department of chemistry,y, y mahidol wittayanusorn school ...teppode/acid_base_2554.pdf · acids...

AcidsAcidsAcidsAcidsAcids Acids andand

Acids Acids andandand and

BasesBasesand and

BasesBasesBasesBasesBasesBases

SORACHAI SAELIMSORACHAI SAELIM SORACHAI SAELIMSORACHAI SAELIM DepartmentDepartment of Chemistry, Mahidol Wittayanusorn Schoolof Chemistry, Mahidol Wittayanusorn Schoolpp y, yy, y

Nakorn Pathom, ThailandNakorn Pathom, Thailand 1

What is an acid?What is an acid?

b ? a base?

-Litmus paperHow was pH p p

-Indicatordetermined before

the invention of a

pH meter? pH meter

pH meter? 2

“Acid and Base”“Acid and Base” ,SORACHAI SAELIM, ,SORACHAI SAELIM, MahidolMahidol WittayanusornWittayanusorn SchoolSchool

PROPERTIES OF ACIDS

When dissolved in water, acids

-Conduct electricity

-Change blue litmus to red g

-Have a sour tasteHave a sour taste

-React with bases to neutralize their properties-React with bases to neutralize their properties

React ith acti e metals to liberate h drogen-React with active metals to liberate hydrogen.

3


PROPERTIES OF BASE

When dissolved in water, bases

C d t l t i it-Conduct electricity

-Change red litmus to blue

-Have a slippery feeling

-React with acids to neutralize their properties.React with acids to neutralize their properties.

4

A id d B St th


Acid and Base StrengthStrong acids: Dissociate completely in water ; Strong acids: Dissociate completely in water ;

such as HI, HCl, HBr, HClO3, HNO3, HClO4, H2SO4

Weak acids: Partially dissociate in water

Strong Bases: Dissociate completely in water;

such as NaOH, KOH . Strong base are

metal hydroxide

Weak base: Partially dissociate in water5

ELECTROLYTE


ELECTROLYTE

An electrolyte is any substance An electrolyte is any substance

containing free ions that behaves as

an electrically conductive medium.

Because they generally consist of

ions in solution

W k El t l tW k El t l t

Strong ElectrolyteStrong Electrolyte

Weak ElectrolyteWeak Electrolyte

6


• HCl• CH3COOH• NaCl

ELECTROLYTE…• NaCl• KNO3

• NaOH• NH4Cl Strong ElectrolyteStrong ElectrolyteNH4Cl• C2H5OH

C H O

g yg y

Weak ElectrolyteWeak Electrolyte• C12H22O11

Non-ELECTROLYTE

7


Strong ElectrolyteStrong ElectrolyteA strong electrolyte is a solute that completely or almost A strong electrolyte is a solute that completely, or almost

completely, ionizes or dissociates in a solution. These ions are

good conductors of electric current in the solution

-soluble salts

- Strong acid such as HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4 HClO3 and H2SO4

Ι ΙΙ- Strong base such as hydroxide of metal of ΙA and ΙΙA

8


Weak ElectrolyteWeak Electrolyte A substance that experiences little or no dissociation The terms "weak acid" or "weakdissociation. The terms weak acid or weak base" refer to those acids or bases not prone to dissociation.dissociation.

9


DissociationDissociation Strong acid and bases C id d t di i t l t lConsidered to dissociate completely.

H2O

W k id d b

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

Weak acids and bases

Do not dissociate completely.p y

NH (aq) + H O (aq) NH4+ (aq) + OH- (aq)NH3 (aq) + H2O (aq) NH4 (aq) + OH (aq)

10

% Dissociation Determines if Acid/Base is Strong or Weak

• Strong Acids/Bases;100 % Di i ti• 100 % Dissociation

7 Strong Acids7 Strong AcidsHCl HI HBr HClO HClO3HClO4 HClO3

H2SO4 HNO3

• Weak Acids/Bases;• Partial Dissociation

11


AcidsAcids

HCl (g) H+ (aq) + Cl -(aq)HCl (g) H (aq) Cl (aq)

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

12


+ + +H+ + n H2O H+ (H2O)n or [H(H2O)n]+

HYDRONIUM ION

+

H+ + OHH

+O

HH O

H

H H

HYDRONIUM ION

13


OHH HH

+ +

O

H

OH

OHH

H3O+ H5O2+

HH +

OH

O

H

HH

OH

H

+

O

H

O----- Hydrogen bond

H H

H9O4+

The hydrogen ion in aqueous solution, H+ (aq), can exist in several different forms. 14


Bases

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

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

H d id iHydroxide ions

15


Theories of acid and base

Arrhenius

Brοnsted LowryBrοnsted-Lowry

Th L i A id BThe Lewis Acid-Base

16


Arrhenius Acid

Arrhenius extended this th b ti th ttheory by suggesting that acids are neutral compounds th t i i h ththat ionize when they dissolve in water to give H+

i d diArrhenius Theory

ions and a corresponding negative ion. According

17

Hydrogen chloride is an acid because it ionizes when it dissolves in water to give hydrogen (H+) when it dissolves in water to give hydrogen (H )

and chloride (Cl-) ions as shown in the figure below.

H2O

HCl(g) H+(aq) + Cl-(aq)HCl(g) H (aq) + Cl (aq)

18


Arrhenius base

Arrhenius argued that bases are neutral d th t ith di i t i i i tcompounds that either dissociate or ionize in water

to give OH- ions and a positive ion.

NaOH is an Arrhenius base because it dissociates in water to give the hydroxide (OH-) anddissociates in water to give the hydroxide (OH ) and sodium (Na+) ions.

H2O

NaOH(s) Na+(aq) + OH-(aq)19


Arrhenius acid is therefore any substance that ionizes when it dissolves in water to give the H+, or hydrogen, ion.

Arrhenius base is any substance that gives the OH- or hydroxide ion when it dissolves in waterOH , or hydroxide, ion when it dissolves in water

HCl, HCN, and H2SO4 Arrhenius acid or Arrhenius base

NaOH, KOH, and Ca(OH)2. Arrhenius base

20

Arrhenius theory“Acid and Base”“Acid and Base” ,SORACHAI SAELIM, ,SORACHAI SAELIM, MahidolMahidol WittayanusornWittayanusorn SchoolSchool

Arrhenius theory

Acid Anything that produces hydrogen ions in a water solutionsolution.

H OHCl

H2OH+ + Cl-

Base Anything that produces hydroxide ions in a Base water solution.

H2ONa+ + OH -NaOH

21


NH3

Na CO

3.Acid or Base

Na2CO3

CO2SO2

22


The Arrhenius theory has several disadvantages

*I b li d l i h i*It can be applied only to reactions that occur in water because it defines acids and bases in terms

f h t h h d di l iof what happens when compounds dissolve in water.

*Only the compounds that contain the OH- ion can be classified as Arrhenius bases. The Arrhenius theory can't explain why other compounds (such as Na2CO3) have the characteristic properties of bases.

23

B t d L th


Bronsted-Lowry theory

24

Bronsted-Lowry theory

Expands the Arrhenius theoryExpands the Arrhenius theory

Acid Proton donorAcid

Base

-adds H+ to solvent

Proton AcceptorBase p-removes H+ from solvent

Thi d fi iti l i h thi lik i tThis definition explains how things like ammonia can act as bases.

