กรด เบส...

โรงเรยนมหดลวทยานสรณ องคการมหาชน หนา 1

กรด เบส (สมดลไอออน)

กรด-เบส (Acid – Base) กรด เบส เปนเรองเกยวกบสมดลอยางหนง ซงสมดลดงกลาวเปนสมดลทเกดจากสารจ าพวกอเลกโทรไลต หรอทเรยกวาสารทสามารถแตกตวไดนนเอง ปฏกรยากรดเบส ทเกดขนนบวามความส าคญอยางมากในกระบวนการทางเคม และชวภาพ ในบทนจะกลาวถงค าจ ากดความของกรดเบส ความสามารถทแสดงความเปนกรด เบส ของสาร มาตราสวน pH คาคงทสมดลของกรด คาคงทสมดลของเบส และ สารละลายบฟเฟอร

1. สารละลายอเลกโทรไลตและนอนอเลกโทรไลต จากทกลาวมาขางตนพบวา สารจ าพวกกรด เบส เปนสารอเลกโทรไลต ดงนนเรามาท าความเขาใจเกยวกบสารอเลกโทรไลต และสารทไมใชอเลกโทรไลต (นอนอเลกโทรไลต) สารอเลกโทรไลต คอ สารทเมอละลายน าจะแตกตวเปนไอออนบวกและไอออนลบในสารละลาย ซงสามารถน าไฟฟาฟาได เชน โซเดยมคลอไรด เราสามารถแบงสารอเลกโทรไลตไดเปนสารอเลกโทรไลตแก (strong electrolyte) ซงเปนสารอเลกโทรไลตทสามารถแตกตวไดรอยเปอรเซนต สวนสารอเลกโทรไลตออน (weak electrolyte) เปนสารละลายทแตกตวไดเลกนอยในสารละลาย ไดแกพวก กรดออน เบสออน เปนตน สารนอนอเลกโทรไลต คอ สารทไมแตกตวเปนไอออนเมอละลายน า และเรยกสารละลายนนวาสารละลายนอนอเลกโทรไลต เชน น าตาล



H

O

H

HO

H

H

O

H

H

O

H

H

O

H

H

O

H

ตวอยางท 1 สาร 2 ชนดมสตร AB และ CD เมอละลายน าจะเกดการเปลยนแปลงดงรป a และ b ตามล าดบ สารใดนาจะเปนสารอเลกโทรไลตเพราะเหตใด

H

O

H

H

O

H

+ A-B

- C

+ D

-

H

O

H

H

O

H

a b

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

2. สารละลายกรดและสารละลายเบสกบการทดสอบเบองตน การทดสอบเบองตนของสารทมสภาพเปนกรดหรอเบสนนโดยทวไปเรานยมใชกระดาษลตมสซงกระดาษลตมสจะสามารถเปลยนสได หากสารทมสภาพเปนกรดจะเปลยนสกระดาษลตมสจากสน าเงนเปนสแดง ในขณะทสารทมความเปนเบสจะเปลยนสกระดาษลตมสจากสแดงเปนสน าเงน ดงตวอยางไฮโดรคลอรกเปนสารจ าพวกกรด เมอเราน ามาทดสอบกบกระดาษลตมส สน าเงน จะเปลยนสกระดาษลตมสเปนสแดง

HCl(g) + H2O(l) H3O+(aq) + Cl

-(aq)

ไฮโดรเนยมไอออน คลอไรดไอออน

เมอน ากระดาษลตมสสแดงมาทดสอบกบโซเดยมไฮดรอกไซดซงมสมบตเปนเบส จะเปลยนสกระดาษลตมสจากสแดงเปนสน าเงน

NaOH (s) OH-(aq) + Na

+(aq)

ไฮดรอกไซดไอออน โซเดยมไอออน

H

O

H



3. การจ าแนกประเภทของกรดเบส กรด อาจจะแบงเปนประเภทเปน 2 ประเภทใหญ ๆ คอ กรดอนทรย (organic acid) และกรดอนนทรย (inorganic acid) 3.1 กรดอนทรย สวนใหญแลวกรดอนทรยเปนกรดทประกอบดวยหมฟงกชนทประกอยดวย –COOH หรอ –SOOH อยในโมเลกล พบในธรรมชาตหรอสงมชวต 3.2 กรดอนนทรย แบงออกเปน 2 ประเภท - กรดไฮโดร คอ กรดทมธาตไฮโดรเจนและธาตอโลหะหรอกลมธาต เชน HCl HCN และ H2S - กรดออกซหรอกรดออกโซ กรดทประกอบดวยธาตไฮโดรเจน ออกซเจนและธาตอน ๆ เชน H2SO4 และ HNO3 เปนตน เบส อาจแบงออกเปน 2 ประเภทเชนเดยวกบกรดดงน เบสอนทรย สวนใหญแลวประกอบดวยหม –NH2 อยในโมเลกลเชน –CH3 –NH2 C2H5NH2 เปนตน เบสอนนทรย เปนเบสทเกดจากธาตโลหะกบหม OH- เชน NaOH และ KOH เปนตน 4. นยามกรด-เบส

ลกษณะความเปนกรด เบสไดมนกวทยาศาสตรหลายทานใหค านยามไวแตกตางกนไป คนแรกทนยามกรดและเบสกคอ รอเบรต บอยล ซงรอเบรต บอยล (1680) ใหนยามกรดและเบสวา กรดละลายสารไดหลายชนด เปลยนสยอมของสยอมธรรมชาต และเมอท าปฏกรยากบดาง (เบส) จะเสยสภาพความเปนกรด ตอมามมนกวทยาศาสตรไดใหค านยามของกรดเบสไว

มากมาย แตมสามทานทนกเรยนควรจะทราบคอ นยามของอารเรเนยส นยามของเบรนสเตด-ลาวร และนยามของลวอส

4.1 นยามของสวนเต เอากสต อารเรเนยส (1887) คอ กรดเปนสารอเลกโทรไลตทละลายน าแลวแตกตวใหไฮโดรเจนไอออนหรอโปรตอน (H+) และเบสเปนสารอเลกโทรไลตทละลายน าแลวแตกตวใหโฮดรอกไซดไอออน (OH-) ดงตวอยางทแสดง เมอ HA อยในสารละลายจะแตกตวได H+ และ A- ดงนนสาร HA จงมสมบตเปนกรดตามนยามของอารเรเนยส ตวอยางกรดของอารเรเนยสไดแก กรดไฮโดรคลอรก กรดแอซตก เปนตน

กรด HA (aq) H+(aq) + A-(aq) เชน HCl (aq) H+(aq) + Cl-(aq)

CH3COOH (aq) CH3COO-(aq) + H+(aq)



และเมอน า MOH มาละลายกบน าพบวาสามารถแตกตวให OH- ดงนน เบส MOH(aq) M+(aq) + OH-(aq) เชน NaOH(aq) Na+(aq) + OH-(aq) เมอกรดและเบสตามนยามของอารเรเนยสท าปฏกรยากนเกดปฏกรยาสะเทนไดผลผลตเปน

เกลอและน า โดยทเกลอทเกดขนคอสารประกอบไอออนทประกอบดวยไอออนบวกและไอออนลบซงไมใช H+ และ OH-

เชน HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l) กรด เบส เกลอ น า ขอจ ากด ของอารเรเนยส คอสารทเปนกรดหรอเบสจะตองละลายในน าเทานน ถาไม

ละลายในน าหรอละลายในตวท าละลายอนจะไมจดวาเปนกรดหรอเบส และไมสามารถอธบายโมเลกลทไมม H+ หรอ OH- ได

ตวอยางท 2 จากนยามของอารเรเนยส จงจ าแนกสารใดวาเปนกรด เบสหรอเกลอ และหากเปนเกลอใหระบดวยวาเกดจากกรดและเบสชนดใด

HCN = …………………………………………… H2SO4 = …………………………………………. HNO3 = ………………………………………….. Ca(OH)2 = ………………………………………… CH3COONH4 = …………………………………………… KBr = …………………………………………… HF = …………………………………………… ZnI2 = …………………………………………… Li2SO4 = …………………………………………… CH3COOH = …………………………………………… Ca(NO3)2 = ……………………………………………

4.2 นยามของ โยฮนเนส นโคเลาส เบรนสเตด (Johannes Nicolaus Bronsted) และ ทอมส มารตน ลาวล (Thomas Martin Lawry) กลาววากรดคอสารทใหโปรตอน และเบสคอสารทรบโปรตอน ตวอยางเชน เมอ HCl ท าปฏกรยากบ H2O พบวา HCl ใหโปรตอนกบ H2O เกดเปน H3O

+



และ Cl- ดงนน HCl จงท าหนาทเปนกรด และ H2O ท าหนาทเปนเบสตามนยามของเบรนสเตด-ลาวล HCl(aq) + H2O(l) H3O

+(aq) + Cl-(aq) กรด เบส

เมอพจารณา HCl กบ NH3 พบวา HCl ให H+ แก NH3 ดงนน HCl ท าหนาทเปนกรดในขณะท NH3 ท าหนาทเปนเบส HCl(aq) + NH3(aq) NH4

+(aq) + Cl-(aq) กรด เบส คกรด-เบส เมอกรดมการใหโปรตอนไปแลวสวนของกรดทเหลอเรยกวา คเบส (conjugate base) ของกรด จะท าหนาทเปนเบส หรอกลาวคอ คเบสของกรดบรอนสเตดคอโมเลกลหรอไอออนทเหลออยหลงจากกรดเสยโปรตอนไปแลว ในทางตรงขามเมอเบสรบโปรตอนแลวจะไดคกรด (conjugate acid) ของเบสซงท าหนาทเปนกรดกคอสารผลตภณฑของเบสทไดรบโปรตอน ดงนนกรดเบรนสเตดทกตวมคเบส และเบสเบรนสเตดทกตวมคกรด พจารณาสมการตอไปน คกรด-เบส NH3(aq) + H2O(l) NH4

+(aq) + OH-(aq) เบส กรด กรด เบส คกรด-เบส

จากสมการเรยก OH- วาเปนคเบสของ H2O และเรยก H2O วาเปนคกรดของ OH- NH4

+ วาเปนคกรดของ NH3 และ NH3 เปนคเบส NH4+

ตวอยางท 3 จงตอบค าถามตอไปน HNO3 (aq) + F- (aq) HF (aq) + NO3

-(aq)

