บทที่ 14 - wordpress.com · web viewเปล ยนส อ นด เคเตอร...

14.2 สารละลายกรดและสารละลายเบส

จากการศกษาสมบตของสารละลาย พบวา สารละลายกรดและสารละลายเบส เปนสารละลายอเลกโทรไลต นำา ไฟฟาได เปลยนสกระดาษลตมส ทำาปฏกรยากบโลหะและเกลอ กรดและเบสสามารถแตกตวเปนไอออน เมอเปน สารละลาย เราจะศกษาตอไปถงไอออนในสารละลายกรดและเบส ซงทำาใหสารละลายแสดงสมบตเฉพาะตวดงกลาว

14.2.1 ไอออนในสารละลายกรด

ในสารละลายกรดทกชนด จะมไอออนทเหมอนกนอยสวนหนงคอ H+ หรอ เมอรวมกบนำ3าไดเปน H3O+

(ไฮโดรเนยมไอออน) ทำาใหกรดมสมบตเหมอนกน ตวอยางเชน สารละลายกรดไฮโดรคลอรก (HCl) ซงเกดจาก

กรด HCl ละลายในนำ3า โมเลกลของ HCl และ นำ3าตางกเปนโมเลกลโคเวเลนตมข 3ว ทำาใหเกดแรงดงดดระหวาง

ข3วของ HCl และนำ3า โดยทโปรตอน (H) ของ HCl ถกดงดดโดยโมเลกลของนำ3าเกดเปนไฮโดรเนยมไอออน (H+ + H2O H3O+) ในบางคร3งเขยนแทน H3O+ ดวย H+ โดยเปนทเขาใจวา H+ น3นจะ

อยรวมกบโมเลกลของนำ3าในรป H3O+ เสมอ

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

ภาพท 14.4 ไฮโดรเนยมไอออน ไฮโดรเนยมไอออนในนำ3าไมไดอยเปนไอออนเดยว แตจะมนำ3าหลายโมเลกลมาลอมรอบอยดวย เชน อาจอยในรป

ของ H5O2+, H7O3

+ , H9O4+ เปนตน

ภาพท 14.5 ไฮโดรเนยมไอออนทอยในรป H9O4+ ไอออน

ตวอยาง สมการแสดงการแตกตวเปนไอออนของกรดในนำ3า

HNO3 (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + NO3- (aq)

บทท 14 กรด- เบส 1 2

H2SO4 (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + SO42- (aq)

CH3COOH (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + CH3COO-

(aq)HClO4 (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + ClO4

- (aq)

14.2.2 ไอออนในสารละลายเบส

ในสารละลายเบสทกชนดจะมไอออนทเหมอนกนอยคอ ไฮดรอกไซดไอออน (OH-) ซงทำาใหเบสมสมบต

เหมอนกน และมสมบตตางไปจากกรด ตวอยางเชน เมอ NaOH ละลายนำ3าจะแตกตวได OH- ดงน3

NaOH (s) OH2 Na+ (aq) + OH- (aq) หรอตวอยางอนๆ ไดแก

KOH (s) OH2 K+ (aq) + OH- (aq)NH3 (g) + H2O (l) NH4

+ (aq) + OH- (aq) สรปสมบตทวๆ ไปของสารละลายกรด

1. มรสเปร3ยว

2. มสมบตในการกดได

3. เปลยนสอนดเคเตอร เชน กระดาษลตมสจากนำ3าเงนเปนแดง

4. นำาไฟฟาได

5. ทำาปฏกรยากบแมกนเซยม หรอโลหะบางชนดไดกาซ H2Mg (s) + HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2 (g)

6. ทำาปฏกรยากบเบส ไดเกลอกบนำ3า เรยกวา ปฏกรยาสะเทน (Neutralization reaction) เชน

NaOH + HCl NaCl + H2O

7. ทำาปฏกรยากบเกลอคารบอเนต (CO32-) หรอเกลอไฮโดรเจนคารบอเนต (HCO3

-) จะได เกลอ + นำ3า + กาซคารบอนไดซออกไซด เชน

CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO22NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O +

2CO2

8. ทำาปฏกรยากบโลหะซลไฟดจะไดเกลอและกาซไฮโดรเจนซลไฟด (กาซไขเนา) เชน

FeS + 2HCl FeCl2 + H2SBaS + H2SO4 BaSO4 (s) H2S

3 ว 034 เคม ม.6

สรปสมบตทวๆ ไปของสารละลายเบส

1. มรสฝาด

2. ถกมอลนคลายสบ

3. นำาไฟฟาได

4. ผสมกบไขมนไดสบ

5. เปลยนสอนดเคเตอร เชน กระดาษลตมสจากสแดงเปนสนำ3าเงน ฟนอลฟทาลนจากไมมสเปนสแดง เปนตน

14.2.3. ประโยชนของสารละลายกรดและเบสในชวตประจำาวน

สารละลายกรดและเบสมบทบาททสำาคญในชวตประจำาวน ท3งมอยในธรรมชาตและทสงเคราะหข3นใชประโยชนใน ดานตางๆ เชน ในดานอาหาร อตสาหกรรม การแพทย ตวอยางเชน นำ3าสมสายช นำ3าสม นำ3ามะนาว เหลาน3ลวนเปน

สารละลายกรด นำ3าสมสายช ประกอบดวยกรดแอซตก นำ3าสมและนำ3ามะนาวประกอบดวยกรดซตรก นอกจากน 3น กมกรด คารบอนกในนำ3าโซดา กรดซลฟวรกในสารละลายทอยในแบตเตอร สารละลายเบสทคนเคยในชวตประจำาวนไดแก โซดาทำา

ขนม (Na2CO3) เมอละลายในนำ3าจะเปนเบสมลดออฟแมกนเซยมหรอ Mg(OH)2 ใชเปนยารกษาโรคใน กระเพาะอาหาร เปนตน

ตารางท 14.2 สรปประโยชนของสารละลายกรดและเบสบางชนดกรดหรอเบส ประโยชน

กรดไฮโดรคลอรก (HCl) 1.ใชในอตสาหกรรมเตรยมสารเคมตางๆ

2.ใชในการผลตผงชรส

3.ใชในการถลงโลหะ

4.ใชในหองปฏบตการและในทางการแพทย


5.ใชเปนสวนประกอบของนำ3ายาลางเครองสขภณฑ

6.มในกระเพาะอาหารสำาหรบใชในการยอยโปรตน

กรดซลฟวรก (H2SO4) ใชเปนสารเรมตนทสำาคญอยางหนงในอตสาหกรรมเคม เชน การผลตปย เสนใยสงเคราะห ทำาแบตเตอร

กรดไนตรก (HNO3) 1.ใชในการผลตปยเคมและสารเคม

2. ใชในการทดสอบอลบมนในปสสาวะ (อลบมนเปนโปรตนชนดหนง กรดไนตรกจะทำาใหโปรตนแขงตวและตกตะกอนไดสารสเหลอง)

กรดคารบอนก (H2CO3) เปนองคประกอบสวนหนงของนำ3าอดลมทเกดจากการละลายของกาซ CO2 ในนำ3า

กรดไฮโปคลอรส (HClO) ใชเปนสารฆาเช3อโรคในหองนำ3า

กรดโบรก (H3BO3) ใชเปนสารฆาเช3อโรคและใชเปนนำ3ายาลางตา

กรดแอซทลซาลซลก (C9H8O4) ใชทำายาแอสไพรน

กรดแอสคอรบก หรอวตามนซ (C6H8o6)

พบในผลไมประเภทสม ใชรกษาโรคเลอดออกตามไรฟน

กรดออกซาลก (H2C2O4) ใชกำาจดรอยเป3 อนสนม

แคลเซยมไฮดรอกไซด (Ca(OH)2) 1.ใชแกดนเปร3ยว

2.สารละลายแคลเซยมไฮดรอกไซดใชลดกรดในกระเพราะอาหาร

มลคออฟแมกนเซยม (Mg(OH)2) 1.ใชเปนยาลดกรดในกระเพาะ

2. แมกนเซยมไฮดรอกไซดผสมนำ3าในลกษณะสารแขวนลอย ใชเปนยาขบถาย

แอมโมเนย (NH3) 1.ใชเปนสวนผสมของนำ3ายาลางกระจกและในนำ3ายาปรบผานม

2.สารละลายแอมโมเนย- แอมโมเนยมคารบอเนต ใชดมแกลม

โซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) 1.ใชในการทำาสบ

2.ใชในอตสาหกรรมผลตผงชรส

3. ใชกำาจดไขมนหรอสารอนทรย จงนยมใชลางทอระบายนำ3าทอดตน

ตวอยางท 1 จงเขยนสมการแสดงการแตกตวของสารตอไปน3 เมอละลายนำ3า

HF, HNO2 , CH3COOH , HClO4 , Ba(OH)2 , NH4+ , NH3

วธทำา

HF (g) + H2O (l) H3O+ (aq) + F- (aq)HNO2 (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + NO2

-

(aq)CH3COOH (l) + H2O (l) H3O+ (aq) +

CH3COO- (aq)HClO4 (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + ClO4

- (aq)Ba(OH)2 (s) + H2O (l) Ba2+ (aq) + 2OH-

(aq)NH4

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

5 ว 034 เคม ม.6

NH3 (g) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH- (aq)

หมายถง เกดปฏกรยาไปขางหนา ไมเกดปฏกรยายอนกลบ หมายถง เกดปฏกรยาไปขางหนาและปฏกรยายอนกลบ

ตวอยางท 2 เพราะเหตใดสารละลายทเกดจากแคลเซยมไฮดรอกไซด Ca(OH)2 ละลายนำ3าจงเปนเบส แต

สารละลายเอทานอล C2H5OH จงไมเปนเบสวธทำา จะตองพจารณาดงน3

1. โครงสรางของพนธะเคมของ ca(OH)2 และ C2H5OH เปนดงน3

Ca2+OH-

OH-

พนธะไอออนกH - C - C - O - H

H

H H

H พนธะโคเวเลนต

2. จากขอ 1. ดงน3น Ca(OH)2 ละลายนำ3าจะเกดการแตกตวดงน3

Ca(OH)2(s) OH2 Ca2+ (aq) + 2OH- (aq)

ซง OH-(aq) ทไดจะแสดงสมบตเปนเบส

สวนเอทานอล เมอละลายนำ3าจะไมแตกตวให OH- (aq) เนองจากเปนพนธะโคเวเลนต ดงน 3นจงไมมสวนใดทจะแสดงสมบตเปนเบส

ตวอยางท 3 สารละลายตอไปน3ถานำามาทดสอบกบกระดาษลตมส จะมการเปลยนแปลงอยางไรบาง นำ3าปนใส นำ3าโซดา และนำ3าข3เถาวธทำา

นำ3าปนใส คอสารละลาย Ca(OH)2 เปลยนสกระดาษลตมสจากแดงเปนนำ3าเงน

Ca(OH)2(s) OH2 Ca2+ (aq) + 2OH- (aq) นำ3าโซดา คอสารละลายกรด H2CO3 เกดจากการรวมตวของ CO2 กบนำ3า เปลยนสกระดาษลตมสจาก