25

Conjugate Acids and Conjugate BasesConjugate Acids and Conjugate Bases

acid conjugatebase conjugateacid j gbasebase j g

acid

HF (aq) + H O(l) F- (aq) + (H O)+ (aq)HF (aq) + H2O(l) F- (aq) + (H3O)+ (aq)

acid base

26


สรป

คกรดของเบส ใหใส H+ ลงไปในโมเลกลของสาร

คเบสของกรด ใหดง H+ ลงไปในโมเลกลของสาร

28

Autoionization of water

C

O

OHH3C + H2O C

O

O-H3C + H3O+C OHH3C + H2O C OH3C + H3O

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

Water is an amphiprotic substance that can act eitherWater is an amphiprotic substance that can act either as an acid or a base.

29

The Lewis Acid-Base Concept

A Lewis acid is an electron pair pacceptor

A L i b i l t iA Lewis base is an electron pair donor.

Gilbert Newton Lewis Gilbert Newton Lewis

30

Lewis acid-base reaction.

Lewis base Lewis acid

A Lewis acid is an electron pair acceptor.

A Lewis base is an electron pair donor.

31

Th BF i th L i id d th N CH i thThe BF 3 is the Lewis acid and the N(CH 3) 3 is the Lewis base.

32

ตวอยางโจทย ทฤษฎกรด-เบสของเบรนสเตด-ลาวร

ใ ใ จงเตมคกรดหรอคเบส ลงในชองวางใหถกตอง1. จงเตมคกรดหรอคเบส ลงในชองวางใหถกตอง

กรด คเบส เบส คกรด

จงเตมคกรดหรอคเบส ลงในชองวางใหถกตอง

HCl …………………….. CO32- ……………………..

H2PO4- …………………… NH2

- …………………… - +…………………. OH …………………….. NH4

+

………………….. H2O …………………… H2SO4

33

จงใชทฤษฏของลวอสอธบายการเกดสารประกอบตอไปน จงใชทฤษฏของลวอสอธบายการเกดสารประกอบตอไปน

HCO - (aq)OH- (aq) + CO2 (aq) HCO3 (aq)( q) 2 ( q)

34

Acid and Base Strength

Strong acids: dissociate completely in water HCl, HBr, HI, HClO3, HClO4,HNO and H SOHNO3, and H2SO4

Weak acids: partially dissociate in water most acids areWeak acids: partially dissociate in water most acids areweak.

Strong bases: dissociate completely in water NaOH, LiOH, KOHS b l h d idStrong bases are metal hydroxides.

Weak bases: partially dissociate in waterp y

35

DissociationDissociation Strong acid and bases

C id d t di i t l t lConsidered to dissociate completely.

H2O

HCl (aq)

H2O

H+ (aq) + Cl- (aq)

H2O (l)

H3O+ (aq) Cl-HCl (aq)

0 15 mol / dm3 0 15 l/ d 3 0 15 mol/ dm30.15 mol / dm3 0.15 mol/ dm3 0.15 mol/ dm

36

การคานวณคาหา H3O+ และ OH-ของกรดแก และเบสแก

ลงในนา STPท 3dm 2.11 HClเกดจากการผานแกส HClสารละลาย .1ตวอยาง ตวอยาง

จนได สารละลาย 5.00 dm3 จะมความเขมขนของ H3O+

3

37

2Ca(OH)ม3cm0.200จานวนเปนเบสแก2Ca(OH)สารละลาย.2ตวอยาง ตวอยาง 2Ca(OH)มcm0.200 จานวนเปนเบสแก2Ca(OH)สารละลาย. 2ตวอยาง ตวอยาง

ละลายอย 7.4 0กรม สารละลายนมไอออนชนดใดบาง และความเขมขนเทาใด (H= 1.0, O=16.0, Ca= 40.0)

38

DissociationDissociation Weak acids and bases

Do not dissociate completely.

NH3 (aq) + H2O (aq) NH4+ (aq) + H3O+ (aq)3 ( q) 2 ( q) 4 ( q) 3 ( q)

39

Di i ti f id d bDissociation of acid and base

Ka = Acid dissociation constanta

KKbb = Base dissociation constant= Base dissociation constant

40

Acid dissociation constant, KAcid dissociation constant, Kaa

The strength of a weak acid can be expressed as an equilibrium.

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

[ ][ ]

[ ][ ]OH

AHA

OHK 3

−+

=

We omit water. It’s

[ ] [ ]OHHA 2

[ ] [ ] [ ]K

+ -3 AOH

already include in the constant.

[ ] [ ][ ]

[ ] [ ]AOHK

== K

_+3

a 2 HAOHK

The strength of a weak acid is related to its equilibrium constant, Ka

[ ][ ]

[ ]

HA =K 3

a

[ ] [ ]AOH=K

-+3

[ ]HA=Ka

41

Base dissociation constant, KBase dissociation constant, Kbb

The strength of a weak base can be expressed as an equilibrium.

B (aq) + HB+ (aq) + OH- (aq)H2O (l)( q) ( q) ( q)2 ( )

[ ][ ]

[ ][ ]OHHB

BOHK

+

= [ ] [ ]OHB 2

[ ] [ ][ ]

[ ]HBOH=OHK=K

+-

2b [ ] [ ]

[ ][ ]HBOHK

BOHK K

+-

2bWe omit water. It’s already include in the constant.

The strength of a weak base is related to its equilibrium constant, Kb

[ ][ ] B

=K b

[ ] [ ]-+ OHBH=K [ ]b B

=K

42

ตวอยาง 1 กรดออน HA ม ความเขมขน C mol/ l นามาทาปฏกรยากบนา อยาก ใ mol/ l ทราบวา ทสมดลมสารใดเกดบางและเกดขนก mol/ l กาหนดคาคงทของการแตกตว

ของสาร HA เทากบ Ka

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

CInitial 0 0

-X

C X X

+X +X

X

Change

E ilib i C-X X XEquilibrium

[ ] [ ]AOHK 3

−+[ ][ ]

[ ]

( )( )XX

HA Ka =

X2( )( )( )XC

XX −

= ( )XCX2

−=

43

Approximation MethodApproximation Methodกรณกรดออน

กรณ 1 กรณ 2

C C⟨1000

KaC

≥ 1000KaC

⟨

(C-X) ≈ C ไมสามารถตดคา x ทงได

ตดคา x ทงได โดยใชสตรรากกาลงสองเปนตวหาคา

44

ไ การหาคาหรอรอยละการแตกตวของกรดออนหาไดจาก

รอยละการแตกตวของกรดออน = [ ]100

OH3 ×+

100C

×

C = ความเขมขนเรมตนของกรดออน หนวย mol/ dm3

[H O+] ไฮโ ไ ส[H3O+] = ความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออน ทภาวะสมดล

หนวย mol/ dm3

45

ตวอยางท 1 สารละลาย CH3COOH เขมขน 0.100 M (Ka = 1.0×10-5 )

จงคานวณหาความเขมขนของ H3O+ ในหนวย mol/dm3

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

46

ตวอยางท 2 จงคานวณหารอยละการแตกตวของสารละลายCH3COOH เขมขน 1.0, 0.10, และ 0.010 M (Ka = 3 a1.0x10-5 )

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

เมอ C = 1.0 M

เมอ C = 0.10 M

เมอ C = 0.010 M

สารละลายกรดออนชนดเดยวกน เมอความเขมขนเรมตนของกรดออนลดลง รอยละการแตกตว

ของกรดจะเพมขน

47

การแตกตวของกรดออนชนด Polyprotic acid

H2A (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + HA- (aq)

ขนท 1

[ ][ ] [ ]−

+

= HAAH

OHKa

2

31

ขนท 2 [ ]AH 2ขนท 2

[ ][ ]+

HA- (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + A2- (aq)

[ ][ ] [ ]−+

= 2-

32 A

HAOH

KaKa1 ⟩ Ka2

48

เราจะเอา K ขนตอนใดมา มาคด ................

