การแตกตัวของกรดอ่อน

การแตกตัว ของกรดอ่อน

การแตกตัวของกรดออ่ น HA(aq) ↔ A-(aq) + H+(aq) หรือ HA(aq) + H2O(l) ↔ A-(aq) + H3O+(aq)

เนือ่ งจากกรดอ่อนแตกตวั เปน็ ไอออนได้เพยี งบางส่วนการคานวณความเขม้ ขน้ ของไอออนในสารละลายจงึ ต้องทราบปริมาณของกรดทแี่ ตกตัว เชน่ สารละลายกรดอ่อน HA เข้มขน้ 1.00 mol/L แตกตวั ได้ร้อย ละ 5 หมายความวา่ อย่างไร? หมายความวา่ ในสารละลายปรมิ าตร 1 L มกี รด HA อยู่ 1.00 mol เมอ่ื แตกตวั แล้วที่สมดุลจะมี A- และ H+ อยา่ งละ 0.05 mol นอกจากน้ียังมี HA เหลือยู่ 0.95 mol ดังนี้

ตัวอยา่ ง สารละลายกรดไฮโดรฟลูออริก (HF) 0.5 โมลต่อลิตร แตกตวั ให้ไฮโดรเนยี ม ไอออน (H3O) 0.02 โมลตอ่ ลิตร จงคานวณร้อยละการแตกตัวของกรด HF HF(aq) + H2O(l) ↔ F-(aq) + H3O+(aq) ร้อยละการแตกตวั ของ HF = 0.02 mol/L ×100 0.5 mol/L =4 ดงั นัน้ กรดไฮโดรฟลอู อรกิ แตกตวั รอ้ ยละ 4

คา่ คงทก่ี ารแตกตวั ของกรด จากสมการ HA(aq) + H2O(l) ↔ A-(aq) + H3O+(aq) Ka = [A−][H3O+] [HA] ค่าคงท่กี ารแตกตวั ของกรดบอกใหท้ ราบว่ากรดนนั้ แตกตวั าด้มากหรอื นอ้ ยเพียงใด โดยกรดทีม่ คี ่า Ka มากกว่าจะแตกตัวไดม้ ากกวา่ และเป็นกรดที่แรงกวา่ ซึ่งคา่ Ka และ ความแรงเป็นสมบตั เิ ฉพาะของกรดท่ไี ม่ขน้ึ กบั ความเขม้ ขน้

ตารางแสดงค่าคงท่กี ารแตกตัวของกรดบางชนดิ ที่อณุ หภูมิ 25 องศาเซลเซียส กรดทีใ่ หโ้ ปรตรอน ได้มากกวา่ 1 โปรตรอน ต่อ 1 โมเลกลุ มคี า่ คงท่ี การแตกตัวมากกวา่ 1 ค่า และคา่ คงทกี่ ารแตกตวั ขั้นแรกสงู กวา่ การแตกตัว ขน้ั ต่อไปตามลาดับเสมอ

ตวั อย่าง สารละลายกรดแอซตี กิ (CH3COOH) 0.50 โมลต่อลติ ร มีไฮโดรเนยี มไอออน (H3O+) เขม้ ข้นเทา่ ใด CH3COOH(aq) + H2O(l) ↔ CH3COO-(aq) + H3O+(aq) ความเขม้ ขน้ (mol/L) CH3COOH(aq) + H2O(l) ↔ CH3COO-(aq) + H3O+(aq) เรมิ่ ตน้ เปลย่ี นไป 0.50 - 0 0 สมดลุ -x - +x +x 0.50-x - x x Ka = [CH3COO−][H3O+] [CH3COOH]

แทนค่า 1.80 x 10-5 = (x)(x) 0.50−x (0.50 x 1.80 x 10-5) – (1.80 x 10-5) = x2 x2 + (1.80 x 10-5)x – 9.0 x 10-6 = 0 เน่ืองจากสมการน้ีอยใู่ นรูป ax2+ bx + c = 0 ซ่ึงสามารถคานวณคา่ x ไดด้ งั น้ี X = −b± b2−4ac 2a แทนคา่ a = 1 b = 1 .80 x 10-5 และ c = x – 9.0 x 10-6 X = −1.80 × 10−5± (1.80 × 10−5)2−4(1)(−0.9 ×10−6) 2(1) −1.80 × 10−5 ±(6.0 × 10−3) X = 2 X = 3.0 x 10-3 และ -3 x 10-3 โมลต่อลิตร

เมื่อแทนค่า x เท่ากบั -3 x 10-3 จะทาให้ [CH3COOH] มากกว่าความเข้มข้นเริ่มต้น ซงึ่ เป็นไปไมไ่ ด้ x จงึ มีค่าเทา่ กบั 3.0 x 10-3 โมลตอ่ ลติ ร ดงั นนั้ ความเขม้ ข้นของไฮโดรเนียมไอออนเป็น 3.0 x 10-3 โมลตอ่ ลติ ร จากการคานวณขา้ งตน้ จะเห็นวา่ ความเขม้ ขน้ ของ H3O+ 3.0 x 10-3 โมลต่อลิตร ซ่ึงนอ้ ยมากเม่ือเทียบกบั ความเขม้ ขน้ เร่ิมตน้ ของ CH3COOH 0.50 โมลต่อลิตร ดงั น้นั อาจประมาณไดว้ า่ 0.50 – x ≈ 0.50 Ka = [CH3COO−][H3O+] [CH3COOH] (x)(x) 1.80 x 10-5 = 0.50 X2 = 0.50 x 1.8 x 10-5 X = 3.0 x 10-3 คา่ x ท่ีไดจ้ ากการประมาณคา่ มีค่าเท่ากบั ค่า x ที่คานวณโดยตรงท่ีไม่มีการประมาณค่า ซ่ึงการคานวณเกี่ยวกบั การ แตกตวั ของกรดอ่อนที่มีความเขม้ ขน้ เริ่มตน้ ของกรดมากกวา่ คา่ คงที่การแตกตวั 1000 เท่า (������ > 1000) ������