นำ3าเงนเปนแดง

CO2 (g) + H2O H2CO3 (aq) H3O+

(aq) + HCO3- (aq)

นำ3าข3เถา คอ สารละลาย KOH เปลยนสกระดาษลตมสจากแดงเปนนำ3าเงน

KOH (s) OH2 K+ (aq) + OH- (aq)


14.3 ทฤษฎกรด-เบส

ในการทจะใหนยามของกรด- เบส และในการจำาแนกสารตางๆ วาเปนกรดหรอเบสน 3น ไดมนกวทยาศาสตร ได

ศกษาและต3งทฤษฎกรด- เบส ข3นหลายทฤษฎดวยกน ทฤษฎกรด-เบสทสำาคญมดงน3

14.3.1 ทฤษฎกรด-เบสของอารเรเนยส

อารเรเนยส เปนนกวทยาศาสตรชาวสวเดน ไดต 3งทฤษฎกรด- เบส ในป ค.ศ. 1887 (พ.ศ. 2430) อารเรเนยสศกษาสารทละลายนำ3า (Aqueous solution) และการนำาไฟฟาของสารละลาย

น3น เขาพบวาสารอเลกโทรไลตจะแตกตวเปนไอออน เมอละลายอยในนำ3า และใหนยามกรดไววา

“ กรด คอ ” สารทเมอละลายนำ3าแลวแตกตวใหไฮโดรเจนไอออน เชน

HCl (g) OH2 H+ (aq) + Cl- (aq)HClO4(l) OH2 H+ (aq) + ClO4

- (aq)CH3COOH (l) OH2 H+ (aq) + CH3COO- (aq)

7 ว 034 เคม ม.6

H2SO4 (l) OH2 H+ (aq) + SO42- (aq)

H2CO3 (l) OH2 H+ (aq) + HCO3- (aq)

“เบสคอ ” สารทละลายนำ3าแลวแตกตวใหไฮดรอกไซดไอออน เชน

NaOH (s) OH2 Na+ (aq) + OH- (aq)Ca(OH)2 (s) OH2 Ca2+ (aq) + 2OH- (aq)KOH (s) OH2 K+ (aq) + OH- (aq)NH4OH (l) OH2 NH4

+ (aq) + OH- (aq)ขอจำากดของทฤษฎกรด- เบส อารเรเนยส

ทฤษฎกรด- เบส อารเรเนยส จะเนนเฉพาะการแตกตวในนำ3า ใหเปน H+ และ OH- ไมรวมถงตวทำาละ

ลายอนๆ ทำาใหอธบายความเปนกรด-เบสไดจำากด

สารทจะเปนกรดไดตองม H+ อยในโมเลกล และสารทจะเปนเบสไดกตองม OH- อยในโมเลกล

14.3.2. ทฤษฎกรด- เบส ของเบรนสเตต-เลาร โจฮนส นโคลส เบรนสเตต นกเคมชาวเดนมารก และ โทมส มารตน ลาวร นกเคมชาวองกฤษ ไดศกษาการให

และรบโปรตอนของสาร เพอใชในการอธบายและจำาแนกกรด- เบสไดกวางข3น และไดต 3งทฤษฎกรด-เบสข3นในป ค.ศ.1923 (พ.ศ.2466)

กรด คอ สารทสามารถใหโปรตอนกบสารอนๆ ได (Proton donor) เบส คอ สารทสามารถรบโปรตอนจากสารอนได (Proton acceptor)

พจารณาตวอยางตอไปน3

1.

HCN + H2O H3O+ + Cl- Hให +

Hรบ +HCl เปนสารทใหโปรตอน (H+) ดงน3น HCl จงเปนกรด

H2O เปนสารทรบโปรตอน (H+) ดงน3น H2O จงเปนเบส

2.

NH4+ + H2O H3O+ + NH3 Hให +

Hรบ +NH4

+ เปนสารทใหโปรตอน (H+) ดงน3น NH4+ จงเปนกรด


H2O เปนสารทรบโปรตอน (H+) ดงน3น H2O จงเปนเบส

3.

Hรบ +

Hให +

H2O + NH3 NH4+ + OH-

H2O เปนสารทใหโปรตอน (H+) ดงน3น H2O จงเปนกรด

NH3 เปนสารทรบโปรตอน (H+) ดงน3น NH3 จงเปนเบส

จากปฏกรยาท3ง 3 ปฏกรยา จะมสารทใหและรบโปรตอนในแตละปฏกรยา และม H3O+ และ OH- เกดข3น แตบางปฏกรยาอาจจะไมมสารท 3งสองชนดน3เลย ทฤษฎน3กยงคงอธบายได เชน

4.

NH4+ + NH2- NH3 + NH3 Hให +

Hรบ +NH4

+ เปนกรด

NH2- เปนเบส

ตวอยางอนๆ ไดแก

5.

Hรบ +

Hให +

H2O (l) + CN-(aq) HCN(aq) + OH-(aq) กรด เบส

6.

เบสกรด HS-(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + S2-(aq)

Hให +

Hรบ +

9 ว 034 เคม ม.6

7.

Hรบ +

Hให +

H2O (l) + CO2-(aq) HCO3- (aq) + OH-(aq) กรด เบส

8.

Hรบ +

Hให +

HCl (l) + HCO3-(aq) H2CO3 (aq) + Cl-(aq) กรด เบส

ขอจำากดของทฤษฎกรด-เบสของเบรนสเตต-ลาวร

ทฤษฎกรด-เบสของเบรนสเตต- ลาวร ใชอธบายสมบตของกรด- เบส ไดกวางกวาทฤษฎของอารเรเนยส แต ยงมขอจำากดคอ สารทจะทำาหนาทเปนกรดจะตองมโปรตอนอยในสารน 3น

สารทเปนไดท 3งกรดและเบส (Amphoteric)

สารบางตวทำาหนาทเปนท3งกรด เมอทำาปฏกรยากบสารตวหนง และทำาหนาทเปนเบส เมอทำาปฏกรยากบอกสาร

หนง นนคอเปนไดท 3งกรดและเบส สารทมลกษณะน3เรยกวา สารเอมโพเทอรก(Amphoteric) เชน H2O , HCO3

- เปนตน

กรณของ H2O

H2O + NH3 NH4+ + OH- Hให +

Hรบ +เบสกรด

เบสกรด NH4+ + H2O(l) H3O+(aq) + NH3

Hให +

Hรบ + ในกรณน3 H2O เปนกรดเมอทำาปฏกรยากบ NH3 และเปนเบสเมอทำาปฏกรยากบ NH4

+

กรณของ HCO3-


Hรบ +

Hให +

HCl (l) + HCO3-(aq) H2CO3 (aq) + Cl-(aq) กรด เบส

Hรบ +

Hให +

HCO3-(aq) + OH-(aq) H2O (l) + CO32-(aq) กรด เบส

ในกรณน3 HCO3- เปนเบสเมอทำาปฏกรยากบ HCl และเปนกรดเมอทำาปฏกรยากบ OH-

ดงน3นอาจจะสรปไดวา สารทเปนเอมโฟเทอรก ถาทำาปฏกรยากบสารทใหโปรตอนไดดกวา ตวมนเองจะรบ

โปรตอน (ทำาหนาทเปนเบส) แตถาไปทำาปฏกรยากบสารทใหโปรตอนไดไมด ตวมนเองจะเปนตวใหโปรตอนกบสารน 3น (ทำาหนาเปนกรด)

14.3.3 ทฤษฎกรด-เบสของลวอส

ในป ค.ศ. 1923 (พ.ศ. 2466) ลวอสไดเสนอนยามของกรดและเบสดงน3

กรด คอ สารทสามารถรบอเลกตรอนค จากเบส แลวเกดพนธะโคเวเลนต เบส คอ สารทสามารถใหอเลกตรอนคในการเกดพนธะโคเวเลนต

ปฏกรยาระหวางกรด- เบส ตามทฤษฎน 3 อธบายในเทอมทมการใชอเลกตรอนครวมกน กรดรบอเลกตรอน

เรยกวาเปน Electrophile และเบสใหอเลกตรอนเรยกวาเปน Nucleophile และตามทฤษฎน3สาร ทเปนเบสตองมอเลกตรอนคอสระ เชน

BF

FF

NH3+F

FF

B NH3กรด เบส

ในกรณน 3 NH3 เปนเบส มอเลกตรอนค 1 ค จะใหอเลกตรอนคกบกรดในการเกดพนธะโคเวเลนต และ BF3 รบอเลกตรอนจาก NH3 BF3 จงเปนกรด

ทฤษฎของลวอสน3มขอดคอ สามารถจำาแนกกรด- เบส ทไมมท 3ง H หรอ OH- ในสารน3น และแมวาสาร น3นไมไดอยในรปสารละลาย แตอยในสถานะกาซกสามารถใชทฤษฎลวอสอธบายความเปนกรดเบสได

ตวอยางอนๆ เชน

11 ว 034 เคม ม.6

เบสกรด

+CH3

ClClCl

Al O CH3 CH3

CH3OAl

ClClCl

+-

SnCl4 + Cl-2 SnCl62-กรด เบส

เบสกรดNH3]+ NH3Ag+ 2 Ag[H3N +

ตวอยางท 4 ปฏกรยาตอไปน3 สารต3งตนใดทำาหนาทเปนกรด สารใดทำาหนาทเปนเบสตามทฤษฎของอารเรเนยส

ก. HSO4- (aq) + H2O (l) SO4

2- + H3O+

ข. LiOH (s) Li2+ + OH- ค. H2O + H2O H3O+ + OH-

วธทำา

ก. HSO4- (aq) + H2O (l) SO4

2- + H3O+

HSO4- ให H+ ในนำ3า HSO4

- ทำาหนาทเปนกรด

ข. LiOH (s) เปนเบสเพราะ แตกตวให OH- ในนำ3า

ค. H2O เปนท3งกรดและเบส โมเลกลหนงให H3O+ (เปนกรด) อกโมเลกลหนงแตกตวให OH- (เปนเบส)

ตวอยางท 5 ในปฏกรยาตอไปน3 HCO3- ไอออนทำาหนาทเปนกรดในปฏกรยาใด

ก. HCO3- (aq) + H2O (l) H2CO3 (aq) + OH-

(aq)ข. HCO3

- (aq) + OH- (aq) H2O (l) + CO3

2-

(aq)ค. HCO3

- (aq) + HSO4

- (aq) H2CO3 (aq) + SO4

2- (aq)ง. HCO3

- (aq) + CH3COOH (aq) H2O (l) + CO2

(g) + CH3COO- (aq)วธทำา

ก. HCO3- (aq) ไมใชกรด แตเปนเบสเพราะรบ H+

ข. HCO3- (aq) เปนกรด เพราะให H+ กบ OH-

ค. HCO3- (aq) เปนเบส เพราะรบ H+

H2O


ง. HCO3- (aq) เปนเบส เพราะรบ H+ จาก CH3COOH (aq) ได H2O (l)

+ CO2 (g)