ชอ สารเคม Ka1 Ka2 Ka3

4a1 10K

≥ H+ ทเกดขนทงหมดมาจาก4

a2

a1 10K

≥ H ทเกดขนทงหมดมาจาก

ขนตอนการแตกตวขนท 1 a2

49

ตวอยางท ตวอยางท 11 สารละลายกรด ascorbic acid (H2Asc) เขมขน 0 0500 M จงคานวณหา [H Asc] [HAsc-] [Asc2-]และ [H+] 0.0500 M จงคานวณหา [H2Asc] [HAsc ] [Asc ]และ [H ] ของสารละลายนทแตกตวแลว กาหนดให ascorbic acid เปนกรดไดโพรตกมคา Ka1 = 1.0×10-5 และ Ka2 = 5.0×10-12

a1 a2

50

Base dissociation constant, KBase dissociation constant, Kbb

The strength of a weak base can be expressed as an equilibrium.

B (aq) + HB+ (aq) + OH- (aq)H2O (l)( q) ( q) ( q)2 ( )

[ ][ ]

[ ][ ]OHHB

BOHK

+

= [ ] [ ]OHB 2

[ ] [ ][ ]

[ ]HBOH=OHK=K

+-

2b [ ] [ ]

[ ][ ]HBOHK

BOHK K

+-

2bWe omit water. It’s already include in the constant.

The strength of a weak base is related to its equilibrium constant, Kb

[ ][ ] B

=K b

[ ] [ ]-+ OHBH=K [ ]b B

=K

51

ตวอยาง เบสออน B ม ความเขมขน C mol/ l นามาทาปฏกรยากบนา อยาก ใ mol/ l ทราบวา ทสมดลมสารใดเกดบางและเกดขนก mol/ l กาหนดคาคงทของการแตกตว

ของสาร B เทากบ Kb

B (aq) + H2O (l) BH+ (aq) + OH- (aq)( q) 2 ( ) ( q) ( q)

In C M 0 M 0 M

ExEq

-x +x +x

(C-x) x x

[ ][ ]

[ ]OHB

BH = K

-+

b [ ]

( )( )XX

B

( )( )( )X- C

XX =

52

Approximation MethodApproximation Methodกรณเบสออน

กรณ 1 กรณ 2

C C1000≥

KC

b

1000K b

(C-X) ≈ C ไมสามารถตดคา x ทงได

ตดคา x ทงได โดยใชสตรรากกาลงสองเปนตวหาคา

53

ไการหาคาหรอรอยละการแตกตวของเบสออน หาไดจาก

รอยละการแตกตวของเบสออน = [ ]100×

OH-

100×C

C = ความเขมขนเรมตนของเบสออน หนวย mol/ dm3

[OH-] ความเขมขนของไฮดรอกไซดไอออน ทภาวะสมดล หนวย mol/ dm3[OH ] = ความเขมขนของไฮดรอกไซดไอออน ทภาวะสมดล หนวย mol/ dm3

54

ตวอยาง 1 สารละลาย NH3 เขมขน 2.00 M จะมปรมาณ [OH-] ก M กาหนดให 3 [ ]

Kb =1.0x10-5

55

ตวอยาง 2 สารละลายยเรย เขมขนรอยละ 36 โดยมวลตอปรมาตร จะมปรมาณ [OH-] ก M [ ]กาหนดให Kb = 1.0×10-14 มวลโมเลกลยเรย 60

56

Autoionization of waterAutoionization of waterWhen water molecules react with one another to form ions.

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

[ ][ ][ ][ ][ ]

-162

2

-

101.8OH

OHHK ×==+

[ ][ ][ ] -16-

2

55.6101.8OHH

OH

××=+ [ ]

[ ][ ] 14

-14101.0 ×=+[ ][ ] W

-14 K101.0OHH =×=+

[H2O] is constant and is already included in Kw57

คา Kw ทอณหภมตางๆ

Temperature (OC) K

w ๆ

Temperature ( C) Kw

0 1.1 × 10-15

10 2.9 × 10-15 1425 1.0 × 10-14

37 24 × 10-14 2.4 × 10

45 4.0 × 10-14

60 9.6 × 10-14

58

เปรยบเทยบความเขมขนของ H3O+ และ OH- กบความเปนกรด เบสของสารละลาย

59

What is the concentration of OH- ions in a HCl solution whoseWhat is the concentration of OH ions in a HCl solution whose hydrogen ion concentration is 1.3 M?

Kw = [H+][OH-] = 1.0 x 10-14

[H+] = 1.3 M

[OH-] =Kw

[H+]1 .0x 10-14

1.3= = 7.7 x 10-15 M

60

1. จากตารางแสดงคาความเขมขนของ H3O+ และ OH- ของสารละลาย A B C D และ E จงเตม3

คาความเขมขนของ H3O+ และ OH- ลงในชองวางพรอมทงระบความเปนกรด-เบสของสารละลาย

สารละลาย ความเขมขน (M) ความเปนกรด-เบสของสารละลาย ความเขมขน (M)

[H3O+] [OH-]

A 2.0×10-5 ……………… …………………………………. A 2.0 10 ……………… ………………………………….

B ……………………. 1.0×10-2 ………………………………. C 3.0×10-5 ……………… ………………………………. D 1.0×10-9 ……………… ………………………………. E ……………….. 1.0×10-5 ……………………………….

61

ความสมพนธระหวาง K , Kb และ Kความสมพนธระหวาง Ka, Kb และ Kw

HCN (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + CN- (aq)( q) 2 ( ) H3O (aq) + CN (aq)

Ka=…………………

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

Kb=…………………

62

Kw = Ka . Kb

Ex จงหาคาคงทสมดลของสมการขางลางน ถาKb ของ CH3NH2 = 4.3×10-4

CH3NH3+ H2O H3O+ CH3NH2+ +

b 3 2

63

ความสมพนธระหวาง pH และ pOHความสมพนธระหวาง pH และ pOH

K = [H+][OH-] = 1.0 x 10-14Kw [H ][OH ] 1.0 x 10

[H+][OH-] = 1 0 x 10-14[H ][OH ] = 1.0 x 10

- log ทง 2 ขาง [ ][ ] 101HOH 14×=+og [ ][ ]

[ ] [ ] 14HlogOHlog =+ +[ ] [ ]

[ ]( ) [ ]( ) 14HlOHl

14HlogOHlog =+

+[ ]( ) [ ]( ) 14HlogOHlog =+ +

64

14pHpOH =+

pH A Measure of AciditypH – A Measure of Acidity

H l [H+]pH = -log [H+]

pOH = -log [OH-]

[H ][OH ] 1 0 10 14[H+][OH-] = 1.0 x 10-14

65

pH and pOHpH and pOHWe need to measure and use acids and bases over a very large concentration range.