NO3- เปน……………ของ HNO3 และ HF เปน……………ของ F-

HF ท าหนาทเปน ……………และ NO3- ท าหนาทเปน ……………

คกรดเบสไดแก………………………………………………………………



ตวอยางท 4 จงเขยนคเบสของ H2S HCN และ OH- ตามล าดบ …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………… ตวอยางท 5 จงเขยนคกรดของ C5H5N CO3

2- และ Br- ตามล าดบ …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………

จากการพจารณานยามความเปนกรด เบสขางตนจะเหนไดวา หากโมเลกลดงกลาวไมมโปรตรอนจะไมสามารถอธบายไดวาโมเลกลดงกลาวเปนกรดหรอเบสได และสารบางตวเชน BCl3 สามารถท าหนาทเปนกรดไดทงๆ ทไมมโปรตอนอยในโมเลกลซงอธบายโดยทฤษฎของเบรนเสด-ลาวลไมได ดงนนลวอส จงนยามความเปนกรดเบสโดยอาศยการรบและการใหคอเลกตรอน โดยกลาวไววา กรดลวอสคอสารทรบคอเลกตรอน และเบสลวอสคอสารทใหคอเลกตรอน ดงตวอยางตอไปน OH- มคอเลกตรอนและใหคอเลกตรอนแก H+ ดงนน OH- จงท าหนาทเปนเบส และ H+ ท าหนาทเปนกรด

กรดลวอส เบสลวอส

NB

F

F F

B

F

NH3

F

F

H

H

H

เบสลวอส กรดลวอส

H O HH

O

H



ตวอยางท 6 จากนยามของลวอสจงจ าแนกกรดเบสตอไปน

AlCl3 = …………………………………………… I- = …………………………………………… Zn2+ = …………………………………………… Zn2+ + 4 NH3 Zn(NH3)4

2+

…… ……

BF3 + F- BF4-

....... .......

5. การแตกตวของกรดและเบส สารละลายกรดและเบสจดเปนสารละลายอเลกโทรไลต ส าหรบกรดหรอเบสทเปนอเลก

โทรไลตแกเรยกวา กรดแกหรอเบสแก สวนกรดหรอเบสทเปนเลกโทรไลตออนเรยกวากรดออนเบสออน ตามล าดบ วธการพจารณากรดและเบสทแกกวามวธการพจารณาเปรยบเทยบไดสองวธคอ 1) เปรยบเทยบจากรอยละการแตกตวเปนไอออนในตวท าละลายชนดเดยวกน 2) เปรยบเทยบจากโครงสรางโมเลกลของกรดและเบส

5.1 การแตกตวของกรดแกและเบสแก กรดแกและเบสแกเปนสารอเลกโทรไลตแกทสามารถแตกตวเปนไอออนไดมากหรอแตกตวเปนไอออนไดอยางสมบรณ 100% จงเกดปฏกรยาไปขางหนาเพยงอยางเดยว ตวอยางกรดแกแบสแกทพบกนโดยทวไปแสดงดงตารางท 1 ซงกรดและเบสเหลานสามารถแตกตวได 100% กรดแกไดแกกรดเฮไลด และกรดออกซบางชนด สวนเบสแก เปนเบสจ าพวกไฮรดรอกไซดของหม 1A และ หม 2A บางตว

ตารางท 1 กรดแกและเบสแกทวไป กรดแก (Strong acid) เบสแก (Strong base)

HCl HNO3 LiOH HBr HClO3 NaOH HI HClO4 KOH Ca(OH)2

H2SO4 RbOH Sr(OH)2 CsOH Ba(OH)2



ตวอยางท 7 จงค านวณความเขมขนของ Ca2+ และ OH- ในสารละลาย Ca(OH)2 เขมขน 0.030 M วธท า จากทกลาวมาขางตนพบวากรดแกเบสแกสามารถแตกตวไดรอยเปอรเซนตในน า ดงนนจงไดวา เขยนสมการเคมทเกดขน เบสแก Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH- Initial 0.030 0.000 0.000 Change -0.030 +0.030 +0.060 Final 0.000 0.030 0.060

จะไดความเขมขนของ Ca2+ 0.030 M และ OH- 0.060 M

ตวอยางท 8 การแตกตวของเบส Ca(OH)2 เขมขน 0.100 mol/dm3 ปรมาตร 100 cm3 จะม OH- กโมล ถาเตมน าใหมปรมาตรเปน 400 cm3 ความเขมขนของ OH- จะเปนเทาใด …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

5.2 การแตกตวของกรดออนและเบสออน กรดออนและเบสออนจดเปนสารอเลกโทรไลต

แบบออน ซงการแตกตวจะเปนแบบผนกลบไดโดยทวไปนยมจะบอกการแตกตวของกรด เบสจ าพวกนเปนรอยละ เชน HA เปนกรดออนทแตกตวเปนไอออนไมหมด และมภาวะสมดลเกดขนดงน

HA(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + A

-(aq)

เราสามารถหารอยละการแตกตวไดจากความสมพนธดงน

รอยละการแตกตวของกรด = 100

ตวอยางท 9 สารละลายกรด HB เขมขน 0.200 mol/dm3 แตกตวไดเพยง 0.0500 mol/dm3 จงค านวณหาปรมาณการแตกตวเปนรอยละเทาใด …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

จ านวนโมลของกรดทแตกตว จ านวนโมลของกรดทงหมด



เราสามารถเปรยบเทยบความแรงของกรดออนไดโดยใชรอยละการแตกตวในสารละลายความเขมขนเดยวกนโดยเทยบรอยละการแตกตว หากรอยละการแตกตวมากแสดงวาปฏกรยาเกดไปขางหนาไดดมความเปนกรดทแรง

ตวอยางท 10 จากเปอรเซนตการแตกตวของกรดเหลาน จงเรยงล าดบความแรงของกรดทงสามชนด จากมากไปหานอย HSO4

-(aq) + H2O(l) SO42-(aq) + H3O

+(aq) แตกตวเปนไอออน 29% HNO2(aq) + H2O(l) NO2

-(aq) + H3O+(aq) แตกตวเปนไอออน 6.5%

CH3COOH(aq) + H2O(l) CH3COO-(aq) + H3O+(aq) แตกตวเปนไอออน 1.3%

ค าตอบ ล าดบความแรงของกรดคอ ……………………………………………………..

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

6. ความแรงของกรดกบโครงสรางโมเลกล จากหวขอทผานมาเราสามารถหาความแรงของกรดไดจากเปอรเซนตการแตกตว

นอกจากนเราสามารถท านายความแรงของกรดไดจากโครงสรางโมเลกลของสารโดยควบคมปจจยตางๆ ทมผลตอความเขมขนใหคงทเชน ความเขมขน ตวท าละลาย อณหภม และความเขมขนของสารใหเหมอนกน แลวพจารณาสตรโครงสรางทได

การเปรยบเทยบจากโครงสรางโมเลกลพจาณาจากความสามารถในการใหโปรตอนและรบโปรตอน ถาใหโปรตอนไดงายแสดงวาสารนนเปนกรดทแรง และหากสารใดรบโปรตอนไดดแสดงวาสารนนมความเปนเบสสง ในการพจาณาแยกพจารณาเปนกรดไฮโดรและ กรดออกซ ดงน

6.1 กรดไฮโดร คอกรดทมสตรทวไป HX โดยท X คอเฮโลเจนทเกดเปนกรดไบนาร เรยกกรดจ าพวกนวากรดไฮโดรแฮรก กรดจ าพวกนหากเราพจารณาทคาอเลกโทรเนกาตวตระหวาง X กบ H พบวา F ซงเปนโมเลกลทมคา EN สงทสดเมอเปรบยเทยบกบ Cl Br และ I นาจะเปนกรดทแรงทสด แตพบวาเปนกรดออน แตพบวาปจจยทมอทธพลมากกวาซงสามารถอธบายความแรงของกรดไฮโดรไดแกความแขงแรงของพนธะ (บอนดเอนทาลป) ซงแสดงดงตารางท 2

ตารางท 2 ความแขงแรงของพนธะหรอบอนดเอนทาลปส าหรบไฮโดรเจนเฮไลด และความแขงแรงของกรดไฮโดร

พนธะ บอนดเอนทาลป (kJ/mol) ความแรงของกรด H-F 568.2 ออน H-Cl 431.9 แก



พนธะ บอนดเอนทาลป (kJ/mol) ความแรงของกรด H-Br 366.1 แก H-I 298.3 แก

6.2 กรดออกซ คอ กรดทมสตทวไป OmE(OH)n ซง E เปนอะตอมกลาง หากสตรโครงสรางเดยวกนแตอะตอมกลางตางกนความแรงของกรดขนอยกบสภาพทางไฟฟา (Inductive effect) สตรโครงสรางลวอสโดยทวไปคอ

E O H

เราสามารถเปรยบเทยบกรดออกซออกเปนสองกลมในการพจารณาคอ กรดออกซทมอะตอมกลางตางกน และกรดออกซทมอะตอมกลางเหมอนกนแตมกลมขางเคยงตางกน

1) กรดออกซทมอะตอมกลางตางกน แตเปนธาตในหมเดยวกนและมเลขออกซเดชน เทากน ความเปนกรดเพมขนตามคาอเลกโทรเนกาตวตของอะตอมกลางทเพมมากขน เชน HClO3 และ HBrO3 โดย Cl มอเลกโทรเนกาตวตมากกวา Cl ดงนนความแรงของกรดคอ HClO3 > HBrO3 และเราสามารถเปรยบเทยบความเปนกรด HOI HOBr และ HOCl โดยเปรยบเทยบคา Electronegativity ไดดงน

2) กรดออกซทมอะตอมกลางเหมอนกนแตมกลมขางเคยงตางกน ความแรงของความเปน

กรดขนอยกบเลขออกซเดชน เนองจากออกซเจนเพมมากขนท าใหดงอเลกตรอนจากอะตอมกลางไปมาก สงผลใหอะตอมกลางดงอเลกตรอนสงสงผลใหความแขงแรงของพนธะระหวาง OH นอยลงจงมความเปนกรดสงดงรป



ตวอยางท 11 จงวาดรปโครงสรางโมเลกลของกรดตอไปน HIO4, HBrO4, และ HClO4 พรอมทงเปรยบเทยบความแรงของกรดทง 3 ชนดวาชนดใดแรงกวากน ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….