ตวอยางท 6 สารตอไปน3 ขอใดทำาหนาทไดท 3งกรดและเบส

ก. HC2O42-

ข. CO32-

ค. CN-

ง. HSO4-

เฉลย

ขอ ก และ ง เปนไดท 3งกรดและเบส เพราะสามารถให และรบ H+ ได

ขอ ข และ ค. เปนเบสไดเพยงอยางเดยว เพราะใหโปรตอนไมไดเนองจากไมม H แตสามารถรบโปรตอนได กลายเปน HCO3

- และ HCN ตามลำาดบ

14.4 คกรด-เบส

จากปฏกรยาของกรดกบเบสทกลาวถงแลว ตามทฤษฎของเบรนสเตต- ลาวร จะเหนวาในปฏกรยาหนงๆ อาจ

จะจดคกรด- เบสได 2 คดวยกน ตวอยางเชน

NH4+ + H2O H3O+ + NH3 1 2 2 1กรด เบส กรด เบส

- 2คกรด เบส


ปฏกรยาตวอยางน3 ปฏกรยาไปขางหนา NH4+ ทำาหนาทเปนกรด เพราะให H+ กบ H2O แลวไดเปน

NH3 และ H2O รบ H+ ทำาหนาทเปนเบส สวนปฏกรยายอนกลบ H3O+ เปนกรด เพราะให H+ กบ NH3 ซงเปนเบส แลวได H2O และ NH4

+ ตามลำาดบ

เรยก NH4+ วาคกรดของ NH3 (เบส)

H2O วาคเบสของ H3O+ (กรด)NH3 วาคเบสของ NH4

+

H3O+ วาคกรดของ H2O

13 ว 034 เคม ม.6

จะเหนไดวา คกรด- เบสน3นจะมจำานวนโปรตอน (H) ตางกน 1 ตว หรออาจกลาวไดวา จำานวนโปรตอน

ของคกรด จะมากกวาโปรตอนคเบสอย 1 ตวเสมอ

ตวอยางอนๆ ของปฏกรยาคกรด-เบส



1 2 2 1กรด เบส กรด เบส OH- + NH4+ NH3 + H2O

CH3COO- (aq) + H2O (l) OH-(aq) + CH3COOH (aq) 1 2 2 1กรด เบส กรด เบส





1 2 2 1กรด เบส กรด เบสHS- (aq) + H3O+ (aq) H2S (aq) + H2O (l)

ตวอยางท 7 ใหเขยนคกรด-เบสของสารตอไปน3

ก. คเบสของ H2O และ HNO3ข. คกรดของ SO4

2- และ C2H3O2-

วธทำา

ก. คเบสของ H2O และ HNO3 คอ OH- และ NO3- ตามลำาดบ

ข. คกรดของ SO42- และ C2H3O2

- คอ HSO4- และ HC2H3O2 ตามลำาดบ

ตวอยางท 8 สารคใดตอไปน3 ขอใดเปนคกรด - เบสกนบาง

ก. H2O - OH-

ข. H3O+ - OH-

ค. H2PO4- - HPO4

2-

ง. NH4+ - NH3

จ. H2CO3 - CO32-

วธทำา ขอ ก ค และ ง เปนคกรดเบสกน

ขอ ข. และ จ ไมเปนคกรดเบสกน

บทท 14 กรด- เบส 1 1414.4.1 ความแรงของกรดและเบส

การเปรยบเทยบความแรงของกรดและเบส อาจจะพจารณาไดดงน3

1. ดจากการแตกตวของกรด

กรดทมการแตกตวมาก มความเปนกรดมาก กรดและเบสทแตกตวได 100% จะเรยกวากรดแก และ เบสแก ตามลำาดบ ซงสามารถนำาไฟฟาไดด แตถากรดและเบสน 3นแตกตวไดเพยงบางสวนกจะเรยกวา กรดออน หรอ

เบสออน ตามลำาดบ ซงการนำาไฟฟาจะไมด สำาหรบการพจารณาคาการแตกตวของกรดและเบสน 3น นอกจากจะคดจากเปอรเซนตการแตกตว หรออาจจะด

ไดจากคาคงทสมดลของการแตกตวของกรดหรอเบส (Ka หรอ Kb) เชน

สารละลายกรด 4 ชนด มคาคงทของการแตกตวของกรดเปนดงน3

HClO2 Ka = 1.1 x 10-2

HF Ka = 6.8 x 10-4

CH3COOH Ka = 1.8 x 10-5

H2CO3 Ka = 4.4 x 10-7

ความแรงของกรดเรยงลำาดบจากมากไปหานอยตามคา Ka ไดดงน3

HClO2 > HF > CH3COOH > H2CO3

ในทำานองเดยวกน ความแรงของเบส กพจารณาจากคา Kb กลาวคอ ถามคา Kb มาก มความเปนเบส

มากกวา Kb นอย เชน

NH3 Kb = 1.76 x 10-5

N2H4 Kb = 9.5 x 10-7

C6H5NH2 Kb = 4.3 x 10-10

ความเปนเบส NH3 > N2H4 > C6H5NH2

2. ดจากความสามารถในการใหและรบโปรตอน

กรดแก ไดแก กรดทใหโปรตอนไดมาก กรดออน ไดแก กรดทใหโปรตอนไดนอย

เบสแก ไดแก เบสทรบโปรตอนไดมาก เบสออน ไดแก เบสทรบโปรตอนไดนอย

โดยมขอสงเกตเกยวกบคกรด- เบส ดงน3 ถากรดเปนกรดแก คเบสจะเปนเบสออน เชน

HCl (aq) + H2O H3O+ (aq) + Cl- (aq)กรดแก เบสออน

ถากรดเปนกรดออน คเบสจะเปนเบสแก เชน

HS- (aq) + H2O H3O+ + S2- (aq)กรดออน เบสแก

15 ว 034 เคม ม.6

ถาเบสเปนเบสแก คกรดจะเปน กรดออน เชน

H3O+ + S2- (aq) HS- (aq) + H2Oเบสแก กรดออน

ถาเบสเปนเบสออน คกรดจะเปน กรดแก เชน

Cl- (aq) + H3O+ HCl + H2Oเบสออน กรดแก

ตารางท 14.3 ลำาดบความแรงของกรดและเบสตวอยางตามทฤษฎของเบรนสเตต-ลาวรคกรด คเบส

กรดเปอรคลอรกกรดไฮโดรไอโอดกกรดไฮโดรโบรมกกรดไฮโดรคลอรกกรดไนตรกกรดซลฟวรกไฮโดรเนยมไอออนไฮโดรเจนซลเฟตไอออนกรดไนตรสกรดแอซตกกรดคารบอนกแอมโมเนยมไอออนไบคารบอเนตไอออนนำ3าเมทานอลแอมโมเนย

HClO4HIHBrHClHNO3H2SO4H3O+

HSO4-

HNO2CH3COOHH2CO3NH4

+

HCO3-

H2OCH3OHNH3

เปอรคลอเรตไอออนไอโอไดดไอออนโบรไมดไอออนคลอไรดไอออนไนเตรตไอออนไฮโดรเจนซลเฟตไอออนนำ3าซลเฟตไอออนไนตรสไอออนแอซเตตไอออนไบคารบอเนตไอออนแอมโมเนยคารบอเนตไอออนไฮดรอกไซดไอออนเมทออกไซดไอออนเอไมดไอออน

ClO4-

I-Br-

Cl-NO3

-

HSO4-

H2OSO4

2-

NO2-

CH3COO-

HCO3-

NH3CO3

2-

OH-

CH3O-

NH2-

3. ดจากการเรยงลำาดบในตารางธาต การพจารณาความแรงของกรดและเบสดจากการเรยงลำาดบของธาตทอยในกรดน3น ตามตารางธาต ซงแบง

ออกไดเปน

3.1 กรดออกซ หมายถง กรดทประกอบดวย H, O และธาตอนอก เชน HNO3 H3PO4 H3AsO4 HClO4 ถาจำานวนอะตอมออกซเจนเทากน ความแรงของกรดเรยงลำาดบดงน3


ดงน3น H2SO4 > H2SeO4 , H3PO4 > H3AsO4

3.2 กรดทไมมออกซเจน เชน HCl, HBr, HF, และ HI ความแรงของกรดแรงลำาดบดงน3

HI > HBr > HCl > HFH2S > H2O

17 ว 034 เคม ม.6

14.5 การแตกตวของกรดและเบส

14.5.1 การแตกตวของกรดแกและเบสแก

การแตกตวของกรดแกและเบสแก จะแตกตวไดหมด 100% หมายถง การแตกตวของกรดแกและเบส

แก เปนไอออนไดหมดในตวทำาละลายซงสวนใหญเปนนำ3า เชน การแตกตวของกรด HCl จะได H+ หรอ H3O+

และ Cl- ไมม HCl เหลออย หรอการแตกตวของเบส เชน NaOH ได Na+ และ OH- ไมม NaOH เหลออย

การแตกตวของกรดแกและเบสแกน 3น เขยนแทนดวยลกศร ซงแสดงการเปลยนแปลงไปขางหนาเพยง อยางเดยว เชน

HCl (aq) H+(aq) + Cl- (aq)1 โมล 1 โมล 1 โมล

[HCl] = [H+] = [Cl-] = 1 โมล/ลตร

HClO4 (aq) H+ (aq) + ClO4- (aq)

0.5 โมล 0.5 โมล 0.5 โมล

NaOH (aq) Na+ (aq) + OH- (aq)0.1 โมล 0.1 โมล 0.1 โมล

การคำานวณเกยวกบการแตกตวของกรดแกและเบสแก

ตวอยางท 9 จงคำานวณหา [H3O+] , [NO3-] ในสารละลาย 0.015 M HNO3

วธทำา

HNO3 + H2O H3O+ + NO3-

0.015 0.015 0.015 โมล

เพราะฉะน3น [H3O+] = [NO3-] = 0.015 โมล/ลตร

ตวอยางท 10 ถา KOH 0.1 โมล ละลายนำ3าและสารละลายมปรมาตร 2 ลตร ในสารละลายจะมไอออนใดบางอยางละกโมลตอลตร

บทท 14 กรด- เบส 1 18วธทำา

KOH (s) OH2 K+ (aq) + OH- (aq)0.1 0.1 0.1 โมล/ 2 ลตร

0.05 0.05 0.05 โมล/ลตร

สารละลาย KOH 2 ลตร ม KOH 0.1 โมล

สารละลาย KOH 1 ลตร ม KOH 21.0 = 0.05 โมล/ลตร

ดงน3น KOH จะแตกตวให K+ และ OH- อยางละ 0.05 โมล/ลตร

ตวอยางท 11 สารละลายกรดแก (HA) 250 ลกบาศกเซนตเมตร มปรมาณ H3O+ ไอออน 0.05 โมล สารละลายน3มความเขมขนเทาใด ถาเตมกรดน3ลงไปอก 0.2 โมล โดยทสารละลายมปรมาตรคงเดม สารละลายท