H d OH t t k t k f th lpH and pOH are systems to keep track of these very large ranges.

pH = -log [H3O+]pH log [H3O ]

pOH = -log [OH-]pOH log [OH ]

pH + pOH = 14p pO66

pH calculationspH calculations

Determine the following. pH = -log [H3O+]g p g [ 3 ]

1) 6.7 x 10-3 M [H+] pH = ? ………………….2.21) 6.7 x 10 M [H ] pH ? ………………….

2) [H+] = ? , if the pH is 4.5

[H+] 10 pH[H+] = 10-pH

67

pOH examplespOH examples

Determine the following.Determine the following.

1. pOH of 1.7x10-4 NaOH = ?

pOH = 3.8 pH = 10.2

2. [OH-]= ? if the pH is 4.5

[OH-]= 3.2x10-10

68

H OH 14pH = -log [H+] pOH = -log [OH-] pH +pOH = 14

Kw = [H+][OH-] = 1.0 x 10-14 [H+] = 10-pH [OH-] = 10-pOHw [ ][ ] [H ] 10 [OH ] 10

pH- scale

69

1.The pH of rainwater collected in a certain region of the northeastern United States on a particular day was 4.82. What is the H+ ion concentration of the rainwater?

pH = -log [H+]

[H+] = 10-pH = 10-4.82 = 1.5 x 10-5 M

2 The OH- ion concentration of a blood sample is 2 5 x 10-7 2.The OH ion concentration of a blood sample is 2.5 x 10M. What is the pH of the blood?

pOH = -log [OH-]pH + pOH = 14.00p p

= -log (2.5 x 10-7) = 6.6

pH = 14.00 – pOH = 14.00 – 6.6 = 7.470

Ex 1. จงคานวณหา [H3O+], [OH-], pH และ pOH ของ[ 3 ] [ ] p p

1.1 สารละลาย HCl เขมขน 0.0080 M

l 8 0 903 l 1 26 0 100)(log 8 = 0.903 log 1.26 = 0.100)

1.2 สารละลาย CH3COOH เขมขน 0.100 M (Ka = 1.0×10-5 )

71

การคานวณหาคา pH ของสารละลายหลงเตมนาลงไปการคานวณหาคา pH ของสารละลายหลงเตมนาลงไป

กรดแก

จานวนโมลของ H+ กอนเตมนา = จานวนโมลของ H+ หลงเตมนา

เบสแก

จานวนโมลของ OH- กอนเตมนา = จานวนโมลของ OH- หลงเตมนา

72

EX 2 นาสารละลาย HCl ทม pH = 3 0 ปรมาตร 10 cm3 มาผสมนาใหไดEX 2. นาสารละลาย HCl ทม pH = 3.0 ปรมาตร 10 cm3 มาผสมนาใหได

ปรมาตร 100 cm3 จะไดสารละลาย pH เทาใด

73

กรดออนกรดออน

Ka กอนเตมนา = Ka หลงเตมนา

เบสออน

Kb กอนเตมนา = Kb หลงเตมนา

74

EX 3 นาสารละลาย HF ทม pH = 4 0 ปรมาตร 10 cm3 มาผสมนาใหไดEX 3. นาสารละลาย HF ทม pH 4.0 ปรมาตร 10 cm มาผสมนาใหได

ปรมาตร 100 cm3 จะไดสารละลาย pH เทาใด

75

เครองมอและอปกรณทใชวดความเปนกรดและเบสของสารเครองมอและอปกรณทใชวดความเปนกรดและเบสของสาร

กระดาษลตมสกระดาษลตมส

ยนเวอรแซลอนดเคเตอร

เครอง pH-Meter

76

อนดเคเตอรสาหรบกรด-เบส

HIn + H2O H3O+ + In-

สแดงสเหลอง

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

[H3O+][In-]Kind =

[ ]

[HIn]

[ ][ ] 10In

≥−

[ ][ ] 10InHIn

- ≥

[ ] 0HIn

[ ]77

การแปลความความหมายของอนดเคเตอรการแปลความความหมายของอนดเคเตอร

เมทลออเรนจ มชวง pH ระหวาง 3.1-4.4 และชวงการเปลยนส แดง-เหลอง

pH 3.1 pH 4.4

78

Indicator examplesp

Acid-base indicators are weak acids that undergo a color change at a known pH.pH.

79

PhenolphthaleinPhenolphthalein

80

Ex 1 ถาเตมอนดเคเตอรตาง ๆ ลงในสารละลาย x ปรากฏวาสของสารละลายเปนดงน Ex 1 ถาเตมอนดเคเตอรตาง ๆ ลงในสารละลาย x ปรากฏวาสของสารละลายเปนดงน

อนดเคเตอร ชวง pH ท

ชวงสท เปลยน สาร x สาร yเปลยน

เมทลออเรนจ 3.1-4.4 แดง-เหลอง เหลอง เหลอง 4 2 6 3 เมทลเรด 4.2-6.3 แดง-เหลอง เหลอง เหลอง

โบรโมไทมอลบล 6.0-7.6 เหลอง-นาเงน เขยว เขยว

ฟ 6 8 8 4 ฟนอลเรด 6.8-8.4 เหลอง-แดง สม เหลอง

ส X Y pH ใ ใสารละลาย X , Y ม pH อยในชวงใด

81

ปฏกรยาระหวางกรด-เบสฏ

HCl + NaOH NaCl (s) + H2O

ปฏกรยาสะเทน

CH3COONa (s)

NaCl (s)

CH3COOH + NaOH CH3COONa (s) + H2O

HCl + NaOH NaCl (s) + H2OHCl NaOH NaCl (s) H2O

82

การคานวณปรมาณ H O+ OH- แล pH ของเกลอทเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสกบนาการคานวณปรมาณ H3O+ , OH และ pH ของเกลอทเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสกบนา

1. เกลอทเกดจากกรดแก+เบสแก เชน NaCl , CaCl2 ละลายน าจะไมเกดปฏกรยา, 2 ฏ

ไฮโดรไลซส pH = 7

NaCl (s)

HCl + NaOH NaCl (s) + H2OHCl + NaOH NaCl (s) + H2O

83

2 เกลอทเกดจากกรดออน เบสแก เชน CH COONa KCN Na CO2. เกลอทเกดจากกรดออน+เบสแก เชน CH3COONa , KCN, Na2CO3 ละลายนาจะเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส pH ⟩ 7

CH3COONa (s)


CH COONa (s) CH3COO- (aq) + Na+ (aq)CH3COONa (s) CH3COO (aq) + Na (aq)

CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-CH3COO + H2O CH3COOH + OH

84

จงคานวณหา pH และรอยละของการไฮโดรไลซสของเกลอ CH3COONa เขมขน 0.10 โมลตอจงคานวณหา pH และรอยละของการไฮโดรไลซสของเกลอ CH3COONa เขมขน 0.10 โมลตอ

ลกบาศกเดซเมตร (Ka ของ CH3COOH = 1.0×10-5 )

85

3 เกลอทเกดจากกรดแก+เบสออน เชน NH4Cl NH4NO3 ละลายน าจะ3. เกลอทเกดจากกรดแก+เบสออน เชน NH4Cl , NH4NO3, ละลายนาจะ

เกดปฏกรยาไฮโดรซส pH ⟨ 7NH4Cl (s)NH4Cl (s)

86

จงคานวณหา pH และรอยละของการไฮโดรไลซสของเกลอ NH4Cl เขมขน 0.10 โมลตอลกบาศกจงคานวณหา pH และรอยละของการไฮโดรไลซสของเกลอ NH4Cl เขมขน 0.10 โมลตอลกบาศก

เดซเมตร (Kb ของ NH3 = 1.0×10-5 )

87

4 NH NO CH COONH4. เกลอทเกดจากกรดออน+เบสออน เชน NH4NO2, CH3COONH4 ละลาย

นาจะเกดปฏกรยาไฮโดรซส คา pH = 7 , ⟩ 7 , ⟨ 7 ขนอยกบคา Ka, Kb

pH ⟨ 7 เมอ Kh1 ⟩ Kh2

pH 7 Kh KhpH ⟩ 7 เมอ Kh1 ⟨ Kh2

pH = 7 เมอ Kh1 = Kh2

เมอ Kh1= Kw / Kb Kh2= Kw / Ka1 2

88

ตวอยางท 1 สารละลาย X สามารถเปลยนสของกระดาษลตมสจากแดงเปนนาเงน เมอนาตวอยางท 1 สารละลาย X สามารถเปลยนสของกระดาษลตมสจากแดงเปนนาเงน เมอนา

สารละลาย X เขมขน 0.01 M มา 3 cm3 เตมสารละลาย Ca(OH)2 เขมขน 0.01 M ลงไป 1 cm3

พบวามตะกอนขาวเกดขน และกระดาษลตมสยงคงเปลยนสจากแดงเปนนาเงน ถานาสารละลาย

อกสวนหนง 3 cm3 เตม HCl เขมขน 0.01 M ลงไป 4 cm3 ปรากฏวามฟองกาซเกดขน และเมอ

ทดสอบสารละลายใหมนดวยกระดาษลตมสปรากฏวากระดาษลตมสเปลยนจากนาเงนเปนแดง

X ป ใ ใ ใ จากการทดลองนสาร X ควรเปนสารในขอใดมากทสด และใหนกเรยนเขยนสมการทเกดขน

4. CH3COONa3. NaHCO32. KNO31. NH4Cl

89

Ex 1. จงคานวณหา pH สารละลายเกลอ 0.100 M NH4NO3p 4 3

(Kb = 1.0×10-5) การบาน

90

Ex 2. จงคานวณหา pH สารละลายเกลอ 0.20 M NaClO

(Ka = 1.0×10-8) การบาน

91

การไทเทรต (Titration) คอ กระบวนการของปฏกรยาเคมสาหรบหาปรมาณ

ของสารระหวางสารละลาย 2 ชนด ทาปฏกรยาพอดกน โดยสารละลายชนดหนงทราบ

ความเขมขน แตสารละลายอกชนดหนงไมทราบความเขมขน และวดปรมาตรของ

ไ ไสารละลายทงสองททาปฏกรยาพอดกน การไทเทรตมหลายแบบ เชน การไทเทรต

กรด-เบส การไทเทรตแบบรดอกซ

ไ 2

ใ ไฟฟ ป ไฟฟ ไ

กระบวนการไทเทรตกรด-เบส ม 2 วธ คอ

-ใชการนาไฟฟาของสารละลาย คอการหาจดยตทเปนจดทมสภาพการนาไฟฟาได

นอยทสดของสารละลาย

ใ ป ป -ใชการเปลยนสของอนดเคเตอร คอการหาจดยตทอนดเคเตอรเปลยนส

92

ใชการนาไฟฟาของสารละลาย คอการหาจดยตทเปนจดทมสภาพการนาไฟฟาไดนอยทสดของสารละลาย

H2SO4

Ba(OH)2

BaSO4

H2SO4(aq) + Ba(OH)2(aq) H2O(l) + BaSO4(s)

ตะกอนสขาว

93

ใชการเปลยนสของอนดเคเตอร คอการหาจดยตทอนดเคเตอรเปลยนส

NaOH 0.10 M

HCl 10.00 cm3

94

ใชการนาฟาของสารละลาย คอการหาจดยคทเปนจดทมสภาพการนาไฟฟาไดนอยทสดของสารละลาย

H2SO4

Ba(OH)2

BaSO4

H2SO4(aq) + Ba(OH)2(aq) H2O(l) + BaSO4(s)

ตะกอนสขาว

95

ใชการนาฟาของสารละลาย คอการหาจดยคทเปนจดทมสภาพการนาไฟฟาไดนอยทสดของสารละลาย

การทดลองเรองปฏกรยาระหวางกรดซลฟวรกกบแบเรยมดรอกไซด

ปฏกรยาสะเทนH2SO4(aq) + Ba(OH)2(aq) H2O(l) + BaSO4(s)

จดยต

จดสมมล

96

ผลการทดลอง

จานวนหยดของสารละลายกรด H2SO4 ทเตมลงในสารละลาย

Ba(OH)

การนาไฟฟา

สของสารละลาย

การเปลยนแปลงในสารละลาย

Ba(OH)2

1-6 - สชมพจางลง

ตะกอนสขาวเกดขน

7-9 ลดลงเลกนอย

สชมพจางลง

ตะกอนสขาวเกดขน

10 ลดลงมาก ไมม ตะกอนสขาวเกดขนเกดขน

11-12 เพมข น ไมม ตะกอนสขาวเกดขนเกดขน

13-20 เพมข น

ไมม ตะกอนสขาว มากกวา

ตอนแรกเกดขน

97

ตะกอนสขาวของแบเรยมซลเฟต เกดจากการไทเทรตสารละลายกรดซลฟวรก 0.1 M ดวย

ไ ไ Mสารละลายแบเรยมไฮดรอกไซด 0.1 M

ทจด AH2SO4(aq) + Ba(OH)2(aq) H2O(l) + BaSO4(s)ทจด A

ทจด A – B

ทจด Bทจด B

ทจด B – C

98

HCl1.ถาเปลยนสารทมาทาการไทเทรตเปน HCl กบ

NaOHNaOH

HCl (aq) + NaOH (aq) H2O(l) + NaCl (s)99

HCl1.ถาเปลยนสารทมาทาการไทเทรตเปน HCl กบ NaOH

NaOH

สภาพการนาไฟฟาสง เพราะในสารละลายม NaOH มปรมาณ OH- มาก

ไฟฟ OH- Cl- OH- ไฟฟ ไ Cl-)

