ ทาให้ H3O+ ลดลง มผี ลทาให้เกิดปฏกิ ริ ิยาไปข้างหน้า ได้ In- มากขนึ้ ดงั นี้  เม่ือเตมิ กรด (H3O+) ทาให้ปริมาณ [H3O+] ทางขวาของสมการมีมากขนึ้ ปฏิกิริยาจะ เกดิ การย้อนกลับ ทาให้มี HIn มากขนึ้ จึงเหน็ เป็ นสีของกรด  เม่ือเตมิ เบส OH- จะทาปฏิกริ ิยากบั H3O+ ทาให้ H3O+ น้อยลง ปฏกิ ริ ิยาจะไป ข้างหน้ามากขนึ้ ( ) ทาให้มี In- มากขนึ้ จงึ เหน็ เป็ นสีเบสของ In- o ถ้า [HIn] มากกว่า [In-] 10 เท่าขนึ้ ไป จะเห็นเป็ นสีของรูปกรด (HIn) o ถ้า [In-] มากกว่า [HIn] 10 เท่าขนึ้ ไป จะเห็นเป็ นสีของรูปเบส (In-) [HIn] จะมากหรือจะน้อย[In-] ขนึ้ อยู่กบั pH ของสารละลาย

อนิ ดเิ คเตอร์สาหรับกรด-เบส การเปล่ียนสขี องอนิ ดเิ คเตอร์ จากรูปหน่ึงไปเป็ นอีกรูปหน่ึง สารละลายจะมีสีผสม ระหว่างรูปกรดและรูปเบส เรียกว่า ช่วง pH ของอินดเิ คเตอร์ (PH range หรือ pH interval) ช่วง pH ของอนิ ดเิ คเตอร์ หาได้จากค่า Kind ดงั นี้ HIn(aq)H2O(l) H3O+(aq)In-(aq) +− ������������������ [������������ ] Kind = [������������������] [H3O+] = Kind [������������������] − [������������ ] -log[H3O+] = -log Kind-log[[������������������������−������]] pH = pKind - log[[������������������������−������]]

อนิ ดเิ คเตอร์สาหรับกรด-เบส - จะเร่ิมเห็นสีของรูปกรดเม่ือ [������������������] ≥10 - จะเร่ิมเห็นสีของรูปกรดเมื่อ [������������������] ≤110 ������������− ������������− - pH = pKind – log10 - pH = pKind – log ������ ������������ - pH = pKind - 1 - pH = pKind + 1 หมายความวา่ สีของอินดิเคเตอร์จะเริ่มเปลี่ยนแปลงเม่ือ pH = pKind + 1 ซ่ึงเป็นคา่ โดยประมาณ แต่ ถา้ [HIn] มากกวา่ หรือนอ้ ยกวา่ [In- ] 10 เท่าข้ึนไป อาจถึง 100 เท่า ช่วง pH ของอินดิเคเตอร์กจ็ ะ เปล่ียนไป ช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ท่ีถูกตอ้ งจริงๆ ของแต่ละอินดิเคเตอร์หาไดจ้ ากการทดลอง ตวั อยา่ งเช่น เมทิลเรด มีช่วง pH 4.4 - 6.2 หมายความวา่ สารละลายที่หยดเมทิลเรดลงไป จะ เปล่ียนสีจากรูปกรด (แดง) ไปเป็นรูปเบส (เหลือง) ในช่วง pH ต้งั แต่ 4.4 - 6.2 นนั่ คือ - ถา้ pH < 4.4 จะใหส้ ีแดง (รูปกรด) - pH อยรู่ ะหวา่ ง 4.4 - 6.2 จะใหส้ ีผสมระหวา่ งสีแดงกบั เหลือง คือ สีสม้ - pH > 6.2 จะใหส้ ีเหลือง (รูปเบส)