ไดจะมความเขมขนเทาใดวธทำา

HA OH2 H3O+ (aq) + A- (aq)0.05 0.05 0.05 โมล/ 250

cm3

สารละลาย HA 250 cm3 ม HA 0.05 โมล

สารละลาย HA 1000 cm3 ม HA = 2501000x05.0 = 0.20 โมล

เพราะฉะน3นสารละลายทไดมความเขมขน 0.20 โมล/ลตร

ถาเตมกรดอก 0.2 โมล

สารละลายม HA รวมท3งหมด = 0.05 + 0.2 = 0.25 โมล

สารละลาย HA 250 cm3 ม HA 0.25 โมล

สารละลาย HA 1000 cm3 ม HA = 2501000x25.0 = 1.00 โมล

เพราะฉะน3นสารละลายทไดมความเขมขน 1.00 โมล/ลตร

ตวอยางท 12 จงหาความเขมขนของ OH- ทเกดจากการเอา NaOH 10.0 กรม ละลายในนำ3าทำาเปน

สารละลาย 0.2 dm3 (Na = 23, O = 16, H = 1)วธทำา

จำานวนโมลของ NaOH = 4010 = 0.25 mol

สารละลาย 0.2 dm3 มเน3อของ NaOH = 0.25 โมล

สารละลาย 1 dm3 ม NaOH = 2.01x25.0 = 1.25

โมล/ลตร

เพราะฉะน3นสารละลายมความเขมขน 1.25 โมล/ลตร

และปฏกรยาการแตกตวของ NaOH เปนดงน3

19 ว 034 เคม ม.6

NaOH (aq) Na+ (aq) + OH- (aq)1.25 โมล 1.25 โมล 1.25 โมล

เพราะฉะน3นความเขมขนของ OH- = 1.25 โมล/ลตร

14.5.2 การแตกตวของกรดออน

สารละลายกรดออน เชน กรดแอซตก (CH3COOH) เมอละลายนำ3า จะนำาไฟฟาไดไมด ท 3งน 3 เพราะ กรดแอซตกแตกตวเปนไอออนไดเพยงบางสวน เขยนแทนโดยสมการจะใชลกศร เพอช3วาปฏกรยาเกดข3น

ท3งปฏกรยาไปขางหนาและปฏกรยายอนกลบ และอยในภาวะสมดลกน เชน

CH3COOH (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + CH3COO- (aq)

ปรมาณการแตกตวของกรดออน นยมบอกเปนรอยละ เชน กรด HA แตกตวไดรอยละ 10 ในนำ3า หมายความวา กรด HA 1 โมล เมอละลายนำ3า จะแตกตวให H+ เพยง 0.10 โมล

เปอรเซนตการแตกตวของกรดออน = 100x ดงกรดท3งหมจำานวนโมลขอตวงกรดทแตกจำานวนโมลขอ

การแตกตวของกรดของกรดออนชนดเดยวกน จะเพมข3นเมอสารละลายมความเจอจางมากข3น เชน กรดแอซ

ตก CH3COOH ความเขมขนตางกนจะมเปอรเซนตการแตกตวตางกน ดงน3

CH3COOH 1.0 M แตกตวได 0.42 %CH3COOH 0.10 M แตกตวได 1.30 %CH3COOH 0.010 M แตกตวได 4.20 %

การแตกตวของกรดมอนอโปรตก (monoprotic acid dissociation) กรดมอนอโปรตก คอ กรดทแตกตวให H+ ไดเพยง 1 ตว เชน HCOOH และ

CH3COOHHCOOH (aq) H+ (aq) + HCOO- (aq)CH3COOH (aq) H+ (aq) + CH3COO- (aq)

การแตกตวของกรดพอลโปรตก (polyprotic acid dissociation) กรดพอลโปรตก หมายถง กรดทมโปรตอนมากกวา 1 ตว และสามารถแตกตวให H+ ไดมากกวา 1 ตว

ถาแตกตวได H+ 2 ตว เรยกวา กรดไดโปรตก เชน H2CO3 , H2S , H2C2O4 เปนตน

H2S H+ + HS-

HS- H+ + S2-

H2CO3 H+ + HCO3-


HCO3- H+ + CO3

2-

กรดทแตกตวให H+ ได 3 ตว เรยกวา กรดไตรโปรตก เชน H3PO4 , H3PO3H3PO3 H+ + H2PO4

-

H2PO4- H+ + HPO4

2-

HPO42- H+ + PO4

3-

คาคงทสมดลของกรดออน (Ka) กรดออนแตกตวไดเพยงบางสวน ปฏกรยาการแตกตวไปขางหนา และปฏกรยายอนกลบเกดข3นไดพรอมกน

และปฏกรยาการแตกตวของกรดออนน3จะอยในภาวะสมดล คาคงทสมดลน3จะหาไดดงน3

HA + H2O H3O+ + A-

K = ]OH][HA[]A][OH[

2

3

K คอคาคงทสมดลของปฏกรยา และถอวา [H2O] มคาคงท ดงน 3นจะไดวา

K[H2O] = Ka = ]HA[

]A][OH[ 3

Ka คอ คาคงทสมดลของกรดออน (HA)

คาคงทสมดลของกรดน3ใชเปรยบเทยบความแรงของกรดได ถาคา Ka มคามากแสดงวากรดมความแรง

มาก แตกตวไดด ถาคา Ka นอยแสดงวากรดแตกตวไดนอย มความแรงนอย สำาหรบกรดทแตกตวได 100% จะไมมคา Ka

ตวอยางคา KaHF (aq) + H2O (l) H3O+(aq) + F-

(aq)Ka =

]HF[]F][OH[ 3

= 6.7 x 10-4

CH3COOH (aq) + H2O (l) H3O+(aq) + CH3COO- (aq)

Ka = ]COOHCH[]COOCH][OH[

3

33

= 1.74 x 10-5

21 ว 034 เคม ม.6

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

Ka = ]HCN[

]CN][OH[ 3 = 4.0 x 10-10

ถาเปรยบเทยบความแรงของกรดโดยใช KaKa (HF) > Ka (CH3COOH) > Ka (HCN)

เพราะฉะน3นความแรงของกรด HF > CH3COOH > HCN

กรณกรดไดโปรตก

มสตรทวไปเปน H2A แตกตวได 2 ข3น ดงน3

ข3นท 1 H2A (aq) + H2O (l) H3O+ + HA-

(aq)Ka1 = ]AH[

]HA][OH[

2

3

ข3นท 2 HA- (aq) + H2O (l) H3O+ + A2-

(aq)Ka2 =

]HA[

]A][OH[ 23

โดย Ka1 > Ka2 ตวอยางเชน H2S , H2CO3

H2S (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + HS-

(aq)Ka1 = ]SH[

]HS][OH[

2

3

= 1.1 x 10-7

HS- (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + S2-

(aq)Ka2 =

]HS[

]S][OH[ 23

= 1.10 x 10-14

จะเหนวาคา Ka1 > Ka2 หมายความวา H2S แตกตวไดมากกวา HS-

กรณกรดไตรโปรตก

มสตรทวไปเปน H3A จะแตกตวได 3 ข3นตอน คอ

ข3นท 1 H3A (aq) + H2O (l) H3O+ + H2A-

(aq)


Ka1 = ]AH[]AH][OH[

3

23

ข3นท 2 H2A- (aq) + H2O (l) H3O+ + HA2-

(aq)Ka2 =

]AH[

]HA][OH[

2

23

ข3นท 3 HA2- (aq) + H2O (l) H3O+ + A3-

(aq)Ka3 =

]HA[

]A][OH[2

33

โดย Ka1 > Ka2 > Ka3

ตวอยางเชน H3PO4H3PO4 (aq) + H2O (l) H3O+ + H2PO4

-

(aq)Ka1 =

]POH[]POH][OH[

43

423

= 5.9 x 10-3

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

HPO42- (aq)

Ka2 = ]POH[

]HPO][OH[

42

243

= 6.2 x 10-8

HPO42- (aq) + H2O (l) H3O+ + PO4

3-

(aq)Ka3 =

]HPO[

]PO][OH[24

343

= 4.8 x 10-13

โดย Ka1 > Ka2 > Ka3 การแตกตวของกรด H3PO4 > H2PO4

- > HPO42-

การคำานวณเกยวกบกรดออน

ตวอยางท 13 จงคำานวณเปอรเซนตการแตกตวของกรด HA 1 โมล/ ลตร ซงม H3O+ 0.05 โมล/ลตร

วธทำา HA (aq) + H2O (l) H3O+ + A- (aq) เรมตน 1 0 0

23 ว 034 เคม ม.6 ภาวะสมดล 1 - 0.05 0.05 0.05 โมล/ลตร

เปอรเซนตการแตกตวของกรดออน = 100x ดงกรดท3งหมจำานวนโมลขอตวงกรดทแตกจำานวนโมลขอ

= x105.0 100 = 5.0 %

ตวอยางท 14 สารละลายกรด HA มคา Ka เปน 6.8 x 10-4 สารละลายกรดน3มความเขมขน 1 โมล/ ลตร สารละลายกรดน3จะมความเขมขนของ H3O+ เทาใด

วธทำา HA (aq) + H2O (l) H3O+ + A- (aq) เรมตน 1 0 0 ภาวะสมดล 1 - x x x

Ka = ]HA[

]A][OH[ 3

6.8 x 10-4 = x1

x2

1 - x = 1 ( c >>> Ka) ดงน3น x2 = 6.8 x 10-4

x = 0.0261 โมล/ลตร

เพราะฉะน3น [H3O+] = 0.0261 โมล/ลตร

ตวอยางท 15 ท 25 0C กรดแอซตก (CH3COOH) เขมขน 0.1 โมล/ ลตร แตกตวได 1.34 % จงคำานวณหาความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออน แอซเตตไอออน และ Kaวธทำา

0.1 mol/dm3 CH3COOH แตกตวได 1.34 % หมายความวา

CH3COOH 100 mol/dm3 แตกตวได = 1.34 mol/dm3

CH3COOH 0.1 mol/dm3 แตกตวได = 1001.034.1 x =

0.00134 mol/dm3

CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO-

เรมตน 0.1 0 0 ภาวะสมดล 0.1- 0.00134 0.00134 0.00134

Ka = ]COOHCH[]COOCH][OH[

3

33


= 0987.0)00134.0)(00134.0(

= 1.82 x 10-5

ดงน3นความเขมขนของ CH3COO- และ H3O+ = 0.00134 หรอ 1.34 x 10-3 โมล/ลตร

และคา Ka = 1.82 x 10-5

ตวอยางท 16 จงคำานวณหาความเขมขนของ H+ , SO42- , และ HSO4

- ของสารละลายกรด H2SO4 เขมขน 0.05 โมล/ ลตร กำาหนดคา Ka2 = 1.26 x 10-2 วธทำา

กรด H2SO4 เปนกรดแกแตกตวได 100 % ในข3นท 1H2SO4 (aq) H+ (aq) + HSO4

- (aq)0.5 0.50 0.50 โมล/ลตร

ข3นท 2 HSO4- (aq) แตกตวให H+ และ SO4

2- ดงน3

HSO4- (aq) H+ (aq) + SO4

2- (aq) เรมตน 0.50 0.50 0 ( ความเขมขนของ HSO4

-

และ H+ไดจากการแตกตวข 3นท1) ภาวะสมดล 0.50-x 0.50+x x

Ka2 = ]HSO[

]SO][H[

4

24

1.26 x 10-2 = )x5.0()x)(x50.0(

0.0063 - 0.0126X = 0.5X + X2

X2 + 0.513X - 0.0063 = 0ใชสมการควอดราตกแกสมการ

X = )1(2

)0063.0)(1(4)513.0(513.0 2

= 2537.0513.0 = 0.012 (คาทเปนลบไมใช)