ทจด A

สภาพการนาไฟฟาลดลง เพราะ OH- ลดลง แต Cl- เพมขน (OH- นาไฟฟาไดดกวา Cl-)

ทจด A – Bจดยต (ใกลจดสมมล) สภาพการนาไฟฟาตาทสด เมอปฏกรยาเกดการสะเทนพอด

ทจด Bสภาพการนาไฟฟาไมเปนศนย เพราะในสารละลายยงคงมไอออนคอ Na+ และ

Cl- อย

ทจด B

ทจด B – C สภาพการนาไฟฟาเพมขน เนองจากกรด HCl (กรดแก) เพมขน ทาใหเกด H+ เคลอนทมากขน

เสนกราฟจะสงขนตามปรมาณ H+ เพมขน100

2 การนาไฟฟาของการไทเทรตระหวางเบสแก (NaOH เขมขน 0.1 M) ดวยกรดออน

(CH3COOH)

Aทจด A

ทจด A – B

Bทจด B

ทจด B – C

101

3. การนาไฟฟาของการไทเทรตระหวางเบสออน (NH3 เขมขน 0.1 M) ดวยกรดแก (HCl)

ทจด Aทจด A

ทจด A – B

Bทจด B

ทจด B – C

102

4 ตะกอนสขาวของแบเรยมซลเฟต เกดจากการไทเทรตสารละลายกรดซลฟวรก 0.10

M ดวยสารละลายแบเรยมไฮดรอกไซด 0.10 M

ทจด Aทจด A

ทจด A – B

ทจด Bทจด B

ทจด B – C

103

5 นกเรยนจงเปรยบเทยบกราฟตรงจด B รปท ก และ ข วาทาไมไมเหมอนกน ในเมอ

เปนการไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสแก จงอธบาย

WHYWHY…………..104

สงทนกเรยนควรร คอสงทนกเรยนควรร คอ

11 กอนถงจดกอนถงจดสมมล สมมล ((AA--BB))1.1. กอนถงจดกอนถงจดสมมล สมมล ((AA BB))

22 จดจดสมมล สมมล ((BB))2.2. จดจดสมมล สมมล ((BB))

3.3. หลงจดหลงจดสมมล สมมล ((BB--CC))3.3. หลงจดหลงจดสมมล สมมล ((BB CC))105

ใชการเปลยนสของอนดเคเตอร คอการหาจดยตทอนดเคเตอรเปลยนส

NaOH 0.10 M

HCl 10.00 cm3

106

TitrationsTitrationsAnalytical methods based on measurement of volumey

If we know the concentration of the base, then we can theamount of acid

If the concentration of an acid is known, the concentration of

amount of acid.

If the concentration of an acid is known, the concentration of the base can be found.

All that is needed is some calibrated glass ware and either an indicator or pH meter.

107

อปกรณทใชในการไทเทรตกรด-เบสดวยอนดเคเตอรอปกรณทใชในการไทเทรตกรด-เบสดวยอนดเคเตอร

ปเปต ขวดชมพ บวเรต

อนดเคเตอรอนดเคเตอร

108

TitrationsIn a titration a solution of accurately known concentration is added gradually added to another solution of unknown

t ti til th h i l ti b t th tconcentration until the chemical reaction between the two solutions is complete.

Equivalence point – the point at which the reaction is complete

Indicator – substance that changes color at (or near) theIndicator substance that changes color at (or near) the equivalence point

Slowly add baseto unknown acid

UNTILUNTILThe indicatorh lchanges color

(pink)109

Tit tiTitrations

titrant -Buret – Volumetric glassware used for titrations.used o a o s-It allows you to add a known amount of your titrant to theamount of your titrant to the solution you are testing.If H th i d th-If a pH mether is used, the

equivalence point can be measured.-An indicator will give you the

110

g yendpoint.

ไ ส

http m it ac th sp animation Chem 003%20

การไทเทรตกรด-เบส

http://www.mwit.ac.th/~sp/animation/Chem_003%20Titration.swf

111

การทดลอง การไทเทรตหาจดยตของปฏกรยาของระหวาง

กรดแกกบเบสแก

NaOH + HCl NaCl + H2O

NaOH 0 10 MNaOH 0.10 M

HCl 10.00 cm3

ไวธการไทเทรตสาร

112

การใชบวเรต

ใชสารละลายกลวบวเรต

ทจะใชงาน

ไ เปดกอกเพอไลฟองอากาศท

ปลายบวเรต

บรรจสารละลายลงในบวเรต

113

การใชบวเรต

(ตอ)

114

การใชปเปต

A: volumetric pipet

A B C

A: volumetric pipet

B: Mohr pipet

115C: Serological pipet

การเตรยมการไทเทรต

ดวยอนดเคเตอรดวยอนดเคเตอร

116

วธการไทเทรต

117

ใช ใชขวดนา

กลนกลว

สารละลายทสารละลายท

ตดคางอย

ขางขวดชมพ

ใหแตะปลาย

บวเรตเพอ

ระวง

ฟองอากาศ

เอาหยด

สดทาย

ไปออกไป

ละลายหยด

ดวย

118

สของสารทถงจดยตเมอใชฟนอลฟทาลนเปน สของสารทถงจดยตเมอใชฟนอลฟทาลนเปน

อนดเคเตอร

119

การอานปรมาตรของการอานปรมาตรของ

สารละลายทใชไทเทรต

การอานปรมาตร

120

การอานปรมาตร

นาสารละลายทไทเทรตเสรจแลว ใหนาไปวดความเปน

กรด-เบสดวย pH-meter

121

NaOH (aq) + HCl (aq) NaCl (aq) + H2O (aq)

c-046 acid-base reaction.mov

122

สงทนกเรยนควรร คอสงทนกเรยนควรร คอ

11 กอนถงจดกอนถงจดสมมล สมมล ((AA--BB))1.1. กอนถงจดกอนถงจดสมมล สมมล ((AA BB))

22 จดจดสมมล สมมล ((BB))2.2. จดจดสมมล สมมล ((BB))

3.3. หลงจดหลงจดสมมล สมมล ((BB--CC))3.3. หลงจดหลงจดสมมล สมมล ((BB CC))123

1.1. กอนถงจดสมมลกอนถงจดสมมล

2.2. จดสมมลจดสมมล

3.3. หลงจดสมมลหลงจดสมมล สาคญ มาก

124

กรด

จะเกด = ?

เบส

ปฏกรยาสะเทน

125

ปฏกรยาสะเทน คอ ปฏกรยาทกรดและเบสทาปฏกรยาพอดกน และ

ไ ไดเกลอและนา


HCl + NaOH NaCl (s) + H2O

จานวนโมลของกรด = จานวนโมลของเบสจานวนโมลของกรด จานวนโมลของเบส

126

HCl M จานวน 10 00 LHCl …….. M จานวน 10.00 mL กา รค า น วณหา

ความเขมขนของHClส า ร ใ น ก า ร

ไทเทรต แบบท 1

HCl

ไทเทรต แบบท 1

[HCl]NaOH

NaOH 0.100 M จานวน25.00 mLจงหา [HCl] = ?