ตวอยางท 12 จงวาดโครงสรางของกรด H3PO4, H2SO4 และ HClO4 พรอมทงเรยงล าดบความแรงของกรด โดยใหเหตผลประกอบดวย ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. 7. ความแรงของกรดแกทแตกตวรอยเปอรเซนต

เนองจากกรดแกแตกตวไดรอยเปอรเซนตในน าเราจงไมสามารถเปรยบเทยบความเปนกรดของกรดแกไดเมอใชน าเปนตวท าละลาย แตการเปรยบเทยบกรดทแตกตวได 100% ในน าเราสามารถพจารณาการแตกตวไดวากรดใดมความเปนกรดมากกวากนโดยเปลยนตวท าละลาย ปรากฏการณทตวท าละลายไมสามารถบอกความแตกตางของความแรงของกรดไดเรยกวา ปรากฏการณการปรบระดบ (leveling effect) และตวท าละลายตวนนจะเรยกวาตวท าละลายทใหปรากฏการณการปรบระดบ (leveling solvent) เชน ตวอยางท 13

HClO4 + H2O H3O+ + ClO4

- HNO3 + H2O H3O

+ + NO3-

กรดใดแกกวากนเมออยในน า………………… Leveling solvent คอ H2O



Leveling solvent ท าหนาทเปน เบส สารทท าหนาทแบงแยกความแตกตางระหวางความแรงของกรดหรอเบสไดจะเรยกสารนน

วา ตวท าละลายทแยกความแตกตาง (Differentiating solvent) จากภาพหากเราใชน าเปนตวท าละลายเราจะไมสามารถแยกกรด HClO4 และ H2SO4 ออก

จากกนไดแตเมอเราเปลยนตวท าละลายเปน HOAC จะสามารถบอกไดวากรด HClO4 เปนกรดทแรงกวา H2SO4 ตวอยางระดบความแรงของกรดแกเปนดงน

HClO4 > H2SO4 > HI > HCl > HBr > HNO3 แตตองระลกไวเสมอวาหากกรดเหลานอยในสารละลายทเปนน าจะไมสามารถเปรยบเทยบความแรงของกรดเหลานได

ก าหนด pH Range possible in different solvents

ตวอยางท 14 จงบอกวธการทสามารถเปรยบเทยบความแรงของกรดตอไปน HClO4, HCl, HNO3, H2SO4 และกรดตอไปนกรดไดเปนกรดทแรงกวากนเมอใชวธดงกลาว …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



8. คาคงทการแตกตว กรดออนสามารถเกดภาวะสมดลไดดงน น เราสามารถเขยนภาวะสมดลของกรดไดเชนเดยวกบภาวะสมดลอนๆ ไดดงน

HA(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + A-(aq)

O][HA][H

]][AO[HK

2

3

ในสารละลายมน าอยปรมาณมากเมอเปรยบเทยบกบปรมาณของตวละลาย จงถอวาความเขมขนของน าคงท จดเปนรปใหมจะได

[HA]

]][AO[HO]K[HK 3

2a

คาคงทสมดลของปฏกรยาจะบอกวาปฏกรยาไปขางหนามากนอยเพยงใดกรดทมคา Ka สงแสดงวาแตกตวเปนไอออนไดมากกวากรดทมคา Ka ต า ดงนนคา Ka สามารถบอกความเปนกรดของสารไดในท านองเดยวกบเปอรเซนตการแตกตว

การแตกตวของกรดบางชนดสามารถแตกตวไดหลายครงจงมคา Ka ไดหลายคาเชน Phosphoric acid (H3PO4) ซงมคาคงทของการแตกตว (Ka) สามคา คอ การแตกตวครงท 1

H3PO4(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + H2PO4

-(aq)

]PO[H

]PO][HO[HK

43

-

423

a1

= 7.5 10-3

การแตกตวครงท 2 H2PO4

-(aq) + H2O(l) H3O

+(aq) + HPO4

2-(aq)

]PO[H

]][HPOO[HK

-

42

-2

43

a2

= 6.2 10-8

การแตกตวครงท 3 HPO4

-(aq) + H2O(l) H3O

+(aq) + PO4

3-(aq)

][HPO

]][POO[HK

-2

4

-3

43

a3

= 4.8 10-13

จะเหนไดวากรดบางชนดสามารถแตกตวไดหลายครงเรยกกรดจ าพวกนวา polyprotic acid การแตกตวของกรดตวแรกซงไดคา Ka จะมคามากกวาการแตกตวครงทสองและครงทสาม ซงแสดงใหเหนวากรด polyprotic จะแตกตวงายในครงแรก แตจะแตกตวครงทสองและครงทสามไดนอยลงในการแบงชนดของกรดอาจแบงตามลกษณะการแตกตวไดดงตอไปน

1) กรดทแตกตวเพยงครงเดยว เราเรยกวากรด Monoprotic acid เชน HCl, HBr, CH3COOH เปนตน



2) กรดทแตกตวสองครง เรยกวา Diprotic acid เชน H2SO4, H2CO3 เปนตน 3) กรดทสามารถแตกตวไดสามครง เรยกวา Triprotic acid เชน H3PO4 เปนตน จากทกลาวมาขางตนเราสามารถเปรยบเทยบความเปนกรดไดโดยเทยบคา Ka ซงจะบอก

ความสามารถของการแตกตวของกรด หากคา Ka มากแสดงวาเปนกรดแกและถาคา Ka นอยแสดงวาเปนกรดออน กรดออนหากน ามาเจอจางจะสงผลตอเปอรเซนตการแตกตวแตจะไมสงผลตอคา Ka

ตารางท 3 คาคงทการแตกตวของกรดทแตกตวไดครงเดยวบางชนด

Common Name Formula Ka

Acetic Acid CH3COOH 1.75 x 10-5 Ammonium Ion NH4

+ 5.60 x 10-10 Anilinium Ion C6H5NH3

+ 2.54 x 10-5 Benzoic Acid C6H5COOH 6.31 x 10-5 Chloroacetic Acid CH2ClCOOH 1.36 x 10-3 Cyanic Acid HOCN 3.54 x 10-4 Dichloroacetic Acid CHCl2COOH 5.68 x 10-2 Dimethylammonium Ion (H3C)2NH2

+ 1.82 x 10-11 Formic Acid HCOOH 1.86 x 10-4 Hydrazoic Acid HN3 2.37 x 10-5 Hydrazinium Ion H2NNH3

+ 1.03 x 10-8 Hydrocyanic Acid HCN 5.85 x 10-10 Hydrofluoric Acid HF 6.94 x 10-4 Hydroxylammonium Ion HONH3

+ 1.12 x 10-6 Hypochlorous Acid HClO 2.81 x 10-8 Imidazolium Ion C3H3NNH2

+ 1.02 x 10-7 Lactic Acid H3CCHOHCOOH 1.37 x 10-4 Methylammonium Ion H3CNH3

+ 2.39 x 10-11 Ethanolammonium Ion HOCH2CH2NH3

+ 3.17 x 10-10 Nitrous Acid HNO2 5.98 x 10-4 Pyridinium Ion C5H5NH+ 6.80 x 10-6 Trimethylammonium Ion (H3C)3NH+ 1.72 x 10-10



ตวอยางท 15 จงใชขอมลจากตารางท 3 เปรยบเทยบความแรงของของกรดตอไปน HCN, Lactic acid, HNO2, และ HN3 …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

หากพจารณาความเปนกรดเบสจากการแตกตวตามคกรดเบสตามนยามของเบรนสเตดและลาวลระหวาง HA กบ H2O ซงเขยนความสมพนธไดดงน

HA (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + A- (aq)

เมอพจารณาปฏกรยาทด าเนนไปขางหนา หาก HA แตกตวไปขางหนาไดมาก ดงนนปรมาณของ H3O

+ และ A- จะมปรมาณมาก แสดงใหเหนวา HA ใหโปรตอนไดด และ H2O รบโปรตอนไดดและ เมอพจารณาปฏกรยาทเกดผนกลบจะเหนไดวา A- รบโปรตอนจาก H3O

+ ไดนอยและ H3O

+ ใหโปรตอนไดนอยดวย A- จงเปนเบสทออนกวา H2O และ H3O+ เปนกรดออนกวา HA

ดงนนสรปไดวา กรดแกจะใหคเบสทเปนเบสออน และ เบสแกจะใหคกรดทเปนกรดออน ตารางท 4 ความสมพนธของคกรดเบสบางชนด



ตวอยางท 16 ก าหนดใหความเปนกรดจากแกไปออนในเบส OH- คอ NH4+ > H2O > NH3

จงเขยนสมการแสดงปฏกรยากรด-เบส ตามนยามของเบรนสเตด-ลาวรและเปรยบเทยบความแรงของคเบสของกรดทงสาม …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 17 ก าหนดคา Ka ของปฏกรยากรด-เบส ดงน HF + H2O H3O

+ + F- Ka = 6.7 10-4 HCN + H2O H3O

+ + CN- Ka = 4.0 10-10 CH3COOH + H2O H3O

+ + CH3COO- Ka = 1.8 10-5 จงเปรยบเทยบล าดบความแรงของกรดและความแรงของคเบสของกรดนน …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ส าหรบคาคงทสมดลของเบสคดในท านองเดยวกบคาคงทของกรดสามารถพสจนได

ดงตอไปน

BOH(aq) B+(aq) + OH-(aq)

[BOH]

]][OH[BK b

จากความสมพนธระหวางกรดกบเบส หากสารใดมความเปนกรดมากแสดงวาเปนสารทมความเปนเบสนอยในทางกลบกน หากสารใดมความเปนเบสมากแสดงวาเปนสารทมความเปนกรดนอย สวนเบสนนเราสามารถแบงประเภทตามจ านวน OH- ดงน

เบสทม OH- หมเดยว ไดแก NaOH, LiOH, และ NH4OH เปนตน เบสทม OH- สองหม ไดแก Ca(OH)2,และ Mg(OH)2 เปนตน เบสทม OH- สามหม ไดแก Al(OH)3, และ Fe(OH)3 เปนตน



ตารางท 5 คาคงทของเบสบางชนด

Common Name Formula Kb

Amonia NH3 1.8 x 10-5 Aniline C6H5NH2 4.27 x 10-10 Dimethylamine (CH3)2NH 5.41 x 10-4 Ethylamine CH3CH2NH2 4.71 x 10-4 Hydroxylamine NH2OH 1.1 x 10-8 Methylamine CH3NH2 4.2 x 10-4 Pyridine C5H5N 1.7 x 10-9 Trimethylamine (CH3)3N 6.45 x 10-5

9. สารแอมโฟเทอรก สารบางชนดสามารถท าหนาทไดทงกรดและเบส นนคอสามารถใหและรบโปรตอนได

นนเอง ซงเราเรยกสารชนดนวา สารแอมโฟเทอรก (Amphoteric species) หรอเรยกอกชอหนงวาสารจ าพวกแอมฟโพรตก (Amphiprotic species) ดงตวอยางเชนน า สามารถรบโปรตอนกลายเปน H3O

+ และสามารถท าหนาทใหโปรตอนกลายเปน OH- เปนตน H3O

+

H2O OH

-

NH4+

NH3

NH2-

S2-

HS-

H2S

ตวอยางท 18 จงพจารณาสารตอไปน สารใดท าหนาทเปนสารแอมโฟเทอรก H2CO3 HSO4

- CO32- NO3

- HCO3-

HCl ClO4

- HCN H2PO4- SO4

2-

ค าตอบ สารแอมโฟเทอรก คอ……………………………………………………….