เพราะฉะน3น [H+] = 0.012 โมล/ลตร

[SO42-] = 0.012 โมล/ลตร

[HSO4-] = 0.50 - 0.012 = 0.488 โมล/ลตร

14.5.3 การแตกตวของเบสออน

เบสออนเมอละลายนำ3าจะแตกตวเปนไอออนเพยงบางสวน และปฏกรยาการแตกตวของเบสออน เปนปฏกรยา ทผนกลบได เชน แอมโมเนย เมอละลายนำ3าจะมภาวะสมดลเกดข3น ดงสมการ

25 ว 034 เคม ม.6

NH3 (aq) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH-

(aq)

K = ]OH][NH[

]OH][NH[

23

4

Kb = K[H2O] = ]NH[

]OH][NH[

3

4

Kb คอ คาคงทสมดลของเบส คา Kb น3เปนคาคงทและใชเปรยบเทยบความแรงของเบสได เชน

เดยวกบคา Ka โมโนโปรตกเบส (monoprotic base) จะรบ H+ ได 1 ตว และมคา Kb

เพยงคาเดยว เชน NH3 โพลโปรตกเบส (polyprotic base) จะรบ H+ ไดมากกวา 1 ตว และมคา Kb ได

หลายคา เชน ไฮดราซน H2NNH2

H2NNH2 + H2O H2NNH3+ + OH- ;

Kb1 = 9.1 x 10-7

H2NNH3+ + H2O H3NNH3

+ + OH- ; Kb2 = 1.0 x 10-15

ตารางท 14.4 แสดงคาคงทสมดลของเบสออนบางตวชอสาร สตรโมเลกล ปฏกรยา Kb

(250C)ไตรเมทลเอมนเอทานอลเอมนแอมโมเนยไฮดราซนไฮดรอกซลเอมนไพรดนอะนลนฟอสเฟตไอออนคารบอนเนตไอออนไซยาไนดไอออนไฮโดรเจนซลไฟดไอออนไฮโดรเจนคารบอเนตไอออนแอซเตตไอออนฟลออไรดไอออนไนไตรตไอออนซลเฟตไอออน

(CH3)3NHOC2H4NH2NH3N2H4HONH2C5H5NC6H5NH2PO4

3-

CO32-

CN-

HS-

HCO3-

CH3COO-

F-

NO2-

(CH3)3N + H2O (CH3)3NH+ + OH-

HOC2H4NH2+ H2O HOC2H4NH2

+ + OH-

NH3 +H2O NH4

+ + OH-

N2H4 + H2O N2H5+ +

OH-

HONH2 + H2O HONH3+

+ OH-

C5H5N + H2O C5H5N + OH-

C6H5NH2 + H2O C6H5NH2 + OH-

PO43- + H2O HPO4

2- + OH-

CO32- + H2O HCO3

2- +

6.5 x 10-5

3.2 x 10-5

1.8 x 10-5

1.7x10-6(200C)1.1x10-8(200C)1.8 x 10-9

4.3 x 10-10

2.2 x 10-2


SO42- OH-

CN- + H2O HCN + OH-

HS- + H2O H2S + OH-

HCO3- + H2O H2CO3 +

OH-

CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-

F- + H2O HF + OH-

NO2- + H2O HNO2 +

OH-

SO42- + H2O HSO4

- + OH-

2.1 x 10-4

1.6 x 10-5

1.1 x 10-7

2.6 x 10-8

5.7 x 10-10

1.5 x 10-11

1.4 x 10-11

9.8 x 10-13

นอกจาก การบอกปรมาณการแตกตวของเบสออน ในลกษณะของคา Kb แลวกยงสามารถบอกปรมาณ การแตกตวของเบสออนไดในลกษณะของเปอรเซนตของการแตกตว ดงน3

เปอรเซนตการแตกตวของเบสออน = 100x ดงเบสท3งหมจำานวนโมลขอตวงเบสทแตกจำานวนโมลขอ

ตวอยางการคำานวณ

ตวอยางท 17 จงเขยนคาคงทสมดลของเบสออนตอไปน3 C6H5NH2 , N2H2วธทำา

C6H5NH2 + H2O C6H5NH3+ + OH-

Kb = ]NHHC[

]OH][NHHC[

256

356

N2H4 + H2O N2H5+ + OH-

Kb = ]HN[

]OH][HN[

42

52

ตวอยางท 18 จงคำานวณหาความเขมขนของ OH- ในสารละลายแอมโมเนยเขมขน 0.200 โมล/ลตร กำาหนดคา Kb = 1.77 x 10-5

วธทำา NH3 + H2O NH4+ + OH-

เรมตน 0.200 0 0ภาวะสมดล 0.200 - x x x

27 ว 034 เคม ม.6

Kb = ]NH[

]OH][NH[

3

4

1.77 x 10-5 = )x20.0()x)(x(

เนองจาก Kb มคานอยมาก x 0.200 ; 0.20 - x 0.201.77 x 10-5 =

20.0x 2

x = 20.0x10x77.1 5

= 1.88 x 10-3

เพราะฉะน3น [OH-] = 1.88 x 10-3 โมล/ลตร

ตวอยางท 19 เมอแอมโมเนยละลายนำ3า จะแตกตวให NH4+ และ OH- ถาแอมโมเนยจำานวน 0.106

โมล ละลายในนำ3า 1 ลตร ทภาวะสมดลแตกตวให NH4+ และ OH- เทากน คอ 1.38 x 10-3 โมล จง

หาคาคงทของการแตกตวของ NH3วธทำา

NH3 + H2O NH4+ + OH-


Kb = ]NH[

]OH][NH[

3

4

= )10x38.1106.0(

)10x38.1)(10x38.1(3

33

Kb = 1.82 x 10-5

ตวอยางท 20 สารละลาย NH3 0.10 โมล/ ลตร แตกตวให NH4+ และ OH- = 1.88 x

10-3 โมล/ ลตร จะแตกตวไดกเปอรเซนต และถาสารละลายเบสเขมขน 0.20 โมล/ ลตร จะแตกตวไดกเปอรเซนตวธทำา

เปอรเซนตการแตกตวของเบสออน = 100x ดงเบสท3งหมจำานวนโมลขอตวงเบสทแตกจำานวนโมลขอ

= 10.010x88.1 3 x 100

= 1.88 %NH3 + H2O NH4

+ + OH-

เรมตน 0.10 0 0ภาวะสมดล 0.10 - 1.88x10-3 1.88x10-3 1.88x10-3

Kb = ]NH[

]OH][NH[

3

4


= )10x88.110.0(

)10x88.1)(10x88.1(3

33

Kb = 1.88 x 10-5

กรณสารละลายเบสเขมขน 0.2 โมล/ลตร

NH3 + H2O NH4+ + OH-


Kb = ]NH[

]OH][NH[

3

4

1.88 x 10-5 = )x20.0(x 2

x มคานอยมาก 0.20 - x 0.20 x2 = 0.20(1.88 x 10-5)

x = 1.94 x 10-3

เพราะฉะน3น [NH4+] = [OH-] = 1.94 x 10-3

เปอรเซนตการแตกตว = 20.010x94.1 3 x 100 = 0.97 %

14.6 การแตกตวของนำ3าบรสทธ

นำ3าเปนอเลกโทรไลตทออนมาก แตกตวไดนอยมาก ดงน 3น การนำาไฟฟาของนำ3าจะนอย จนไมสามารถตรวจสอบ

ไดดวยการนำาไฟฟาผานหลอดไฟ แตตรวจไดดวยเครองวดกระแส (เปนแอมมเตอร) ตวอยางการวดการนำาไฟฟาของนำ3าชนดตางๆ ไดแก นำ3ากลนทอณหภมหอง นำ3ากลนทอณหภม 60 - 70

องศาเซลเซยส นำ3าคลอง นำ3าประปา และนำ3าฝน จะไดผลดงตาราง

ตารางท 14.5 ตวอยางการนำาไฟฟาของนำ3าชนดตางๆ นำ3าชนดตางๆ เครองตรวจการนำาไฟฟา วดดวยแอมมเตอร

นำ3ากลนทอณหภมหอง

นำ3ากลนทอณหภม 60-70 0C

นำ3าคลองนำ3าประปา

นำ3าฝน

หลอดไฟไมสวางหลอดไฟไมสวางหลอดไฟไมสวางหลอดไฟไมสวางหลอดไฟไมสวาง

4080908580

ตามทฤษฎของเบรนสเตตและลาวร นำ3าทำาหนาทเปนท3งกรดและเบส ไอออนทเกดข3นจากการแตกตวของนำ3า และมการถายเทโปรตอนกนเองได (ออโตไอออนไนเซชน)

29 ว 034 เคม ม.6

1 2 2 1กรด เบส กรด เบสH3O+ + OH-H2O + H2O

Hให +

โมเลกลของนำ3าทเสย H+ จะเปลยนเปน OH- ซงมประจลบและโมเลกลของนำ3าทไดรบ H+ จะเปลยน

เปน H3O+ ซงมประจบวก เราอาจเขยนสมการกรด- เบส ไดงายๆ ดงน3

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

(aq)

เนองจากระบบน3อยในภาวะสมดล สามารถเขยนสมการคาคงทสมดลของ H2O ไดดงน3

K = 22

3

]OH[

]OH][OH[

Kw = K[H2O]2 = [H3O+][OH-] = 1 x 10-14

Kw คอคาคงทการแตกตวของนำ3า มคาเทากบ 1 x 10-14 ท 25 0C เนองจากนำ3าบรสทธ

แตกตวเปนไอออนจะใหความเขมขนของ H3O+ และ OH- เทากน

[H3O+] = [OH-] = wK

= 1410x0.1

= 1 x 10-7 โมล/ ลตร ท 25 0C

ดงน3น นำ3าบรสทธจงมสภาพเปนกลาง เนองจากปรมาณ H3O+ เทากบ OH- คาคงททสมดลของนำ3าม คาเปลยนแปลงตามอณหภม แสดงดงตารางตอไปน3

ตารางท 14.6 คา Kw ของนำ3าทอณหภมตางๆ

อณหภม (0C) Kw0

10202530405060

0.114 x 10-14

0.292 x 10-14

0.681 x 10-14

1.010 x 10-14

1.470 x 10-14

2.920 x 10-14

5.470 x 10-14

9.610 x 10-14


14.7 การเปลยนแปลงความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออนและ ไฮดรอกไซดไอออนในนำ3า

จากทกลาวมาแลว นำ3าแตกตวให H3O+ และ OH- ไดเทาๆ กน ทำาใหสภาพความเปนกรด และสภาพ

ความเปนเบสเทากนตลอด หรอเรยกวาเปนกลาง โดยท Kw = 1 x 10-14 และ [H3O+] เทากบ [OH-] = 1 x 10-7 แตความเขมขนของ H3O+ และ OH-