127

H2SO4 …….. M จานวน 10.00 mL ก า ร ค า น ว ณ ห าH2SO4 …….. M จานวน 10.00 mL

H2SO4

ก า ร ค า น ว ณ ห า

ความเขมขนของ

สารในการไทเทรต สารในการไทเทรต

แบบท 2

จงหา [H2SO4 ] = ?

NaOH

NaOH 0.20 M จานวน25.00 mL

แบบท 2128

การคานวณหาปรมาณกรดหรอเบสในจดยต (จดสมมล)การคานวณหาปรมาณกรดหรอเบสในจดยต (จดสมมล)

a A + b B c C

⎟⎞

⎜⎛

⎟⎞

⎜⎛ MbVbMaVa

⎟⎠

⎜⎝

=⎟⎠

⎜⎝ ba

เมอ Ma, Mb = ความเขมขนของกรดและเบส ตามลาดบa b

Va, Vb = ปรมาตรของกรดและเบส ตามลาดบ

a, b = จานวนของกรดและเบส ตามลาดบ

129

Ex 1 นกเรยนคนหนงนาสารละลาย NaOH เขมขน 0 120 M มาไทเทรตกบEx 1. นกเรยนคนหนงนาสารละลาย NaOH เขมขน 0.120 M มาไทเทรตกบ

สารละลายตวอยาง HCl 3 ครง พบวาสารละลาย NaOH ปรมาตร 10 .00 cm3 ทา

ปฏกรยากบสารละลาย HCl โดยเฉลย จานวน 13 18 cm3 อยากทราบวาปฏกรยากบสารละลาย HCl โดยเฉลย จานวน 13.18 cm อยากทราบวา

สารละลาย HCl ทใชมความเขมขนก M

HCl

NaOH

NaOH เขมขน 0.120 M

130

Ex 2 จงหา [H SO ] 10 00 cm3 ทาปฏกรยาพอดกบ NH OH Ex 2. จงหา [H2SO4] 10.00 cm ทาปฏกรยาพอดกบ NH4OH

0.20 mol/dm3 ปรมาตร 25.00 cm3

H2SO4

NH4OH

131

Ex 3. ถาผสมสารละลาย NaOH เขมขน 0.100 M ปรมาตร 25.00 cm3 กบEx 3. ถาผสมสารละลาย NaOH เขมขน 0.100 M ปรมาตร 25.00 cm กบ

สารละลาย HCl เขมขน 0.150 M ปรมาตร 100.00 cm3 คา pH ของสารละลายเปน

เทาใดเทาใด

132

เตอนความจาเตอนความจา??????????เตอนความจาเตอนความจา??????????

ในการคานวณเกยวกบการทาปฏกรยาของกรดและเบสทกครงเราจะตองร ในการคานวณเกยวกบการทาปฏกรยาของกรดและเบสทกครงเราจะตองร

วา สารททาปฏกรยานน อยในสภาวะใด เพอทจะไดคานวณวามสารอะไร

ไ ไ ใ เหลอ สารอะไรเกนมา เกดอะไรขนบาง ดงนนทกครงใหนกเรยนคานวณหา

ปรมาตรทกรดและเบสทาปฏกรยากนกอน

1.1. กอนถงจดสมมลกอนถงจดสมมล1.1. กอนถงจดสมมลกอนถงจดสมมล

2.2. จดสมมลจดสมมล สาคญมาก

3.3. หลงจดสมมลหลงจดสมมล

ญ

133

การคานวณหาปรมาณกรดหรอเบสในจดยต

(จดสมมล)

a A + b B c C โดยใชสตรนa A + b B c C

⎟⎞

⎜⎛=⎟

⎞⎜⎛ MbVbMaVa

⎟⎠

⎜⎝

=⎟⎠

⎜⎝ ba

เมอ Ma, Mb = ความเขมขนของกรดและเบส ตามลาดบa b

Va, Vb = ปรมาตรของกรดและเบส ตามลาดบ

a, b = จานวนของกรดและเบส ตามลาดบ

134

H ใ ไการคานวณหา pH ของสารละลายในการไทเทรต

ดวยกรดและเบสชนดตาง ๆ ดวยกรดและเบสชนดตาง ๆ

ไแบบท 1 การไทเทรตกรดแกกบเบสแก

แบบท 2 การไทเทรตกรดออนกบเบสแกแบบท 2 การไทเทรตกรดออนกบเบสแก

แบบท 3 การไทเทรตกรดแกกบเบสออน

แบบท 4 การไทเทรตกรดออนกบเบสออน

135

แบบท 1 การไทเทรตกรดแกกบเบสแก

Ex 4. จงหา pH ของสารละลายเมอหยด NaOH เขมขน 0.100 M ลงใน

แบบท 1 การไทเทรตกรดแกกบเบสแก

HCl 0.100 M 50.00 cm3

ไ4.1 ปรมาตร NaOH เตมลงไป 0.00 cm3

หาจดยตกอน

136

4 2 ปรมาตร NaOH เตมลงไป 10 00 cm34.2 ปรมาตร NaOH เตมลงไป 10.00 cm

HCl 0 100 M 50 00 3 HCl 0.100 M 50.00 cm3

กอนถงจดยต

137



138

4 3 ปรมาตร N OH เตมลงไป 50 00 34.3 ปรมาตร NaOH เตมลงไป 50.00 cm3

จดยต

139


เกนจดยต

140



เมอหยดสารละลาย NaOH เขมขน 0.100 mol/dm3 จากบวเรต ลงใน

HCl 0 100 l/d 3 ป 50 00 3สารละลาย HCl เขมขน 0.100 mol/dm3 ปรมาตร 50.00 cm3

แลววดหรอคานวณ pH ของสารละลาย บนทกไวแลวนามาเขยนกราฟระหวาง

ป N OH H ไ ฟปรมาตรของ NaOH กบ pH จะไดกราฟ141

การไทเทรตกรดแกกบเบสแก

142

อนดเคเตอรทเหมาะสมในการไทเทรตกรดแกและเบสแกคออนดเคเตอรทเหมาะสมในการไทเทรตกรดแกและเบสแกคอ

