Important Announcement
PubHTML5 Scheduled Server Maintenance on (GMT) Sunday, June 26th, 2:00 am - 8:00 am.
PubHTML5 site will be inoperative during the times indicated!

Home Explore Chem e-book

Chem e-book

Published by luv, 2019-12-15 11:10:57

Description: about acid base.

Keywords: Chemistry

Search

Read the Text Version

สารละลายอิเลก็ โทรไลตแ์ ละนอนอิเลก็ โทรไลต์ สารละลายอิเลก็ โทรไลต์ คอื สารละลายทน่ี าไฟฟ้าได้ เน่อื งจากตวั ละลายแตกตวั ออกเป็นไอออนบวกและลบในตวั ทาละลาย ไดแ้ ก่ สารละลายกรด สารละลายเบส และสารละลายเกลอื สารละลายนอนอิเลก็ โทรไลต์ คอื สารละลายทไ่ี ม่สามารถนาไฟฟ้าได้ สารละลายกรดและเบส สารละลายกรด คอื สารละลายทท่ี าใหก้ ระดาษลติ มสั เปลย่ี นจากสนี ้าเงนิ เป็นสแี ดง สารละลายกรดแก่ คอื สารละลายกรดทแ่ี ตกตวั ไดห้ มด ไดแ้ ก่ HCl, HBr, HI, HNO3, HClO3, HClO4, H2SO4 เป็นตน้ สารละลายเบส คอื สารละลายทท่ี าใหก้ ระดาษลติ มสั เปลย่ี นจากสแี ดงเป็นสนี ้าเงนิ สารละลายเบสแก่ คอื สารละลายเบสทแ่ี ตกตวั ไดห้ มด คอื เบสหมู่ IA, IIA ไดแ้ ก่ NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 เป็นตน้ ทฤษฎีกรด-เบส ทฤษฎีกรด-เบสของอารเ์ รเนียส พจิ ารณาความเป็นกรด-เบส จากไอออนทแ่ี ตกตวั ออกมาเมอ่ื ละลายน้า โดยสารละลายกรดคอื สารละลายทล่ี ะลายน้าแลว้ แตกตวั ใหไ้ ฮโดรเนียมไอออน (H3O+) สว่ นสารละลายเบสคอื สารละลายทแ่ี ตกตวั แลว้ ใหไ้ ฮดรอกไซดไ์ อออน (OH-) ทฤษฎีกรด-เบสของเบรินสเตด-ลาวรี พจิ ารณาความเป็นกรด-เบส จากการรบั และใหโ้ ปรตอน (H+) ในปฏกิ รยิ าระหว่างกรดกบั เบส โดยสารละลายกรดคอื สารละลายทใ่ี หโ้ ปรตอน (H+) แก่สารอน่ื ในปฏกิ ริ ยิ า และสารละลายเบสคอื สารละลายทร่ี บั โปรตอน (H+) แก่สารอน่ื ในปฏกิ รยิ า

ค่กู รด-เบส จาก ทฤษฎกี รด-เบสของเบรนิ สเตด-ลาวรี ในปฏกิ ริ ยิ าผนั กลบั ไดร้ ะหวา่ งกรดกบั เบส ทงั้ ปฏกิ ริ ยิ าไปขา้ งหน้าและปฏกิ ริ ยิ ายอ้ นกลบั เป็นปฏกิ ริ ยิ าระหว่างกรดกบั เบส ซง่ึ สารทท่ี าหน้าทเ่ี ป็นกรดในปฏกิ ริ ยิ าไปขา้ งหน้ากบั สารทท่ี าหน้าทเ่ี ป็นเบสในปฏกิ ริ ยิ ายอ้ นกลบั ถอื วา่ เป็น ค่กู รด-เบส (Conjugate acid-base pair) ซง่ึ สามารถสงั เกตได้ โดยสารทเ่ี ป็นคู่กรด-เบสกนั จะมี H+ ตา่ งกนั 1 ตวั เสมอ ตวั อยา่ งเชน่ ������������ + ������2������ ↔ ������3������+ + ������− ������������3 + ������2������ ↔ ������������4+ + ������������− การแตกตวั เป็นไอออนของกรด, เบส และน้า การแตกตวั เป็นไอออนของสารละลายกรดแก่และเบสแก่ สารละลายกรดแก่และเบสแกเ่ ม่อื ละลายน้าแลว้ จะสามารถแตกตวั เป็นไอออนไดห้ มด ปฏกิ ริ ยิ าการแตกตวั ของสารละลายจงึ เป็นปฏกิ ริ ยิ าไปขา้ งหน้าเพยี งอย่างเดยี ว สามารถเขยี นสมการไดด้ งั น้ี ������������������ + ������2������ → ������3������+ + ������������− ������������������������ + ������2������ → ������������+ + ������������− การแตกตวั เป็นไอออนของสารละลายกรดอ่อน สารละลายกรดอ่อนเม่อื ละลายน้าแลว้ ไม่สามารถแตกตวั เป็นไอออนไดท้ งั้ หมด ปฏกิ ริ ยิ าการแตกตวั ของสารละลายจงึ เป็นปฏกิ ริ ยิ าผนั กลบั ได้ เน่อื งจากไอออนบวกและไอออนลบของกรดอ่อนทแ่ี ตกตวั แลว้ สามารถรวมตวั กลบั มาเป็นโมเลกลุ ของกร ดไดอ้ กี ซง่ึ สามารถเขยี นสมการอธบิ ายไดด้ งั น้ี ������������ + ������2������ ↔ ������3������+ + ������− ซง่ึ ปรมิ าณการแตกตวั ของสารละลายกรดออ่ น ขน้ึ อย่กู บั ค่าคงทก่ี ารแตกตวั ของกรดอ่อน หรอื ค่า Ka สามารถคานวณไดด้ งั น้ี