น3จะเปลยนแปลงไปเมอเตม H3O+ หรอ OH- ลงไปในนำ3า

ถาเตม HCl ซงเปนอเลกโทรไลตแกลงไปในนำ3า HCl จะแตกตวให H3O+ และ Cl- ปรมาณ H3O+ ในนำ3าจงเพมข3น

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

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

ตามหลกของเลอชาเตอรเอ เมอ H3O+ มากข3น นำ3าพยายามรกษาสมดล โดยท H3O+ จะรวมกบ OH- เกดปฏกรยายอนกลบ คอได H2O มากข3น และ [OH-] จะลดลง ปฏกรยากจะเขาสภาวะสมดลอกคร 3งหนง

Kw = [H3O+][OH-][H3O+] = ]OH[

Kw

31 ว 034 เคม ม.6

จะเหนไดวาจากสมการถา [H3O+] มากข3น [OH-] กนอยลง ในทำานองเดยวกน ถาเตม OH-

ลงไปในนำ3า จะทำาให [OH-] มากข3น [H3O+] กนอยลง

จากสมการ Kw = [H3O+][OH-] ถาทราบ [H3O+] กคำานวณหา [OH-] ได หรอถาทราบ [OH-] กคำานวณหา [H3O+] ได ดงตวอยางตอไปน3

การพจารณาวาสารละลายเปนกรดหรอเบส

ถา [H3O+] = [OH-] สารละลายเปนกลาง

ถา [H3O+] > [OH-] สารละลายเปนกรด

ถา [H3O+] < [OH-] สารละลายเปนเบส

ตวอยางท 21 สารละลายชนดหนงม [H3O+] = 1 x 10-2 โมล/ ลตร [OH-] จะมคาเทาใดวธทำา

Kw = [H3O+][OH-]1 x 10-14 = (1 x 10-2) [OH-][OH-] = 2

14

10x1

10x1

= 1 x 10-12

โมล/ลตร

ตวอยางท 22 เมอเตม H3O+ จำานวน 1.0 x 10-3 โมลลงไปในนำ3า ใหคำานวณหาความเขมขนของ OH- ถาสารละลายน3มปรมาตร 1 ลตรวธทำา

[H3O+] จากนำ3า = 1 x 10-7 โมล/ลตร

[H3O+] ทเตม = 1 x 10-3 โมล/ลตร

เพราะฉะน3น [H3O+] = ( 1 x 10-3) + ( 1 x 10-7) 1 x 10-3

Kw = [H3O+][OH-][OH-] = ]OH[

K

3

w

= 3

14

10x1

10x1

= 1 x 10-11

จะเหนไดวา [OH-] ลดลง (< 1 x 10-7) เมอเตมกรดลงไป

ตวอยางท 23 ถาสารละลายกาซ HCl 3.65 กรมในนำ3า และสารละลายมปรมาตร 5 dm3 จงหาความ

เขมขนของ H3O+ และ OH- ในสารละลาย (H = 1 , Cl = 35.5)วธทำา

จำานวนโมล HCl = 5.35165.3

= 0.10 โมล

HCl 5 dm3 ม HCl = 0.10 โมล


HCl 1 dm3 ม HCl = 51x10.0 = 0.02 mol/dm3

HCl เปนกรดแกแตกตวได 100%HCl + H2O (l) H3O+ (aq) + Cl- (aq)0.02 0.02 0.02

mol/dm3

[H3O+] = 0.02 mol/dm3

[OH-] = ]OH[

K

3

w

= 02.010x1 14 = 0.5 x 10-12

mol/dm3

ความสมพนธระหวาง Ka , Kb และ Kw สำาหรบคกรด- เบสใดๆ

Kw = Ka . Kb

เชน NH4+ - NH3

กรด NH4+ + H2O NH3

+ H3O+

Ka = ]NH[

]OH][NH[

4

33

เบส NH3 + H2O NH4+ + OH-

Kb = ]NH[

]OH][NH[

3

4

Ka . Kb = ]NH[

]OH][NH[

4

33

. ]NH[

]OH][NH[

3

4

= [H3O+] [OH-] = Kw ตวอยางท 24 กำาหนดคา Ka ของ CH3COOH ใหเทากบ 1.8 x 10-5 ใหหาคา Kb ของค

เบสของ CH3COOH วธทำา คกรด CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

33 ว 034 เคม ม.6

Ka = ]COOHCH[]OH][COOCH[

3

33

= 1.8 x 10-5

คเบส CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-

Kb = ]COOCH[

]OH][COOHCH[

3

3

Ka . Kb = ]COOHCH[]OH][COOCH[

3

33

. ]COOCH[

]OH][COOHCH[

3

3

Ka . Kb = [H3O+] [OH-] = Kw 1.8 x 10-5 . Kb = 1.0 x 10-14

Kb = 5

14

10x8.1

10x1

= 5.55 x 10-10

ตวอยางท 25 กำาหนดคา Kb ของ N2H4 ใหเทากบ 1.7 x 10-6 ใหหาคา Ka ของคกรดของ N2H4 วธทำา N2H4 + H2O N2H5

+ + OH-เบส คกรด

Ka . Kb = [H3O+] [OH-] = KwKa . 1.7 x 10-6 = 1.0 x 10-14

Ka = 6

14

10x7.1

10x1

= 5.88 x 10-9


14.8 pH ของสารละลาย

pH คอ คาทแสดงถงความเขมขนของไฮโดรเจนไอออน (H+) หรอไฮโดรเนยมไอออน (H3O+) ใชบอกความเปนกรดหรอเบสของสารละลาย โดยคา pH ของสารละลายเปนคาลอการทมของไฮโดรเจนไอออน

(หรอไฮโดรเนยมไอออน) ทเปนลบ

pH = -log [H3O+]หรอ [H3O]+ = 10-pH

โดยท [H3O+] คอ ความเขมขนของ H3O+ หรอ H+ เปนโมล/ลตร

นำ3าบรสทธ ทอณหภม 25 0C จะม [H3O+] = 1 x 10-7 โมล/ลตร

ดงน3น pH = -log [H3O+] = -log [1 x 10-7] = 7

นนคอ pH ของนำ3าบรสทธ ทอณหภม 25 0C เทากบ 7 ถอวามสภาพเปนกลาง คอไมมความเปนกรดหรอเบส

ถา [H3O+] = 1 x 10-5 ; pH = -log [H3O+] = -log [1 x 10-5] = 5 (เปนกรด)

ถา [H3O+] = 1 x 10-9 ; pH = -log [H3O+] = -log [1 x 10-9] = 9 (เปนเบส)

ดงน3นสรปวา

pH < 7 สารละลายเปนกรด

pH = 7 สารละลายเปนกลาง

pH > 7 สารละลายเปนเบส

35 ว 034 เคม ม.6

หรออาจจะเขยนเปนสเกลไดดงน3

นอกจากจะบอกความเปนกรดเปนเบสของสารละลายดวยคา pH แลวยงสามารถบอกคาความเปนกรด- เบส ไดโดยใชคา pOH

pOH ของสารละลาย คอ คาทบอกความเขมขนของ OH- ในสารละลายมคาเทากบ -log[OH-]

pOH = -log[OH-]

โดย pH + pOH = 14

ตารางท 14.7 สเกล pH ของสารละลายทมความเขมขนตางๆ กน

[H3O+] โมล/ลตร

pH [OH-] โมล/ลตร

pOH

1 x 100

1 x 10-1

1 x 10-2

1 x 10-3

1 x 10-4

1 x 10-5

1 x 10-6

1 x 10-7

1 x 10-8

1 x 10-9

1 x 10-10

1 x 10-11

1 x 10-12

1 x 10-13

1 x 10-14

0123456789

1011121314

1 x 10-14

1 x 10-13

1 x 10-12

1 x 10-11

1 x 10-10

1 x 10-9

1 x 10-8

1 x 10-7

1 x 10-6

1 x 10-5

1 x 10-4

1 x 10-3

1 x 10-2

1 x 10-1

1 x 100

14131211109876543210

กลาง

0 7 14

pH

กลาง

เบสกรด


วธวด pH ของสารละลายวดได 2 วธ ดงน3

1. วธเปรยบเทยบส วธน3เปนการวด pH โดยประมาณ ( มความถกตอง 0.5 หนวย pH) ซง

ทำาไดโดยเตมอนดเคเตอรทเหมาะสมลงไปในสารละลายทตองการวด pH แลวเปรยบเทยบกบสารละลาย ทำาไดโดย

เตมอนดเคเตอรทเหมาะสมลงไปในสารละลายทตองการวด pH แลวเปรยบเทยบสกบสารละลายบฟเฟอรททราบคา pH แนนอน ซงไดเตมอนดเคเตอรชนดเดยวกนไปแลว หรอใชกระดาษชบอนดเคเตอร ( กระดาษ pH) จมลงไปแลวเปรยบเทยบกบสมาตรฐาน

2. วธวดความตางศกย วธน3วด pH ไดอยางละเอยด ( มความถกตอง 0.01 หนวย pH) โดยการใชเครองมอทเรยกวา พเอชมเตอร ซงวด pH ของสารละลายไดโดยการวดความตางศกยระหวางข 3วไฟฟา

2 ข3ว

ภาพท 14.6 เครองพเอชมเตอร

ตวอยางท 26 ใหหาคา pH ของสารละลายทม H3O+ เทากบ 1 x 10-11 และ 6 x 10-14

โมล/ลตรวธทำา

[H3O+] = 1 x 10-11

pH = -log[H3O+] = -log[1 x 10-11] = 11[H3O+] = 6 x 10-4

pH = -log[H3O+] = -log[6 x 10-4] = 4 - log6 = 4 - 0.78 = 3.22

ตวอยางท 27 จงหา pH ของสารละลายทมความเขมขนของ H3O+ = 4.8 x 10-13

โมล/ลตร

วธทำา pH = -log[H3O+]= -log[4.8 x 10-13]= 13 - log 4.8= 12.32

ตวอยางท 28 สารละลายชนดหนงม pH = 4.00 จะมความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออนเปนเทาใด

วธทำา pH = -log[H3O+]4 = -log[H3O+]

37 ว 034 เคม ม.6

[H3O+] = 10-4

= 1 x 10-4

ตวอยางท 29 จงคำานวณหา [OH-] และ pOH ในสารละลายซงม pH = 8.37วธทำา pH = -log[H3O+]

8.37 = -log[H3O+] [H3O+] = 10-8.37

= 4.3 x 10-9 โมล/ลตร

[H3O+][OH-] = 1 x 10-14

[OH-] = ]OH[

10x1

3

14

= ]10x3.4[

10x19

14

[OH-] = 2.33 x 10-6 โมล/ลตร

จาก pOH + pH = 14pOH= 14 - pH = 14 - 8.37 = 5.63

ตวอยางท 30 จงคำานวณหา [H+], [OH-] , pH , และ pOH ของสารละลายทมกรดแก HX 0.01 โมลในนำ3า 500 cm3วธทำา