…………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………….



10. การค านวณการแตกตวของกรด-เบส (Ka และ Kb) เราสามารถค านวณหาคาคงทของกรดไดโดยใชหลกการเดยวกบการหาคาคงทสมดลทวไปโดยมหลกการค านวณดงน ตวอยาง มกรดออน HA เขมขน N mol/L ซงมปฏกรยาดงน

HA (aq) H+ (aq) + A- (aq) และมคาคงทของการแตกตวของกรดออนเทากบ

Ka จงหาความเขมขน H+ เทาไร วธคด

HA(aq) H+ (aq) + A

- (aq)

Initial (I) : N 0 0

Change (C) : -X +X + X

Equilibrium (E): (N-X) X X

เราเขยนความสมพนธไดดงน XN

XK a

2][

ในการค านวณนนเราสามารถทจะตด X ในสวนของ (N-X) ไดกตอเมอการแตกตวของ

สารตงตนนอยมากๆ โดยอาจพจารณาไดโดย หากอตราสวนความเขมขนของสารตงตน (Ca) ตอคาคงทการแตกตว (Ka) มากกวา 1000 (Ca/Ka > 1000) หรอรอยละการแตกตวนอยกวา 5 เราจะสามารถตด X ออกได เพราะเนองจาก N มคามากกวา X มาก ๆ ดงนน X จงสามารถตดออกจากสมการได

ตวอยางท 19 กรดโมโนโปรตกชนดหนงแตกตวได 3.40% สารละลายกรดนเขมขน 1.00 mol/dm3 จะมความเขมขนของ H+ ไอออนเทาไร …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 20 กรดแอซตก (CH3COOH) แตกตวได 1.30% ทอณหภมปกต สารละลายกรดเขมขน 0.100 mol/dm3 จะแตกตวใหไฮโดรเนยมไอออนและแอซเตไอออนก mol/dm3 และมจ านวนโมลของกรดแอซตกทไมแตกตวอยในสารละลายกโมล …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



ตวอยางท 21 กรดฟอรมก (HCOOH) เขมขน 0.600 mol/dm3 แตกตวได 1.80% จงค านวณหาความเขมขนของแตละสารทภาวะสมดล …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 22 จงค านวณหาความเขมขน H3O+ ของสารละลายกรดแอซตกทมความเขมขน 0.500

mol/dm3 ก าหนดใหคา Ka ของกรดแอซตกเทากบ 1.80 10-5 mol/dm3 …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 23 กรดออน (HA) เขมขน 0.0100 mol/dm3 แตกตวไดรอยละ 2.0 จงหาคาคงทสมดลของกรดนมคาเทาใด …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 24 สารละลายแอมโมเนย เขมขน 0.0200 mol/dm3 จะมความเขมขนของ OH- เทาใด ก าหนด Kb ของ NH3 เทากบ 1.80 10-5 …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



ตวอยางท 25 กรด CH3COOH เขมขน 0.500 mol/dm3 มคา Ka เทากบ 1.80 10-5 จะม % การแตกตวเทาใด จงแสดงวธการค านวณ …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 26 ถาคาคงทไอออนไนเซชนของ NH4OH = 1.80 10-5 จงค านวณหารอยละการแตกตวของ NH4OH เขมขน 0.200 mol/dm3 …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

หากพจารณากรด CH3COOH ซงมคาคงทการแตกตว Ka เทากบ 1.80 x 10-5 ทความเขมขน 0.500 M และ 0.100 M พบวาทความเขมขน 0.500 M จะมเปอรเซนตการแตกตวเทากบ 0.60 เปอรเซนต และทความเขมขน 0.100 M มเปอรเซนตการแตกตว 1.30 เปอรเซนต สรปไดวา “ยงเจอจางเทาใด กยงมเปอรเซนตการแตกตวมากขน” 11. การแตกตวเปนไอออนของน า น าเปนอเลกโทรไลตออนมาก คอ แตกตวไดนอยจงวดดวยเครองตรวจการน าไฟฟาธรรมดาไมได น าแตละชนดจะน าไฟฟาไดตางกนเนองจากมสารอนเจอปนอยไมเทากน น าเปนสารอเลกโทรไลตทแตกตวไดเอง เปนไดทงกรดและเบส ซงปรากฏการณทแตกตวไดเองนจะเรยกวา autoprotolysis หรอ self-ionization

H2O (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + OH- (aq)

หรออาจเขยนไดอกแบบหนงวา

2H2O (l) H3O+ (aq) + OH- (aq)

คาคงทสมดลคอ

O]O][H[H

]][OHO[HK

22

3



]][OHO[HO]O][HK[H 322

]][OHO[HK 3w

คา Kw เปนคาคงท ผลคณของไอออนของน าและจากการทดลองพบวามคา 1.0 10-14 คา Kw ทเราใชในการค านวณโดยทวไปจะคดท 25OC แตในความเปนจรงเราทราบกนแลววาคาคงทสมดลเปลยนเมออณหภมเปลยน ดงนนคา Kw จงมคาตามอณหภมเชนกน คา Kw แสดงดงตารางท 6

ตารางท 6 คา Kw ทอณหภมตางๆ Temperature (OC) Kw

0 1.1 10-15 10 2.9 10-15 25 1.0 10-14 37 2.4 10-14 45 4.0 10-14 60 9.6 10-14

แลวความเขมขนของ [H3O+] และ [OH-] ในน าบรสทธท 25 OC มคาเทาไร ?

เกรดความร นกเรยนคดวาน าบรสทธจะมความเขมขนเทาไร ลองมาคดดกนนะครบ!

จากน า 1000 cm3 มมวล 1000 กรม คดเปนจ านวนโมล 55.5mol18.0g/mol

1000g

ความเขมขนของน าบรสทธ = 55.5 mol/L

ในสารละลายทมน าเปนตวท าละลาย จะมทงไฮโดรเนยมไอออนและไฮดรอกไซดไอออนรวมอยดวยกนภายในสารละลาย เมอความเขมขนของไอออนหนงเพมขน ความเขมขนอกไอออนหนงจะลดลง แตผลคณของไอออนทงสอง ([H3O

+][OH-]) จะมคาเทากบ Kw หรอเทากบ 1.0 10-14 ท 25OC เสมอ



เปรยบเทยบความเขมขนของ H3O

+ และ OH- กบความเปนกรด เบสของสารละลาย

ตวอยางท 27 น ามความเขมขน H3O+ ไออออนเทากบ 1.0 10-7 mol/dm3 ถาเตมกรดลงไปปรมาณ

หนงและสมมตวาทภาวะสมดล ความเขมขนของ H3O+ ไอออนเปน 1.0 10-4 mol/dm3 จงหาความ

เขมขนของ OH- ในสารละลาย …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 28 สารละลายม H3O+ ไอออน เขมขน 1.0 10-4 mol/dm3 จงหาความเขมขนของ OH-

ไอออน …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 29 ถาละลายกาซ HCl หนก 3.65 กรม ลงในน าและสารละลายมปรมาตร 5.00 dm3 จงหาความเขมขนของ H3O

+ ไอออนและ OH- ไอออนในสารละลายน (H = 1.0, Cl = 35.5) …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



12. ความสมพนธระหวาง Ka, Kb และ Kw

จาก 2H2O (l) H3O+ (aq) + OH- (aq)

เขยนความสมพนธไดดงน Kw = [H3O

+][OH-]

ให HA และ A- เปนคกรด-เบส เมออยในน าจะแตกตวดงน HA (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + A-(aq) Ka --- 1 A- (aq) + H2O (l) HA (aq) + OH- (aq) Kb --- 2 สมการท 1 + 2 จะได

H2O (l) + H2O(l) H3O+ (aq) + OH- (aq)

ซงจะได Kw = KaKb

พบวาความสมพนธระหวางของ Kw คอ ผลคณของ Ka และ Kb นนเอง ดงนนหากเราไมทราบคา K ตวใดตวหนง แตถาเราทราบคา อกสองคาเรากสามารถหาคาทเหลอไดจากความสมพนธขางตน ตวอยางท 30 จากปฏกรยาการแตกตวของกรดแอซตก (CH3COOH) คา Ka = 1.80 10-5 จงหาคา Kb ของคเบสของกรดน …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 31 สารละลายกรด CH3COOH, HF, HClO และ HNO2 ความเขมขนเทากนและมคา Ka ตามล าดบดงน 1.75 x 10-5, 6.94 x 10-4, 2.81 x 10-8 และ 5.98 x 10-4 จงเรยงล าดบจากคา Ka มากไปนอย …………………………………………………………… กรดชนดใดมความเปนกรดสงใหเรยงล าดบจากมากไปนอย…………………………………… จงเรยงล าดบความเปนเบสจากมากไปนอย……………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………



13. กรดทแตกตวหลายครง กรดแตกตวหลายครงคอกรดทสามารถแตกตวใหโปรตอนไดหลายครงหรอมโปรตอนมากกวาหนงตวทสามารถแตกตวได ตวอยางเชน H2CO3, H2S, H3PO4, H2SO4 เปนตน ดงนนจงมคาคงทการแตกตวไดหลายคา ตวอยางเชนกรด H2S