������������ = [������3������+][ ������−] [������������] = [������+]2 (เฉพาะการแตกตวั ครงั้ แรก และกรดแตกตวั น้อยกว่า 5%) ������ [������+] = √������������ × ������ [������+] × 100 % = ������ การแตกตวั เป็นไอออนของสารละลายเบสอ่อน สารละลายเบสอ่อนเมอ่ื ละลายน้าแลว้ จะแตกตวั ไดไ้ ม่หมด ปฏกิ ริ ยิ าการแตกตวั ของสารละลายจงึ เป็นปฏกิ ริ ยิ าผนั กลบั ได้ เชน่ เดยี วกบั ปฏกิ ริ ยิ าการแตกตวั ของสารละลายกรดออ่ น ซง่ึ สามารถเขยี นสมการอธบิ ายไดด้ งั น้ี ������������������ ↔ ������+ + ������������− ซง่ึ ปรมิ าณการแตกตวั ของสารละลายเบสอ่อน ขน้ึ อย่กู บั ค่าคงทก่ี ารแตกตวั ของสารละลายเบสออ่ น หรอื คา่ Kb สามารถคานวณไดด้ งั น้ี [������+][ ������������ −] ������������ = [������������������] [������������−]2 = ������ [������������−] = √������������ × ������ [������������−] × 100 % = ������ การแตกตวั เป็นไอออนของน้า น้าบรสิ ทุ ธนิ์ าไฟฟ้าและแตกตวั ไดน้ ้อยมาก แตเ่ ม่อื อา้ งองิ จากทฤษฎกี รด-เบส น้าถอื วา่ เป็นสารแอมโฟเทอรกิ (เป็นไดท้ งั้ กรดและเบส) เพราะสามารถรบั และใหโ้ ปรตอนแก่สารอน่ื ได้ ซง่ึ โมเลกุลของน้าสามารถแตกตวั ให้ ไฮโดรเนยี มไอออน (H3O+) และ ไฮดรอกไซดไ์ อออน (OH-) ดงั สมการ

������2������ + ������2������ ↔ ������3������+ + ������������− ������������ ท่ี ������������℃ = [������3������+][ ������������−] = 1.0 × 10−14 ซง่ึ เราสามารถคานวณค่า Ka และ Kb โดยอาศยั จาก Kw จากสมการ ������������ × ������������ = ������������ ค่า pH ของสารละลาย ในการบอกความเป็นกรด-เบส ของสารละลายตา่ ง ๆ เรานยิ มใช้ ค่า pH (Potential of Hydrogenion) ซง่ึ เป็นค่าทแ่ี สดงความเขม้ ขน้ ของไฮโดรเจนไอออน (H+) หรอื ไฮโดรเนียมไอออน (H3O+) ซง่ึ มคี ่าตงั้ แต่ 1-14 โดยค่า pH สามารถคานวณไดจ้ ากสมการ ������������ = −������������������[������+] ถา้ ค่า pH < 7 สารละลายเป็นกรด ถา้ ค่า pH = 7 สารละลายเป็นกลาง ถา้ ค่า pH > 7 สารละลายเป็นเบส อินดิเคเตอรส์ าหรบั กรด-เบส สารละลายอินดิเคเตอร์ คอื สารละลายทใ่ี ชบ้ อกความเป็นกรด-เบสของสารละลาย สว่ นใหญ่เป็นสารอนิ ทรยี ท์ ม่ี สี มบตั เิ ป็นกรดอ่อน สามารถเปลย่ี นสไี ปตามคา่ pH ของสารทต่ี อ้ งการทดสอบได้ โดยการเปลย่ี นสขี องอนิ ดเิ คเตอร์ มาจากปฏกิ ริ ยิ าการ แตกตวั ของอนิ ดเิ คเตอรใ์ นน้า ซง่ึ เป็นปฏกิ ริ ยิ าผนั กลบั ได้ สามารถเขยี นสมการการเปลย่ี นแปลงไดว้ า่ ������������������ + ������2������ ↔ ������3������+ + ������������− โดย HA และ In- จะมสี ที ต่ี ่างกนั การเปลย่ี นแปลงค่า pH หรอื ความเขม้ ขน้ ของ H3O+ จะทาใหส้ ขี องอนิ ดเิ คเตอรเ์ ปลย่ี นไป โดยอนิ ดเิ คเตอรแ์ ตล่ ะชนิดจะมชี ว่ งคา่ pH ทต่ี ่างกนั