กรดแก HX แตกตวได 100 %[HX] = 0.1 โมล/ลตร = 0.02 โมล/ลตร

HX H+ (aq) + X- (aq)0.02 โมล/ ลตร 0.02 โมล/ลตร

เพราะฉะน3น [H+] = 0.02 โมล/ลตร

จาก [H+][OH-] = 1 x 10-14 โมล/ลตร

[OH-] = 02.010x1 14 = 5.0 x 10-13

เพราะฉะน3น [OH-] = 5.0 x 10-13 โมล/ลตร

pH = -log[H+] = -log(0.02) = 1.70pH + pOH = 14pOH = 14 - pH = 14 - 1.70 = 12.30

ตวอยางท 31 กรดไฮโดรไซยานก (HCN) เมอละลายนำ3าแตกตว 0.01 % สารละลายของกรดน3เขม

ขน 0.1 mol/dm3 จะม pH เทาใด

บทท 14 กรด- เบส 1 38วธทำา 0.01 % ของ 0.1 mol/dm3 = 100

01.0 = 1 x 10-5

โมล/ลตร

เพราะฉะน3นกรด HCN แตกตวไป 1 x 10-5 โมล/ลตร

HCN(aq) H+ (aq) + CN-(aq)เรมตน 0.1 0 0สมดล 0.1 - 1 x 10-5 1 x 10-5 1 x 10-5

[H+] = 1 x 10-5 โมล/ลตร

pH = -log [H+] = -log[1 x 10-5] = 5

เพราะฉะน3น pH ของสารละลาย HCN = 5

14.9 อนดเคเตอรสำาหรบกรด-เบส

อนดเคเตอร คอ สารทใชบอกความเปนกรด- เบส ของสารละลายไดอยางหนง สารประกอบทเปลยนสไดท pH เฉพาะตว จะถกนำามาใชเปนอนดเคเตอรได เชน ฟนอลฟทาลน จะไมมสเมออยในสารละลายกรด และจะเปลยน

เปนสชมพ เมออยในสารละลายเบสทม pH 8.3

C

HO

HOO-C=O

( )ไมมส รปกรด

OH-H3O+

( )ลชมพ รปเบส

C=OHO

HO

CO-

ภาพท 14.7 ฟนอลฟทาลน

อนดเคเตอรสำาหรบกรด- เบส เปนสารอนทรย อาจเปนกรดหรอเบสออนๆ ซงสามารถเปลยนจากรปหนงไปเปน

อกรปหนงได เมอ pH ของสารละลายเปลยน

การเปลยนสของอนดเคเตอร

HIn เปนสญลกษณของอนดเคเตอรทอยในรปกรด (Acid form)In- เปนสญลกษณของอนดเคเตอรทอยในรปเบส (Basic form)

รปกรดและรปเบสมภาวะสมดล เขยนแสดงไดดวยสมการ ดงน3

39 ว 034 เคม ม.6

HIn (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + In- (aq) ไมมส * (รปกรด) สชมพ* (รปเบส) ; (* = กรณเปนฟ

นอลฟทาลน)

Kind = ]HIn[

]In][OH[ 3

HIn และ In- มสตางกนและปรมาณตางกน จงทำาใหสของสารละลายเปลยนแปลงได ถาปรมาณ HIn มากกจะมสของรปกรด ถามปรมาณ In- มากกจะมสของรปเบส การทจะมปรมาณ HIn หรอ In

มากกวาหรอนอยกวาน 3นข3นอยกบปรมาณ H3O+ ในสารละลาย ถาม H3O+ มากกจะรวมกบ In- ไดเปน HIn ไดมาก แตถาอยในสารละลายทม OH- มาก OH- จะทำาปฏกรยากบ H3O+ ทำาให H3O+

ลดลง ซงจะมผลทำาใหเกดปฏกรยาไปขางหนาได In- มากข3น ซงสามารถเขยนอธบายดวยสมการ ดงน3

เมอเตมกรด (H3O+) ทำาใหปรมาณ [H3O+] ทางขวาของสมการมมากข3น ปฏกรยาจะเกดยอน

กลบ ทำาใหม HIn มากข3นจงเหนเปสของกรด HIn เมอเตมเบส (OH-) OH- จะทำาปฏกรยากบ H3O+ ทำาให H3O+ นอยลง ปฏกรยาจะไป

ขางหนามากข3น () ทำาใหม In- มากข3น จงเหนเปนสเบสของ In-

ถา [HIn] มากกวา [In-] 10 เทาข3นไป จะเหนเปนสของรปกรด (HIn) ถา [In-] มากกวา [HIn] 10 เทาข3นไป จะเหนเปนสของรปเบส (In-)

[HIn] จะมากหรอนอยกวา [In-] ข3นอยกบ pH ของสารละลาย ( หรอปรมาณของ H3O+ ดงทไดกลาวมาแลว

ชวง pH ทอนดเคเตอรเปลยนสจากรปหนงไปเปนอกรปหนง สารละลายจะมสผสมระหวางรปกรดและรป

เบส เรยกวา ชวง pH ของอนดเคเตอร (pH range หรอ pH interval) ชวง pH ของอนดเคเตอรหาไดจากคา Kind ของอนดเคเตอรดงน3

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

]HIn[]In][OH[ 3

[H3O+] = Kind ]In[

]HIn[

-log [H3O+] = -log Kind -log ]In[

]HIn[

pH = pKind - log ]In[

]HIn[

จะเรมเหนสของรปกรดเมอ]In[

]HIn[ 10


pH = pKind - log10pH = pKind - 1

จะเรมเหนสของรปเบสเมอ]In[

]HIn[

101

pH = pKind - log 101

pH = pKind + 1 นนคอ ชวง pH ของอนดเคเตอร = pKind 1

หมายความวา สของอนดเคเตอรจะเรมเปลยนแปลงเมอ pH = pKind 1 ซงเปนคาโดย

ประมาณ แตถา [HIn] มากกวาหรอนอยกวา [In-] 10 เทาข3นไป อาจถง 100 เทา ชวง pH ขอ

งอนดเคเตอรกจะเปลยนไป ชวง pH ของอนดเคเตอรทถกตองจรงๆ ของแตละอนดเคเตอรหาไดจากการทดลอง

ตวอยางเชน เมทลเรด มชวง pH 4.4 - 6.2 หมายความวา สารละลายทหยดเมทลเรดลงไป จะเปลยนสจากรปกรด (แดง) ไปเปนรปเบส (เหลอง) ในชวง pH ต3งแต 4.4 - 6.2 นนคอ

ถา pH < 4.4 จะใหสแดง (รปกรด

pH อยระหวาง 4.4 - 6.2 จะใหสผสมระหวางสแดงกบเหลอง คอ สสม

pH > 6.2 จะใหสเหลอง (รปเบส)

สของอนดเคเตอรแตละชนด จะเปลยนในชวง pH ทตางกน ซงแสดงไดดงภาพท 14.8

41 ว 034 เคม ม.6

ภาพท 14.8 สของอนดเคเตอรแตละชนด

อยางไรกตาม อนดเคเตอรชนดหนงๆ จะใชหาคา pH ของสารละลายไดอยางคราวๆ เทาน 3น เชน เมอนำา

สารละลายมาเตม เมทลออเรนจลงไป ( ชวง pH ของเมทลออเรนจเทากบ 3.0 - 4.4 และสทเปลยนอยใน

ชวง สแดง เหลอง) ถาสารละลายมสเหลองหลงจากหยดเมทลออเรนจ แสดงวาสารละลายน3ม pH ต3งแต 4.4 ข3นไป ซงอาจมฤทธเปนกรด กลางหรอ เบส กได ดงน 3น การหาคา pH ของสารละลายหนงๆ อาจจะตองใชอนดเคเต

อรหลายๆ ตว แลวนำาขอมลมาวเคราะห pH ของสารละลายรวมกน

ตวอยางท 32 การทดลองหาคา pH ของสารละลายชนดหนง โดยใชอนดเคเตอร 5 ชนดดวยกน ผลการทดลองเปนดงน3

ชนดของอนดเคเตอร ชวง pH สทเปลยน สสารละลายทไดจากการทดลอง

1. methyl 2.9-4.0 สแดง-เหลอง เหลองนำ3าเงน


yellow2. Bromeresol

green3. Methyl red4. Bromothy

mol blue5. Phenophtal

ein

3.8-5.44.4-6.26.0-7.68.0-9.6

เหลอง-นำ3าเงน

แดง-เหลอง

เหลอง-นำ3าเงน

ไมมส-สชมพ

สมเหลองไมมส

ใหหาคา pH ของสารละลายจากขอมลการทดลองขางตน

แนวคด จากอนดเคเตอรชนดท 1 แสดงวา pH ของสารละลาย > 4 จากอนดเคเตอรชนดท 2 แสดงวา pH ของสารละลายอยระหวาง 4.4-6.2 จากอนดเคเตอรชนดท 3 แสดงวา pH ของสารละลาย > 5.4 จากอนดเคเตอรชนดท 4 แสดงวา pH ของสารละลาย < 6 จากอนดเคเตอรชนดท 5 แสดงวา pH ของสารละลาย < 8.0

สรปไดวา สารละลายม pH อยระหวาง 5.4 - 6

การหา pH ของสารละลายโดยใชอนดเคเตอรหลายๆ ชนดน3 ไมสะดวกในการใช จงมการคดทจะนำาอนดเค

เตอรหลายๆ ชนด ซงเปลยนสในชวง pH ตางๆ กนมาผสมกนในสดสวนทเหมาะสม จะสามารถใชบอกคา pH ของ สารละลายไดละเอยดข3น อนดเคเตอรผสมน3เรยกวา ยนเวอรซลอนดเคเตอร ซงสามารถเปลยนสไดในสารละลายทม

pH ตางๆ กนเกอบทกคา

การใชยนเวอรซลอนดเคเตอร หยดยนเวอรซลอนดเคเตอรลงในสารละลายทตองการหาคา pH ประมาณ 3 หยดตอสารละลาย 3 cm3 สงเกตสของสารละลายแลวเปรยบเทยบกบสมาตรฐานของยนเวอรซลอนดเค

เตอรท pH ตางๆ วาสของสารละลายตรงกบสมาตรฐานท pH ใด กจะมคาเทากบ pH น3น สตรของยนเวอรซลอนดเคเตอร มหลายสตรดวยกน ตวอยางเชน