H2S (aq) H+ (aq) + HS- (aq) Ka1 = 1.1 10-7 HS- (aq) H+ (aq) + S2-(aq) Ka2 = 1.0 10-14

โดยทวไปคา Ka1 จะมากกวา Ka2 ประมาณ 103 ถง 107 ตวอยางท 32 สารละลายอมตวของแกส H2S ในน าท 25OC มความเขมขน 0.100 M จงค านวณหาความเขมขนของ H+ HS- และ S2- ก าหนดให Ka1 = 1.1 10-7 และ Ka2 = 1.0 10-14 …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ค าถามชวนคด หากโจทยอยากทราบความเขมขนเฉพาะ H+ และ S2- สามารถค านวณจากการแตกตวเพยงครงเดยวโดยรวมสมการการแตกตวทงสองไดหรอไมเพราะเหตใด จงพสจน …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



14. pH, pOH ของสารละลาย สารละลายในน าไมวาเปนกรดหรอเบสจะม H+ และ OH- อยดวยโดยมผลคณของไอออนทงสองเทากบ 1.0 10-14 ถาเราทราบ H+ เพยงอยางเดยวเราสามารถทจะบอกไดวาสารละลายนนเปนกรด เบส หรอ กลาง จงมผเสนอมาตราวดเพอสะดวกในการใชงานนนกคอ pH ซงผเสนอคอ ซอเรสซน นกชวเคมชาวสวเดนซงมความสมพนธดงน

pH = -log[H+] หรอ pH = -log[H3O+]

โดยท pH (percent of Hydrogen ion concentration) ทมคานอยกวา 7 จะมความเปนกรดแต

ถา คา pH ทไดมคามากกวา 7 จะมความเปนเบส ดงนนถา pH มคาเทากบ 7 จงมสภาพเปนกลางนนเอง ดงนนเราจงมกใชคา pH เพอบอกสภาพความเปนกรด เบส หรอกลางของสารละลายทวดได และสะดวกตอความเขาใจสภาพความเปนกรด เบส หรอกลางของสารละลาย ตวอยางท 33 สารละลายไฮโดรเนยมไอออนเขมขน 2.0 10-7 mol/dm3 จะม pH เทาไร …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 34 สารละลายไฮดรอกไซดไอออน เขมขน 1.0 10-6 mol/dm3 จะม pH เทาไร …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

จากความสมพนธของความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออนและไฮดรอกไซดไอออน และจากไฮดรอกไซดไอออนกบคา pH เราจงสามารถน าความสมพนธดงกลาวเพอหาความเขมขนของ ไฮดรอกไซดไอออนไดถาหากเราทราบคา pH ของสาร



ตวอยางท 35 จงเตมความเขมขนของสารในตารางความสมพนธระหวาง pH, [H3O+] และ [OH-] ให

สมบรณ

pH [H3O+] [OH

-]

กรด 0 1.0 100 ………………

1 1.0 10-1 ………………

2 1.0 10-2 ………………

3 1.0 10-3 ………………

4 1.0 10-4 ………………

5 1.0 10-5 ………………

6 1.0 10-6 ………………

กลาง 7 1.0 10-7 ………………

เบส 8 1.0 10-8 ………………

9 1.0 10-9 ………………

10 1.0 10-10 ………………

11 1.0 10-11 ………………

12 1.0 10-12 ………………

13 1.0 10-13 ………………

14 1.0 10-14 ………………

ตวอยางท 36 สารละลาย HCl เขมขน 2.0 mol/dm3 และสารละลาย KOH เขมขน 2.0 mol/dm3 จะม pH เทาไร …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

จากกความสมพนธของ [H+] กบ pH ดงนน [OH-] กบ pOH จงมความสมพนธดงน

pOH = -log[OH-]

ความเปนก

รดมากข

น คว

ามเปนเบส

มากข

น



และ pH กบ pOH สมพนธกนโดย pH + pOH จะมคาเทากบ 14 จงแสดงวธการพสจน วา pH + pOH = 14 …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 37 ความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออนในสารละลายเปน 3.0 10-2 mol/dm3 จะม pH และpOH เปนเทาใด …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

โดยทวไปนอกจากสารละลายกรดและสารละลายเบสจะแตกตวแลว น า ทอยในสารละลายยสามารถแตกตวไดดวยโดยแตกตวให [H+] = 10-7 และ [OH-] = 10-7 ทเราไมคดเพราะถอวาแตกตวนอยมากๆ แตถาสารละลายเจอจางมากๆ เราตองคดการแตกตวของน าดวยซงหากสารละลายเรามความเขมขนนอยกวา 10-6 mol/dm3 เราตองพจารณาการแตกตวของน าทเกดขน

ตวอยางท 38 Ca(OH)2 เปนเบสแก น าปนใสม Ca(OH)2 ละลายอย 0.37 g/100 cm3 จงหา pH ของสารละลายนมคาเทาไร (Ca = 40.0, O = 16.0, H = 1.0) …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 39 จงหา pOH ของสารละลาย HCl เขมขน 1.0 10-7 mol/dm3 มคาเปนเทาใด …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



เมอเราน าสารละลายทมความเปนกรดและเบสผสมกนจะท าใหปรมาณไฮโดรเนยมไอออนและไฮดรอกไซดไอออนเปลยนไป ดงนนท าใหความเปนกรดเบสเปลยนไป ขนอยกบปรมาณของไฮโดรเนยมหรอไฮดรอกไซดไอออนทเปลยนไป หากปรมาณไฮโดรเนยมไอออนมากกวาไฮดรอกไซดไอออนจะท าใหสารละลายทไดมสภาวะเปนกรด และมคา pH นอยกวา 7 แตหากไฮดรอกไซดไอออนจากเบสมากกวาจะสงผลใหสารละลายทไดมสภาวะเปนเบส หรอมคา pH มากกวา 7 นนเอง

ตวอยางท 40 เมอหยด สารละลาย NaOH เขมขน 0.100 mol/dm3 จ านวน 49.0 cm3 ลงในสารละลาย HCl เขมขน 0.100 mol/dm3 จ านวน 50.0 cm3 สารละลายทเกดขนจะม pH เทาใด …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 41 ในการเตรยมสารละลายชนดหนงท าโดยการผสมสารละลายกรดแกทม pH = 3 จ านวน 2.0 cm3 ลงในสารละลายเบสแกทม pH = 10 จ านวน 3.0 cm3 สารละลายทเตรยมไดจะม pH เทาใด (ก าหนดให log2 =0.30, log3 = 0.48, log3.4 = 0.53 และ log4 = 0.62) …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

15. วธวด pH ของสารละลาย เราสามารถวดคา pH ของสารละลายไดหลายวธ แตมสองวธทใชวดคา pH ทเปนทนยม

ไดแกวธเทยบสและวธวดความตางศกยโดยใชเครองมอการวด 15.1 วธเทยบส เปนวธทใชกนโดยทวไป ไมตองการความละเอยดของคา pH แตสามารถบอกไดคราวๆ วาเปนกรด-เบสมากนอยเพยงใด ตวอยางเชน

-การใชกระดาษลตมส ซงจะบอกไดโดยประมาณวาสารททดสอบมความเปนกรดหรอเบส กระดาษลตมสจะทดสอบสารทมสภาพเปนกรดได โดยจะเปลยนกระดาษลตมสสน าเงนเปนสแดง ในขณะทสารละลายทเปนเบสจะเปลยนกระดาษลตมสจากสแดงเปนสน าเงน



-การใชอนดเคเตอรส าหรบกรด-เบส ซงเปนสารอนทรยมโครงสรางซบซอนเราจงสญลกษณ HIn แทนสตรอนดเคเตอร เมออนดเคเตอรอยในสารละลายแสดงสมการดงน HIn(aq) + H2O(l) H3O

+(aq) + In-(aq) รปกรด รปเบส

อนดเคเตอรทใชในหองปฏบตการ สวนใหญอยในรปสารละลาย โดยปกตใชความเขมขนประมาณรอยละ 0.1 และใชเพยง 2-3 หยด เชน เมทลออเรนจ เปลยนสท pH 3.2 – 4.4 (แดง – เหลอง) ซงหมายความวา ท pH 3.2 หรอต ากวา 3.2 จะมสแดง ท pH 4.4 หรอสงกวา 4.4 จะมสเหลอง ท pH ระหวาง 3.2 ถง 4.4 จะมสสม ซงเปนสผสมระหวางสแดงกบสเหลอง

อนดเคเตอรและชวง pH ของการเปลยนส

ตารางท 7 อนดเคเตอรและชวงของการเปลยนทเปลยน อนดเตอร ชวง pH ทเปลยนส สทเปลยน

ไทมอลบล* (กรด) 1.2-2.8 แดง-เหลอง โบรโมฟนอลบล 3.0-4.6 เหลอง-น าเงน คองโกเรเ 3.0-5.0 น าเงน-แดง เมทลออเรนจ 3.2-4.4 แดง-เหลอง โบรโมครซอลกรน 3.8-5.4 เหลอง-น าเงน เมทลเรด 4.2-6.3 แดง-เหลอง อะโซลตมน (ลตมส) 5.0-8.0 แดง-น าเงน



อนดเตอร ชวง pH ทเปลยนส สทเปลยน โบรโมครซอลเพอรเพล 5.2-6.8 เหลอง-มวง โบรโมไทมอลบล 6.0-7.6 เหลอง-น าเงน คลซอลเรด 7.0-8.8 เหลอง-แดง ฟนอลเรด 6.8-8.4 เหลอง-แดง ไทมอลบล* (เบส) 8.0-9.6 เหลอง-น าเงน ฟนอลฟทาลน 8.3-10.0 ไมมส-ชมพ ไทมอลฟทาลน 9.4-10.6 ไมมส-น าเงน อะลซาลนเยลโล อาร 10.1-12.0 เหลอง-แดง

*ไทมอลบล สามารเปลยนสไดสองชวง

15.2 วธวดความตางศกย วธนวด pH ไดอยางละเอยด โดยใชเครองมอทเรยกวา pH meter ซงวดสารละลายโดยการวดความตางศกยระหวางขวไฟฟาสองขว

16. การคดชวง pH ของอนดเคเตอร หลกการท างานของอนดเคเตอรเหมอนการรบกวนสมดลทเกดขน ซงพจารณาได