ปฏิกิริยาสะเทิน เม่อื นาสารละลายกรดและสารละลายเบสมาผสมกนั สารละลายทงั้ ค่จู ะแตกตวั เป็นไอออน โดยไอออนบวกของเบสจะทาปฏกิ ริ ยิ ากบั ไอออนลบของกรด เมอ่ื สน้ิ สดุ ปฏกิ ริ ยิ า จะไดผ้ ลติ ภณั ฑอ์ อกมาเป็นสารละลายเกลอื และน้า เราเรยี กปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ขน้ึ น้ีว่า ปฏิกิริยาสะเทิน ตวั อย่างเช่น ������������������ + ������������������������ → ������������������������ + ������2������ สารละลายบฟั เฟอร์ สารละลายบฟั เฟอร์ คอื สารละลายกรดอ่อนหรอื สารละลายเบสออ่ นผสมกบั เกลอื ของสารละลายชนิดนนั้ หรอื สารละลายทป่ี ระกอบดว้ ยกรดออ่ น/เบสออ่ น กบั ค่กู รด-เบสของสารละลายชนิดนนั้ ซง่ึ สามารถเตรยี มไดโ้ ดยการผสมกรดอ่อน/เบสออ่ น กบั เกลอื ของสารละลายชนิดนนั้ หรอื การผสมกรดอ่อน/เบสก่อน กบั สารละลายเบสแก/่ กรดแก่ ซง่ึ จะทาใหไ้ ดเ้ กลอื ของสารละลายกรดออ่ น/เบสอ่อนทน่ี ามาผสม โดยใหก้ รดอ่อน/เบสอ่อน เหลอื อยู่ ตวั อย่างเชน่ สารละลาย CH3COOH กบั เกลอื CH3COONa สารละลายบฟั เฟอร์ มคี ุณสมบตั ใิ นการควบคมุ ค่า pH ซง่ึ กลไกในการควบคุมคา่ pH สามารถอธบิ ายไดว้ า่ สารละลายบฟั เฟอรป์ ระกอบดว้ ยโมเลกุลของกรดออ่ น (หรอื เบสออ่ น) ทแ่ี ตกตวั ไดไ้ ม่หมด กบั ไอออนของเกลอื ของกรดออ่ น (หรอื เบสอ่อน) ทแ่ี ตกตวั ไดห้ มด จากสมการ

������������3������������������������ + ������2������ ↔ ������������3������������������− + ������3������+ ������������3������������������������������ → ������������3������������������− + ������������+ ถา้ เตมิ กรด (หรอื เบส) ลงไป จะถูกสะเทนิ โดยคกู่ รด-เบสของกรดออ่ น (หรอื เบสออ่ น) ทาใหค้ า่ pH เปลย่ี นแปลงเพยี งเลก็ น้อย จากสมการ ������3������+ + ������������3������������������− → ������������3������������������������ + ������2������ คา่ pH ของสารละลายบฟั เฟอร์ สามารถอธบิ ายไดจ้ ากสมการ [������+] = ������������ [กรด] [เกลอื ] [������������−] = [เบส] ������������ [เกลอื ] การไทเทรต การไทเทรต คอื กระบวนการวเิ คราะหเ์ พอ่ื หาปรมิ าณกรดและเบสทท่ี าปฏกิ ริ ยิ าพอดกี นั ทจ่ี ดุ สมมลู ซง่ึ สามารถสงั เกตไดจ้ ากการเปลย่ี นสขี องอนิ ดเิ คเตอรท์ จ่ี ดุ ยตุ ิ (End point) โดยค่า pH ของจดุ ยุติ ขน้ึ อย่กู บั ชนดิ ของกรดและเบส กลา่ วคอื ถา้ ไทเทรตกรดแกแ่ ละเบสแก่ ค่า pH = 7 ถา้ ไทเทรตกรดแกแ่ ละเบสอ่อน คา่ pH < 7 ถา้ ไทเทรตกรดออ่ นและเบสแก่ คา่ pH > 7

ความพอดขี องการไทเทรต สามารถคานวณไดจ้ ากความเขม้ ขน้ ของสารละลายทใ่ี ชใ้ นการไทเทรต โดยใชส้ มการ ������������1������1 = ������������2������2 ซง่ึ ค่า pH จากการไทเทรต สามารถหาไดจ้ ากความเขม้ ขน้ ของผลติ ภณั ฑท์ เ่ี ป็นเกลอื เน่อื งจากสารตงั้ ตน้ ถกู ใชใ้ นการไทเทรตจนหมดแลว้ ดงั สมการ [������+] = √������������ × [เกลอิ ] ������������ [������������−] = √������������ × [เกลอื ] ������������


Like this book? You can publish your book online for free in a few minutes!
Create your own flipbook