สตรท 1 เมทลออเรนจ 0.05 กรม ( ชวง pH 3.0-4.4) เหลอง-สมเหลอง

เมทลเรด0.15 กรม ( ชวง pH 4.4-6.2) แดง-เหลอง

โบรโมไทมอลบล 0.30 กรม ( ชวง pH 6.0-7.5) เหลอง-นำ3าเงน

ฟนอลฟทาลน 0.35 กรม ( ชวง pH 8.2-10.0) ไมมส-แดงมวง

ท3งหมดละลายใน 66% เอทานอล จำานวน 1 ลตร

สตรท 2 0.1% เมทลออเรนจ 0.5 cm3

0.1% เมทลเรด 1.5 cm3

0.1% โบรโมไทมอลบล 3.0 cm3

0.1% ฟนอลฟทาลน 3.5 cm3

ตารางท 14.8 การเปลยนสของสารละลาย เมอใชยนเวอรซลอนดเคเตอร

pH สารละลาย ส

3 แดงสมแดง

43 ว 034 เคม ม.6

456789

1011

สมสมเหลอง

เหลอง เขยวเขยว

นำ3าเงนเขยวมวง

มวงแดง

14.9.1 อนดเคเตอรทพบในธรรมชาต

นอกจากอนดเคเตอรกรด- เบส ทเปนสารอนทรยทกลาวมาแลว ในธรรมชาตยงมสารหลายชนดทมสมบต

เหมาะสมทจะใชเปนอนดเคเตอรได กลาวคอ มสตางกนท pH ตางกน สารเหลาน3พบในดอกไม ผลไม ผก หรอรากไม

บางชนด เชน ในกะหลำาปลสแดง (Red cabage) มสารทเปนอนดเคเตอร จากการทดลองสกดสารจาก

กะหลำาปลสแดง ซงเมอละลายเปนกรดจะไดสแดง (a) แตเมอเตมเบสลงไปจะมสหลายส ไดแก เขยว นำ3าเงน เหลอง (b) และเมอสารละลายเบส สารละลายจะเปลยนเปนสนำ3าเงน แสดงวาอนดเคเตอรทสกดไดจากกะหลำาปลสแดง จะเปลยนสแดงเปนนำ3าเงนในชวงกรดเปนเบส

สารละลายมสแดง สารละลายมหลายส สารละลายมสนำ3าเงน กรด เขยว นำ3าเงน เหลอง เบส

ภาพท 14.9 การสกดอนดเคเตอรจากกะหลำาปลสแดง และการเปลยนสของสารละลาย

ดอกกหลาบสแดง เมอนำามาละลายในแอลกอฮอลและอเทอร 1 : 1 จะใหสารละลายซงเปนอนดเคเตอร

ตามธรรมชาต เชนกน เมอนำาสารละลายน3มาหยดในสารละลายทม pH 1, 3, 7, 9 และ 11 ปรมาณ

เลกนอย พบวาใหสารละลายส แดง สม นำ3าตาล และเขยว ตามลำาดบ โดยทอนดเคเตอรน3จะเปลยนสในชวง pH 2 ชวง คอ 5-7 (แดง-นำ3าตาล) และ 8-10(นำ3าตาล-เขยว)


ภาพท 14.10 การทดลองสกดอนดเคเตอรจากดอกกหลาบแดงและการทดสอบการเปลยนสของอนดเคเตอรจากกหลาบแดง

ตารางท 14.9 อนดเคเตอรทพบในธรรมชาตชนดพช สารทใชสกด ชวง pH ทเปลยนส สทเปลยน

อญชนดาวเรองดาวเรอง

หางนกยง

หางนกยง

แคแดง

ชงโคเขมแดง

เขมแดง

กระเจยบครสตมาส

นำ3าแอลกอฮอล

นำ3า

นำ3า

แอลกอฮอล

นำ3า

นำ3านำ3า

แอลกอฮอล

นำ3า+แอลกอฮอล+อเทอรนำ3า

1-32-3

11-129-103-47-8

10-112-3

10-114-56-76-76-77-85-66-76-7

แดง - มวง ไมมส - เหลองออน เหลอง - เหลองนำ3าตาล

ไมมส - เหลอง สม - เหลอง

เหลอง - เขยว เขยว - เหลอง ชมพ - สม

สม - เหลอง บานเยน - แดง

แดง - เขยว ชมพ - เขยว แดง - เหลอง

เหลอง - เขยว ชมพ - เหลอง

เหลอง - เขยว

45 ว 034 เคม ม.6

ครสตมาสบานไมรโรย

บานไมรโรยแวนดา

แวนดา

สมเกล3ยง(ผว)สารภสารภ

ทองกวาว

แอลกอฮอล+อเทอรนำ3า

แอลกอฮอลแอลกอฮอล

นำ3า

นำ3าแอลกอฮอล

นำ3า

นำ3า

5-68-96-78-9

10-1210-11

3-49-1012-13

6-710-1111-1311-1311-1211-1212-1311-12

แดง - เขยว ชมพ - เขยวออน เขยว - เขยวนำ3าตาล แดง - ชมพ แดง - มวง มวง - นำ3าเงน ไมมส - เหลอง ชมพ - มวง มวง - เขยว เขยว - เหลอง แดง - เขยว ชมพ - เขยว เขยว - เหลอง

เขยวออน - เหลอง เหลองออน - เหลองเขม

เหลอง - นำ3าตาลเหลอง นำ3าตาลเหลอง - นำ3าตาลแดง

เหลองเขยว - แดง

14.11 สารละลายกรด- เบส ในชวตประจำาวน

คา pH ของสารละลายในสงมชวตมคาเฉพาะตว เชน pH ของเอนไซมในกระเพาะอาหารมคาประมาณ 1.5 pH ของเลอดและนำ3าลาย มคาเทากบ 7.4 และ 6.8 ตามลำาดบ

ตารางท 14.10 แสดงคา pH ของสารละลายในรางกายสาร ชวง pH

นำ3ายอยในกระเพาะอาหารปสสาวะนำ3าลายเลอดนำ3าด

1.6-2.55.5-7.06.2-7.4

7.35-7.457.8-8.6

นอกจากสารละลายในรางกายเราจะมคา pH เฉพาะตวแลว กจะพบวาสารละลายกรดและสารละลายเบสทพบ

ในชวตประจำาวนน3น มท 3งกรดออนจนถงกรดแก และเบสออนถงเบสแก ภาพท 14.11 แสดงถง pH ของ

สารละลายตางๆ สารละลายกรดจะมคา pH นอยกวา 7 สำาหรบ สารละลายเบสจะมคา pH มากกวา 7 นำ3า

บรสทธมสภาพเปนกลางไมเปนกรดหรอเบส ในขณะทนำ3าฝนจะมความเปนกรดออนๆ เนองจากในอากาศมกาซ CO2


ซงรวมกบนำ3าไดกรดคารบอนก ซงเปนกรดออน สวนในนำ3าทะเลจะมเกลอแรตางๆ ซงเมอละลายในนำ3าจะไดสารละลายไฮ ดรอกไซด ซงมสภาพเปนเบส

ภาพท 14.11 pH ของสารตางๆ ในชวตประจำาวน

นำ3าโซดาและนำ3าสมสายช (pH < 7) นำ3ายาลางหองนำ3า นำ3ายาทำาความสะอาด

Milk of magnesia (pH > 7)

การใชพเอชมเตอรวด pH ของนำ3าสมสายช และ milk of magnesia ภาพท 14.12 การทดลองวด pH ของสารละลาย และตวอยางสารตางๆ ในชวตประจำาวน

47 ว 034 เคม ม.6

เราอาจจะสรป pH ของสารละลายในชวตประจำาวนไดดงน3

1. ของเหลวบางชนดอาจจะมชวง pH กวาง และบางชนดมชวง pH แคบตามขอมลในตาราง

2. ถารบประทานอาหารประเภทผก ปสสาวะจะม pH สง แตถารบประทานเน3อสตวมาก ปสสาวะจะม pH ตำา

3. ในรางกายของคนเราของเหลวบางชนดม pH แปรไปไดในชวงคอนขางกวาง โดยทรางกายยงคงอย

ในสภาพปกตไมเจบปวย แตของเหลวบางชนดในคนปกตม pH คอนขางคงท เชน เลอดมคา pH แปรไปไดเพยง 0.10 เทาน3น สำาหรบคนทเปนโรคเบาหวานรนแรง คา pH ของเลอดอาจลดตำาลงกวา 7.35 ทำาใหเกดอาการ

คลนไส ถาลดลงตำามากๆ อาจหมดสตถงตายได

อยางไรกตาม ปกตในรางกายของคนจะมระบบทควบคมคา pH ของเลอดไวใหคงท

4. ในนำ3าฝนซงนาจะมสมบตเปนกลาง แตพบวาม pH ประมาณ 5.6-6.0 เทาน3น และปจจบนใน

ประเทศอตสาหกรรม pH ของนำ3าฝนมคาตำาถง 2.8 จากการตรวจสอบพบวานอกจากม CO2 ละลายอยแลว

ยงม H2SO4 และ HNO3 ละลายปนอยดวย

ฝนกรด (Acid rain) นำ3าฝนทม pH ประมาณ 5.6 - 6.0 ซงมภาวะเปนกรดออนๆ ปจจบนในประเทศอตสาหกรรม

pH ของนำ3าฝนมคาตำากวา 5.6 ท3งน3เนองจากมการเผาไหมเช3อเพลง เชน ถานหน นำ3ามน เปนตน ซงเช3อเพลง

เหลาน3มสารซลเฟอร (S) อย ทำาใหเกดกาซ SO2 ซงเมอถกปลอยออกมาสบรรยากาศ และละลายในนำ3า หรอถก

ออกซไดสตอเปน SO3 แลวละลายในนำ3าฝนไดกรด H2SO4 แลวจะไปเพมความเปนกรดใหกบนำ3าฝน ซงอาจจะ

ทำาให pH ตำากวา 3 ในบรเวณทมสภาพแวดลอมไมด

SO3 (g) + H2O (l) H2SO4 (aq) ผลทเกดข3นคอ ฝนกรดจะไปทำาลายตนไม ทำาลายชวตสตวนำ3า ทำาใหโลหะเกดการผกรอน หนถกกดเซาะ

เปนตน

SO2 อาจจะรวมกบนำ3าไดเปน H2SO3 และนอกจากสารประกอบของซลเฟอรแลวกอาจม

สารประกอบของ N ซงจะถกเปลยนเปน NO2 , HNO2 และ HNO3 ไดเชนกน ซงเมอละลายในนำ3า ฝนกจะไปเพมความเปนกรดใหกบนำ3าฝนได ปฏกรยาทเกดข3นคอ

2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)2NO (g) + H2O (l) HNO2 (aq) + HNO3

(aq) ความเปนกรดเบสของนำ3าและดนมความสำาคญตอการเพาะปลกและการเล3ยงสตวนำ3า เชน กง ซงในการเล3ยงกง

pH ของนำ3าตองเปนกลาง กงจงจะเจรญเตบโตไดด เปนตน และโดยทวไปดนทม pH ตำา เกนไปอาจจะไมเหมาะ สมตอการเจรญเตบโตของพช พชแตละชนดจะเตบโตในภาวะทตางกน ขาวจะเจรญเตบโตในดนเปร 3ยว คอ เปนกรดเลก

นอย ดงน3น จงตองมการตรวจวด pH ของดนและนำ3า เพอชวยใหเกษตรสามารถจดการกบการเพาะปลกไดด เชน ถา pH ตำามากกอาจใชปนขาว หรอข3เถาโรยลงไปในดนเพอลดความเปนกรดของดนได


data science solution @ 1999tel. 045-

บทที่ 14 - wordpress.com · web viewเปล ยนส อ นด เคเตอร...

Documents