ดงตอไปน ถาใหสตรโมเลกลของ HIn แทนลตมสในรปของกรดซงมสแดง และ In- แทนในรปของเบสซงมสน าเงนดงนนเขยนภาวะสมดลได

HIn(aq) H+ + In- สแดง สน าเงน

ถาเพม H+ สมดลเลอนไปทางซายสทเกดขนคอสแดง ถาเพม OH- สมดลเลอนไปทางขวาสทเกดขนคอสน าเงน



หากคาคงทสมดลของอนดเคเตอรมคาประมาณ 1 10-7

เขยนคาคงทสมดลของอนดเคเตอรได [HIn]

]][In[HK HIn

หรอ [HIn]

]][In[HK I

แทนคาคงทสมดลจะได

[HIn]

]][In[H10 1 7

[HIn]

][In

][H

10 7

ดงนนถา pH = 5 หรอต ากวาจะได

pH = -log[H+] จะได [H+] = 10-5

[HIn]

][In

10

105-

7

เพราะฉะนนจะได [HIn]

][In

010

1

พบวา [HIn] มความเขมขนเปนรอยเทาของ [In-] ดงนนสทเหนจะเปนสแดง

ตวอยางท 42 จากขอมลอนดเคเตอรทก าหนดขางตน ถา pH = 8 หรอสงกวาจะเหนเปนสอะไร จงพสจนและอธบาย …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 43 จากขอมลขางตน ถา pH = 7 จะเหนเปนสอะไร อธบาย …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

จากการศกษาขางตน จะเหนไดวาอนดเคเตอรจะเปลยนสท pH เทาใดกตามจะขนอยกบ

คาคงทสมดลของอนดเคเตอรนนๆ จากความรเบองตนทกลาวมาเราสามารถหาชวง pH ไดดงน

จากความสมพนธ pKa = -logKa จะได pKHIn = -logKHIn หรอ pKI = -logKI จากสมดลของอนดเคเตอร



HIn(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + In-(aq)

KI (คาคงท Indicator) = [HIn]

]][InO[H3

][In

[HIn]K]O[H I

3

Take –log ทงสองขาง จะได

][In

[HIn]loglogK]Olog[H- I3

จะได ][In

[HIn]logpKpH I

การเปลยนแปลงสของอนดเคเตอรจะสามารถปรากฏสได 2 กรณ คอ กรณท 1

ถา 10][In

[HIn]

จะปรากฏสรปกรด

จะได 1pKpH I กรณท 2

ถา 10

1

][In

[HIn]

จะปรากฏสรปเบส

จะได 1pKpH I ดงนนชวง pH ทค านวณไดจะมคาเทากบ

pH = pKI 1

คาทไดจากการค านวณจากความสมพนธนนเปนคาประมาณเทานน จรงๆ จะตองท าการทดลองเพอทจะไดคาชวง pH ของอนดเคเตอร

ตวอยางท 44 A เปนอนดเคเตอรชนดหนงม pKI = 7.1 รปกรดมสเหลอง สวนรปเบสมสน าเงน เมอน าอนดเคเตอร A มาหยดลงในสารละลายทม pH 6.5 , 5.2 และ 9.1 จะมสเปนอยางไร ตามล าดบ …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



ตวอยางท 45 ก าหนดให HIn เปนอนดเคเตอรของกรดออน ถา HIn 0.200 M แตกตวได 10.0 % จงค านวณหาชวง pH ของอนดเคเตอรชนดน …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 46 ก าหนดตารางชนดของอนดเคเตอร ชวง pH และการเปลยนสใหดงน

อนดเคเตอร ชวง pH การเปลยนส A B C D

3.1 - 4.4 4.4 – 6.0 6.0 – 7.6

8.3 – 10.0

Red – yellow Red – yellow Yellow – blue

Colorless - pink

น าสารละลายชนดหนงมาเตมอนดเคเตอรตางๆ ไดผลดงน

อนดเคเตอร สของสารละลาย A B C D

Yellow Yellow Blue Colorless

จงหาวาสารนอยในชวงกรดหรอเบสและม pH อยในชวงใด …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



เกรดความร เราลองมาดความสมพนธระหวาง [H3O+], pH, pOH และ [OH-] วาเปนอยางไร

17. กรดเบสในชวตประจ าวนและในสงมชวต เราสามารถพบสภาวะความเปนกรดเบสไดในชวตประจ าวน ไมวาจะเปนผงซกฟอก น ายาลางจาน น าสมสายช ซงจะมสภาพความเปนกรดเบสทแตกตางกน ตวอยางผลตภณฑและตารางแสดงคาความเปนกรดเบสของผลตภณฑ อาหาร และรางกายมนษย



ตารางท 8 pH ของสารละลายบางชนด ทพบในชวตประจ าวน

การเกดมลพษในอากาศ จะกอใหเกดฝนทมสภาพเปนกรดได ซงเรารรจกกนวาฝนกรด ซงภาวะดงกลาวไมเพยงแตมผลกระทบตอสงกอสรางแลวยงสงผลตอสงมชวตอกดวย ซงการเกดฝนกรดเกดจากกาซหลายชนด ดงสมการเคมทแสดง

ปฏกรยาทเกดฝนกรด CO2(g) + H2O(l) H2CO3(aq)

SO2(g) + H2O(l) H2SO3(aq)

2SO2(g) + O2(l) 2SO3(g)

และ SO3(g) + H2O(l) H2SO4(aq)

2NO(g) + H2O(l) 2NO2(g)

และ 2NO2(g) + H2O(l) HNO2(aq) + HNO3(aq)



18. ปฏกรยาของกรดและเบส ตามทฤษฎกรดและเบสของเบรนสเตดและลาวร กรดคอสารทใหโปรตอน สวนเบสคอสารทรบโปรตอน ดงนนปฏกรยาระหวางกรดและเบสจะเปนปฎกรยาทเกดจากการถายเทของสารทงสอง ปฏกรยาระหวางกรดกบเบสจะไดผลตภณฑเปนเกลอกบน า

HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(s) + H2O(l) ในบางครงอาจไมมน าเกดขนแตไดเกลอเพยงอยางเดยว เชน

NH3(g) + HCl(g) NH4Cl(s) ปฏกรยาททไฮโดรเนยมไอออนจากกรดท าปฏกรยากบไฮดรอกไซดไอออนจากเบสเกด

เปนน าเกดขนเราปฏกรยานวาปฏกรยาสะเทน ในการท าปฏรยาระหวางกรดกบเบสไดเกลอ เกลอนนอาจละลายน าไดด หรอ ละลายน าได

ยากกได หากไดเกลอทละลายน าไดยากจะท าใหการน าไฟฟาไดนอยลง ค าถามชวนคด ท าไมเมอไดเกลอทไมละลายน าจงน าไฟฟาไดนอยลง ………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

ผลของโรงงานไฟฟาทปลอยแกซพษสงผลใหเกดการกดกรอนของสงกอสรางดงภาพ

ภาพผลของฝนกรดตอตนไมทเกดขนท North Carolina



19. ปฎกรยาไฮโดรไลซส ค าวาไฮโดรไลซสโดยทวไปหมายถงปฏกรยาของสารกบน า ซงปฏกรยาไฮโดรไลซสจดเปนปฏกรยาผนกลบของปฏกรยาสะเทนทเกดขนจากกรดทท าปฏกรยากบเบส ซงแสดงความสมพนธดงน

เกลอ + น า กรด + เบส

ไฮโดรไลซสของเกลอ หมายถงปฏกรยาของเกลอกบน าแลวท าใหสารละลายของเกลอนนมสมบตเปนกรดออนหรอเปนเบสออนเพราะไอออนบางชนดทแตกตวออกจากเกลอเมอเปนสารละลายไปท าปฏกรยากบน าแลวให H3O

+ หรอ OH- เมอน าเกลอมาละลายน า จะท าให pH เปลยนแปลงหรอไมนนเกดจากเกลอทเกดขนนน

สามารถท าปฏกรยากบน าไดหรอไม เมอท าปฏกรยาแลวท าใหเกดไฮโดรเนยมไอออนหรอไฮดรอกไซดไออนเกดขน หากเกดไฮโดรเนยมไอออนเกดขนจะท าใหสารละลายทเกดขนมสภาพเปนกรดและหากเกดไฮดรอกไซดไอออนเกดขนจะท าใหเกดสภาวะทเปนเบสเกดขนดงตวอยาง เชนเมอน าเกลอ CH3COONa ไปละลายน าจะแตกตวให โซเดยมไอออนและอะซเตตไอออนจากนน อะซเตตไอออนเกดไฮโดรไลซสกบน าเกดเปนอะซตกและไฮดรอกไซดไอออนเกดขนจงท าใหสารละลายทไดมสมบตเปนเบสสวนโซเดยมไอออนจะไมเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสเกดขน

CH3COONa (s) Na+(aq) + CH3COO

-(aq)

CH3COO-(aq) + H2O CH3COOH(aq) + OH

-(aq)

Na+(aq) + H2O(l)

หากน า NH4Cl ซงเปนเกลอมาละลายน าท าใหเกดการแตกตวเปนแอมโมเนยมไอออนและคลอไรดไอออน พบวา แอมโมเนยมไอออนสามารถเกดไฮโดรไลซสกบน าเกดไฮโดรเนยมไอออนเกดขน ท าใหสารละลายทไดมสภาพเปนกรด NH4Cl(s) NH4

+ (aq) + Cl

-(aq)

NH4+(aq) + H2O NH3(aq) + H3O

+(aq)

Cl-(aq) + H2O(l)

เมอน า NaCl มาละลายน าจะสามารถแตกตวไดโซเดยมไอออนและไฮดรอกไซดไอออนเกดขนทงโซเดยมไอออนและไฮดรอกไซดไอออนไมสามรถเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสเกดขนจงท าใหสารละลายทไดมสภาวะเปนกลาง NaCl(s) Na

+(aq) + Cl

-(aq)

Na+(aq) + H2O(l)

Cl-(aq) + H2O(l)

ไฮโดรไลซส

ปฏกรยาสะเทน

H2O

H2O



จากตวอยางสารขางตนเราสามารถสรปไดวา -เกลอทไดจากกรดแกเบสแก น าไปละลายน าจะไดสารละลายทเปนกลาง -เกลอทไดจากกรดแกกบเบสออน น าไปละลายน าจะไดสารละลายทเปนกรด -เกลอทไดจากกรดออนกบเบสแก น าไปละลายน าจะไดสารละลายทเปนเบส -เกลอทไดจากกรดออนกบเบสออน สารละลายทไดอาจเปนกรด เบส หรอ กลางกได

ตวอยางท 47 เมอน าเกลอเหลานไปละลายน าจะไดสารละลายทเปนกรด เบส หรอ กลาง Na2CO3 ………………………………

CuSO4 ………………………………

NH4CN ………………………………

NaF ………………………………

KCN ………………………………

ตวอยางท 48 จงหาความเขมขนของ K+ และ SO42- ในสารละลาย K2SO4 เขมขน 0.0150 M

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 49 ถาท าการเตมกรด HClO4 ซงหนก 5.15 g ลงในสาร HClO4 เขมขน 0.150 M ปรมาตร 0.250 ลตร และใหปรมาตรไมเปลยนแปลงหลงเตมกรด HClO4 เพม จงค านวณหา pH ทเกดขน …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 50 จงหา pH ของสารละลาย NaHSO4 เขมขน 0.168 M ก าหนดให K = 1.2610-2 …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



20. คาคงทไฮโดรไลซสของเกลอ จากเกลอของกรดออนกบเบสแกหรอเบสแกกบกรดออนหรอเบสออนกบกรดออนสามารถเกดไฮโดรไลซสไดดงนนหากเกดไฮโดรไลซสซงปฏกรยาดงกลาวเปนปฏกรยาทเกดสมดลเราสามารถน าไปเขยนคาคงทสมดลของการเกดไฮโดรไลซสได ตวอยางการเกดไฮโดรไลซสเกลอของกรดออนกบเบสแก เกดไฮโดรไลซสไดดงน

CH3COONa (s) CH3COO- (aq) + Na+(aq) CH3COO- (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH-(aq)

ดงนนสามารถเขยนคาคงทสมดลได

]COO[CH

]COOH][OH[CHK

3

3

h

ถาน า [H3O+] คณทงเศษและสวน จะได

]O][HCOO[CH

]O][HCOOH][OH[CHK

33

33

h

จาก CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

เขยนคาคงทของกรดได

COOH][CH

]O][HCOO[CHK

3

3

-

3

a

แทนคาจะไดความสมพนธดงน

a

w

hK

KK

กรณเกลอของกรดออนเบสออนเกดไฮโดรไลซสไดดงน เชน NH4Cl (s) NH4

+ (aq) + Cl- (aq) NH4

+ (aq) + H2O (l) NH3 (aq) + H3O+ (aq)

จงพสจน Kh, Kw และ Kb สมพนธกนอยางไร …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



เกลอของกรดออนกบเบสออน สารละลายเหลานอาจเปนกรด เบส หรอกลางกได ซงจะเกดไฮโดรไลซสไดดงน

NH4CN (s) NH4+ (aq) + CN-(aq)

NH4+ (aq) + H2O (l) NH3 (aq) + H3O

+ (aq) --------- 1 CN- (aq) + H2O(l) HCN (aq) + OH-(aq) --------- 2 สมการท 1 + 2 จะได NH4

+(aq) + H2O(l) + CN-(aq) + H2O (l) NH3 (aq) + H3O+ (aq) + HCN (aq)+ OH- (aq)

แต H2O (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + OH- (aq) ตดกน

เพราะฉะนนจะไดปฏกรยาสทธคอ NH4

+(aq) + CN- (aq) NH3 (aq) + HCN (aq)

][HCN][NH

]][NH[CNK

3

4

-

h

คณ [H3O+][OH-] ทงเศษและสวนจะได

]][OHO][HCN][H[NH

]][OHO][H][NH[CNK

-

33

-

34

-

h

จาก HCN (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + CN-(aq) จะไดคา

[HCN]

]O][H[CNK 3

-

a

และ NH3 (aq) + H2O(l) NH4

+ (aq) + OH-(aq) สามารถเขยนคาคงทได

][NH

]][NH[OHK

3

4

-

b

แทนคาจะไดความสมพนธของ Kh กบคา Kw Ka และ Kb ดงน

ba

w

hKK

KK



ตวอยางท 51 จงค านวณหา pH และความสามารถในการเกดไฮโดรลซสของสารละลาย CH3COONa เขมขน 0.100 mol/dm3ก าหนดให Ka ของ CH3COOH = 1.8 10-5 และ log 7.5 = 0.88 …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 52 จงค านวณหาความเขมขนของสารละลาย NaOAc ทจะตองเตมลงไปทจะท าให OAc-

ถกไฮโดรไลซ 0.0150% ก าหนดใหคาคงทการแตกตวของ HOAc เทากบ 1.8 10-5 …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

21. การไทเทรตกรด-เบส การไทเทรตกรด-เบส หมายถงกระบวนการหาปรมาณของสาร โดยทราบความเขมขนของกรดหรอเบสอยางใดอยางหนง และทราบปรมาตรของสารละลายทงสองชนดทท าปฏกรยากนพอด กสามารถหาความเขมขนของสารละลายอกชนดหนงได จดทกรดและเบสท ากนพอด เรยกวา จดสมมล (Equivalent point) ซงจดสมมลของกรดและเบสแตคจะม pH ทตางกน ซงขนอยกบชนดของกรดและเบสทท าการไทเทรต หากไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสแก จดสมมลจะม pH เทากบ 7 ไทเทรตระหวางกรดออนกบเบสแก จดสมมลจะม pH มากกวา 7 และ ไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสออน จดสมมลจะม pH นอยกวา 7

รปการวางอปกรณในการไทเทรต



ในการไทเทรตระหวางกรดกบเบส เราไมทราบวาถงจดสมมลแลวหรอยง หรอเกนไปแลว ดงนนเราจงตองอาศยอนดเคเตอรเปนตวบอกหรอเปนตวสงเกตเพอบอกวาควรยตการไทเทรตเมอไร อาจดจากการเปลยนสเมอสารท าปฏกรยากบอนดเคเตอร หรอดการเปลยนแปลงศกยไฟฟา ทเกดขน เราเรยกจดนวา จดยต (End Point) ซงการหาจดยตท าไดหลายวธตวอยางเชน

1) การเปลยนสของอนดเคเตอร ซงใชการเปลยนสของอนดเคเตอรเมอมการเปลยนสเกดขน ซงเปนวธทนยมใช เพราะอปกรณและสารเคมหาไดไมยาก และมความประหยด

2) ใชการน าไฟฟาของสารละลาย สารละลายกรด เบสเปนสารอเลกโตรไลต ดงนนจงน าไฟฟาได เมอท าการไทเทรตจะท าใหปรมาณสารทสามารถแตกตวเปนอเลกโทรไลตไดนอยลง สงผลใหการน าไฟฟาไดนอยลง ซงเมอเราดการเปลยนแปลงการน าไฟฟาเรากสามารถทจะหาจตยตของการไทเทรตได

ในการไทเทรตเราตองทราบความเขมขนอยางแนนอน ซงเราเรยกสารละลายนนวา สารละลายมาตรฐาน (Standard solution) และสารละลายทไมทราบความเขมขน ซงเราตองการทราบวาความเขมขนของสารนนมความเขมขนเทาไดเราเรยกสารละลายชนดนนวา unknown solution ตวอยางท 53 ถาหลอดหยดอนหนงมปรมาตรของหยดเปน 25 หยดตอ 1 ลกบาศกเซนตเมตร ถาใชสารละลาย HCl เขมขน 0.200 mol/dm3 จ านวน 10 หยด ท าปฏกรยาสะเทนกบสารละลาย NaOH จ านวน 15 หยด จงหาความเขมขนของ NaOH …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 54 เมอไทเทรตสารละลาย HCl ทไมทราบความเขมขนกบสารละลาย NaOH เขมขน 0.100 M ปรมาตร 25.00 cm3 โดยใชเมทลออเรนจเปนอนดเคเตอร ปรากฏวาใชสารละลาย HCl ไป 27.0 cm3 อยากทราบวาสารละลาย HCl ทใชมความเขมขนเทาใด …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



ตวอยางท 55 จะตองใช สาร NaOH จ านวนกโมล ทจะเตมลงในสารละลาย HCl เขมขน 0.100 mol/l ปรมาตร 200 cm3 แลวไดสารละลายทม pH = 7

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 56 จะตองใช Ca(OH)2 กกรมในการสะเทน กรด HCl หนก 54.75 g ในน า (H = 1.0, O = 16.0, Cl = 35.5, Ca = 40.0) …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 57 ถาน าตวอยางสารละลาย H2SO4 ทไมทราบความเขมขน จ านวน 20.0 cm3 มาไทเทรตกบสารละลาย NaOH ปรากฏวาตองใชสารละลาย NaOH เขมขน 0.100 M จ านวน 30.0 cm3 จงหาความเขมขนของสารละลาย H2SO4 น (H = 1.0, S = 32.0, O = 16.0, Na = 23.0) …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

21.1 อนดเคเตอรกบการไทเทรตกรด-เบส เมอกรดกบเบสท าปฏกรยากนคา pH ของสารละลายจะเปลยนแปลงไปเรอยๆ จนกระทงสารท าปฏกรยากนพอด สารละลายจะม pH คาหนงจะเปนเทาใดนนขนอยกบผลตภณฑทเกดขน อนดเคเตอรทจะบอกจดยตไดถกตอง จะตองเปลยนสในชวง pH ทตรงกบ pH ของสารละลายผลตภณฑ การเลอกใชอนดเคเตอรในการไทเทรตตองศกษาการเปลยนแปลง pH จากกราฟการไทเทรตวาทจดสมมลม pH เทาใด และอนดเคเตอรชนดใดจะเปลยนสทจดยตใกลเคยงกบจดสมมลมากทสด



21.2 การไทเทรตกรดแก-เบสแก จากรปการไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสแกทจดสมมล pH ของสารละลายประมาณ 7 ในการเลอกใชอนดเคเตอรนน ควรเลอกใชอนดเคเตอรทมการเปลยนแปลง pH ทประมาณ 7 หรอพจารณาจากชวงของการเปลยน pH ตรงสวนทมความชนทสดในกราฟของการไทเทรต แลวเลอกอนดเคเตอรในชวงการเปลยนแปลงของสนน จากการไทเทรตของกรดแกและเบสแกพบวาชวงทชนทสดมคา pH 3 – 11 เราจงสามารถเลอกอนดเคเตอรทเปลยนสในชวงนไดหลายชนดเชน เมทลออเรนจ ซงเปลยนสในชวง pH 3.2 – 4.4 เมทวเรดเปลยนสในชวง pH 4.2 – 6.3 โบรโมไท มอลบลเปลยนสในชวง pH 6.0 – 7.6 หรอ ฟนอลฟทาลน เปลยนสในชวง pH 8.3 – 10.0 แตถาหากเราไมทราบวาความชนมากทสดอยในชวงใดเราควรเลอกอนดเคเตอรใหครอบคลมจดสมมล ดงนนอนดเคเตอรทเราควรเลอกใชคอโบรโมไทมอลบลหรอฟนอลฟทาลน

กราฟการไทเทรตระหวางกรดไฮโดรคลอรกกบโซเดยมไฮดรอกไซด

21.3 การไทเทรตกรดออนกบเบสแก การไทเทรตระหวางกรดออนกบเบสแกจดสมมลระหวางกรดกบเบสจะเปลยนไป

โดยจดสมมลทไดจะม pH มากกวา 7 จากกราฟเมอเปรยบเทยบจดสมมลระหวางกรดแกกบเบสแก และจดสมมลระหวางกรดออนกบเบสแกจะเหนไดวาจดสมมลม pH ทตางกน ดงนนการเลอกใชอนดเคเตอรควรจะเลอกอนดเคเตอรทอยในชวงทมความชนมากทสด คอ ไทมอลบลหรอฟนอลฟทาลนเพราะอนดเคอเตอรจะบอกจดยตถกตอง หากเลอกอนดเคเตอรเปนเมทลเรดจะเหนการเปลยนสของอนดเคเตอรเมอ pH มคาเทากบ 4.2 หากพจารณาการไทเทรตของกรดออนกบเบสแก เมอกรดออนมากๆ จะสงผลใหชวงของการไทเทรตแคบลง



กราฟเปรยบเทยบระหวางการไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสแกและกรดออนกบเบสแก

กราฟการไทเทรตของกรดออนชนดตางๆ กบเบสแก

21.4 การไทเทรตกรดแกกบเบสออน เมอไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสออนจดสมมลทไดจะม pH ของสารละลายนอยกวา 7 ในการเลอกอนดเคเตอรคมจดสมมล จากกราฟพบวาควรเลอกอนดเคเตอรในชวง pH 3-6 อนดเคเตอรทดนนกคอเมทลเรดซงจะครอบคลมชวงจดสมมล



กราฟการไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสออน

21.5 การไทเทรตกรดโพลโปรตกกบเบสแก กรดโพลโปรตกหมายถงกรดทสามารถแตกตวใหโปรตอนไดหลายครง แตละครงจะมคาการแตกตวเฉพาะคาดงนนจดสมมลทเกดขนจงมหลายจดในการเลอกใชอนดเคเตอรจงควรใช อนดเคเตอรหลายชนด จากกราฟจะเหนไดวามจดสมมลสองจด ดงนนควรเลอกอนดเคเตอรสองชนดเพอจะไดเหนการเปลยนแปลงทชดเจนและถกตอง

กราฟการไทเทรตของกรดโพลโปรตกกบเบสแก



ตวอยางท 58 ก าหนดชวง pH ของอนดเคเตอรใหดงน

อนดเคเตอร ชวง pH คองโกเรด 2.8 – 4.8 เมทลเรด 3.8 – 6.1 ลตมส 5.0 – 8.1

ครซอล เรด 7.0 – 9.1 ไธมอยทาลน 10.2 – 11.7 โทรพโอลน โอ 11.1 – 12.6

จงเลอกอนดเคเตอรทเหมาะสมทสดในการไทเทรตระหวางสารละลาย HCN เขมขน 0.100 M จ านวน 50.00 cm3 กบ สารละลาย NaOH เขมขน 0.100 M จ านวน 50.00 cm3 ก าหนดให ท 25๐C Ka ของกรด KCN = 7.210-10 และ log 8.4 = 0.92 …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 59 เมอหยดสารละลาย NaOH เขมขน 0.100 mol/dm3 จ านวน 50.00 cm3 ลงในสารละลาย CH3COOH เขมขน 0.100 mol/dm3 จ านวน 50.00 cm3 จงค านวณหา pH ทจดสมมล ก าหนดใหท 25OC Ka ของ CH3COOH = 1.810-5 และ log 5.3 = 0.72 …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



22. สารละลายบฟเฟอร (Buffer solution) สารละลายบฟเฟอร คอสารละลายทไดจากการผสมระหวางกรดออนกบเกลอของมน หรอเบสออนกบเกลอของมน หนาทส าคญคอเปนสารละลายทใชในการควบคมความเปนกรดเบสของสารละลายเพอไมใหเปลยนไปมากเมอเตมกรดหรอเบสลงไปเลกนอย นนคอรกษาระดบ pH ของสารละลายไมใหเปลยนแปลง สารละลายบฟเฟอรแบงออกเปนสองชนดไดแก

1) สารละลายบฟเฟอรของกรดออนกบเกลอของกรดออน (Acid buffer solution) สารบฟเฟอรแบบนม pH < 7 ซงเปนบฟเฟอรเปนกรด เชน

CH3COOH + CH3COONa HCOOH + HCOOK HCN + KCN H2CO3 + Na2CO3

วธการควบคม pH ของบฟเฟอร

CH3COONa (s) CH3COO- (aq) + Na+ (aq) ---- 1 CH3COOH (aq) CH3COO- (aq) + H3O

+ (aq) ---- 2

ซงหลกการใชหลกการของสมดลเคม ในการเตมเกลอลงไปท าใหกรดแตกตวไดนอยลงตามหลกเลอชาเตอรเอ ดงนนสารละลายทม CH3COONa กบ CH3COOH จงเปนกรดทนอยกวาม CH3COOH เพยงอยางเดยว การรกษา pH คอถาเตมกรดลงไปในสารละลายบฟเฟอรปฏกรยาท 2 จะเกดยอนกลบถาเตมเบสลงไปจะสะเทนกบกรดไดน าออกมา

2) สารละลายบฟเฟอรของเบสกบเกลอของเบสออน (Basic buffer solution) สารละลายบฟเฟอรแบบนม pH > 7 เปนเบส เชน

NH3 + NH4Cl NH4OH + NH4Cl Fe(OH)2 + FeCl2 หลกการท างานของบฟเฟอรชนดนเหมอนกบการท างานของบฟเฟอรประเภทกรด ซงใช

หลกการรบกวนสมดลของปฏกรยา



22.1 การค านวณสารละลายบฟเฟอร ส าหรบการค านวณหา [H+] หรอ [H3O

+] หรอคา pH ของสารละลายมขนตอนดงน

HA + H2O H3O+ + A

-

[HA]

]][AO[HK 3

a

][A

[HA]Ka.]O[H

-3

][A

[HA].Klog]Olog[H

-a3

][A

[HA]logKlog]Olog[H a3

][A

[HA]logKlog]Olog[H- a3

][A

[HA]logpKpH a

[HA]

][AlogpKpH

-

a

เราเรยกสมการทไดวาสมการเฮนเดอรสน- ฮาเซลบลซ เราตองจ าใหไดวาสมการเฮนเดอรสน- ฮาเซลบลซไดมาจากคาคงท สมการนมความสมเหตสมผลแมวาจะไมไดค านงถงทมาของคเบสกตาม โจทยปญหาตามปกตแลวเราจะทราบความเขมขนเรมตนของกรดออนและเกลอ เราสามารถไมคดการแตกตว Ka ของกรดและการเกดไฮโดรไลซสของเกลอได เนองกรดเปนกรดออนและปรมาณของการไฮโดรไลซสของ A- นอยมาก นอกจากนไอออน A- จากเกลอ ยงท าใหการแตกตวของ HA นอยลงดวยจงทกใหการไฮโดรไลซสของ A- มคานอยดวย ดงนนเราสามารถใชความเขมขนเรมตนเปนความเขมขนทสมดลไดเลย ตวอยางท 60 จงหา pH ของสารละลายบฟเฟอรซงเกดจากเตมสารละลาย CH3COOH จ านวน 0.350 โมล และสารละลาย CH3COONa จ านวน 0.350 โมล ลงในน าแลวท าเปนสารละลาย 0.600 ลตร (Ka ของ CH3COOH = 1.810-5) …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………



ตวอยางท 61 จงหา pH ของสารละลายบฟเฟอรซงประกอบดวยสารละลาย HCN เขมขน 0.400 M และสารละลาย NaCN เขมขน 0.200 M ก าหนด Ka ของ HCN = 410-10 …………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

ตวอยางท 62 จงหา pH ของสารละลายบฟเฟอรซงประกอบดวย CH3COOH เขมขน 0.100 M และ CH3COONa เขมขน 0.0800 M (Ka ของ CH3COOH = 1.810-5)

1) เมอเตม HCl 0.0100 M ลงในสารละลายบฟเฟอรนจะม pH เทาใด 2) เมอเตม NaOH 0.0100 M ลงในสารละลายบฟเฟอรนจะม pH เทาใด

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

เอกสารอางอง

1. ทบวงมหาวทยาลย, เคม 1, ตามโครงการปรบปรงหลกสตรวทยาศาสตรระดบมหาวทยาลย ส านกพมพอกษรเจรญทศน, กรงเทพมหานคร, 2533.

2. ทบวงมหาวทยาลย, เคม 2, ตามโครงการปรบปรงหลกสตรวทยาศาสตรระดบมหาวทยาลย ส านกพมพอกษรเจรญทศน, กรงเทพมหานคร, 2533.

3. สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย, กระทรวงศกษาธการ, หนงสอเรยน สาระการเรยนรพนฐานและเพมเตม เคม เลม 3, หลกสตรการศกษาขนพนฐาน พทธศกราช 2544 พมพครงทหนง ป 2547, โรงพมพครสภาลาดพราว , กรงเทพมหานคร.

4. Chang, R., Chemistry, McGraw-Hill, New York, 9th ed., 2007. 5. Miessler, G.L., and Tarr, D.A., Inorganic Chemistry, Prentice Hall, New Jersey, 3rd ed.,

2004. 6. Whitten, K.W., Davis, R.E., Peck, M.L., and Stanley, G.C., General Chemistry,

Thomson Brooks/Cole, California, 7th ed., 2004.

กรด เบส...

Documents