อนดเคเตอรท

เหมาะสมคอ ชวง

ระหวาง

pH 4-10

การไทเทรตกรดแกกบเบสแก 143

ตวอยางอนดเคเตอร และชวง pH ของการเปลยนส

อนดเคเตอร ชวง pH ของการเปลยนส สทเปลยน

ไ ไทมอลบล (กรด) 1.2-2.8 แดง-เหลอง

โบรโมฟนอลบล 3.0-4.6 เหลอง-นาเงน

คองโกเรด 3.0-5.0 นาเงน-แดง

เมทลออรเรนจ 3.2-4.4 แดง-เหลอง

โบรโมครซอลกรน 3.8-5.4 เหลอง-นาเงน

อะโซลตมน(ลตมส) 5 0-8 0 แดง-นาเงน อะโซลตมน(ลตมส) 5.0-8.0 แดง-นาเงน

โบรโมครซอลเพอรเพล 5.2-6.8 เหลอง-มวง

โบรโมไทมอลบล 6.0-7.6 เหลอง-นาเงน

ครซอลเรด 7.0-8.8 เหลอง-แดง

ฟนอลเรด 6.8-8.4 เหลอง-แดง

ไทมอลบล (เบส) 8.0-9.6 เหลอง-นาเงน

ฟนอลฟทาลน 8.3-10.0 ไมมส-สชมพ

ไทมอลฟทาลน 9.4-10.6 ไมมส-สนาเงน

อะลซาลนเยลโล 10 1-12 0 เหลอง-แดง อะลซาลนเยลโล 10.1 12.0 เหลอง แดง

144

ป ใ ไ ไ 2 สรปการเลอกอนดเคเตอรทเหมาะสมในการไทเทรต สามารถทาได 2 วธ คอ

1การพจารณาจากเสนโคงของการไทเทรต

ชนดของกรดกบเบสท pH ของสารละลาย ชวง pH ทเลอกอนดเค อนดเคเตอรทเลอกใช

1การพจารณาจากเสนโคงของการไทเทรต

ชนดของกรดกบเบสท

นามาไทเทรต

pH ของสารละลาย

ผลตภณฑ เมอถงจด

สมมล

ชวง pH ทเลอกอนดเค

เตอร

อนดเคเตอรทเลอกใช

ไทเทรต

เมทลออเรนจ

(ชวง pH 3.1-4.4)

บอมไทมอลบล

กรดแกกบเบสแก เทากบ 7 3-11 4-10

บอมไทมอลบล

(ชวง pH 6.0-8.0)

ฟนอลทาลน

(ชวง pH 8.3-10.0)

145

2 การพจารณาจาก pH ทจดสมมล


ไทมอลบล (กรด) 1.2-2.8 แดง-เหลอง

p



เมทลออรเรนจ 3 2-4 4 แดง-เหลอง เมทลออรเรนจ 3.2 4.4 แดง เหลอง


อะโซลตมน(ลตมส) 5.0-8.0 แดง-นาเงน

โ โ โบรโมครซอลเพอรเพล 5.2-6.8 เหลอง-มวง





ฟนอลฟทาลน 8 3-10 0 ไมมส-สชมพ ฟนอลฟทาลน 8.3 10.0 ไมมส สชมพ


อะลซาลนเยลโล 10.1-12.0 เหลอง-แดง ตวอยางเชน สารละลายมจกสมมลเทากบ 7 อนดเคเตอรทเหมาะสม ตวอยางเชน สารละลายมจกสมมลเทากบ 7 อนดเคเตอรทเหมาะสม

คอ โบรโมไทมอลบล146

แบบท 2 การไทเทรตระหวางกรดออนกบเบสแก

Ex จงพจารณาการไทเทรตและสรางกราฟของการไทเทรต 50.00 cm3

ของ 0 100 M CH COOH (K = 1 8×10-5) ดวย 0 100 M NaOHของ 0.100 M CH3COOH (Ka = 1.8×10 ) ดวย 0.100 M NaOH

1. กอนเตม NaOH

หาจดยตกอน

CH3COOH เขมขน 0.100 mol/l

ปรมาตร 50 cm3 147

2 เมอเตม NaOH = 10 00 cm32. เมอเตม NaOH 10.00 cmกอนถงจดยต

CH COOH เขมขน 0 100 mol/l CH3COOH เขมขน 0.100 mol/l

ปรมาตร 50 cm3

148

3 เมอเตม NaOH = 50 00 cm33. เมอเตม NaOH 50.00 cm จดยต

CH COOH เขมขน 0 100 mol/l CH3COOH เขมขน 0.100 mol/l


149

4 เมอเตม NaOH = 60 00 cm34. เมอเตม NaOH 60.00 cm


CH3COOH เขมขน 0.100 mol/l 3


150

อนดเคเตอรทเหมาะสมคอ ชวงระหวางอนดเคเตอรทเหมาะสมคอ ชวงระหวาง

pH 7-10

กราฟแสดงการไทเทรตสารละลาย CH3COOH เขมขน 0.1000 mol/ L ปรมาตร 50.00 mL กบ NaOH เขมขน 0.1000 mol/ L

151

ตวอยางอนดเคเตอร และชวง pH ของการเปลยนส


ไ ไทมอลบล (กรด) 1.2-2.8 แดง-เหลอง








pH 7-10ครซอลเรด 7.0-8.8 เหลอง-แดง






152

แบบท 3 การไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสออน

Ex เมอหยดสารละลาย HCl เขมขน 0.10 mol/l จากบวเรตลงใน

สารละลาย NH3 เขมขน 0.10 mol/l ปรมาตร 50 cm3 จงหา pH ของ

สารละลาย เมอเตม HCl ลงไป (Kb = 1.8×10-5)

1. กอนเตม HCl หาจดยตกอน หาจดยตกอน

NH3 เขมขน 0.10 mol/l


เมอเตม HCl 0 100 M ลงไป 10 00 3เมอเตม HCl 0.100 M ลงไป 10.00 cm3


NH l/lNH3 เขมขน 0.10 mol/l


154

เมอเตม HCl 0 100 M ลงไป 30 00 cm3เมอเตม HCl 0.100 M ลงไป 30.00 cm




155

เมอเตม HCl 0 100 M ลงไป 50 00 cm3เมอเตม HCl 0.100 M ลงไป 50.00 cm จดยต



156

เมอเตม HCl 0 100 M ลงไป 60 00 cm3เมอเตม HCl 0.100 M ลงไป 60.00 cm


จดยต


ปรมาตร 50 cm3เกนจดยต

157

อนดเคเตอรทเหมาะสมคอ ชวงระหวางอนดเคเตอรทเหมาะสมคอ ชวงระหวาง

pH 4-6

กราฟแสดงการไทเทรตสารละลาย NH3 เขมขน 0.1000 mol/ L ปรมาตร 50.00 mL กบ HCl เขมขน 0.1000 mol/ L

158

ตวอยางอนดเคเตอร และชวง pH ของการเปลยนสpH 4-6


ไ

pH 4 6

ไทมอลบล (กรด) 1.2-2.8 แดง-เหลอง














159

EX ในการไทเทรต 200 00 cm3 ของ 0 0250 M NH OH(หรอNH ) EX ในการไทเทรต 200.00 cm ของ 0.0250 M NH4OH(หรอNH3)

กบ 0.250 M HCl จงคานวณหา pH ของสารละลายหลงจากการ

HCl ป ไป (K 1 0 10 5)เตม HCl ปรมาตรตอไปน (Kb = 1.0x10-5)

1. 0.00 cm3

2. 2.0 cm3

3. 10.00 cm3

34. 19.00 cm3

5. 20.00 cm3 หาจดยตกอน

6. 22.00 cm3

160

แบบท 4 การไทเทรตกรดออนกบเบสออน

Ex จงพจารณาการไทเทรตและสรางกราฟของการไทเทรต 50.00 cm3 ของ 0.200 M

CH3COOH (Ka = 1.0×10-5) ดวย 0.100 M NH4OH

3

NH4OH (Kb = 1.0×10-5)

NH4OH เขมขน 0.100 mol/l 1. 0.00 cm3

2 2 0 cm32. 2.0 cm

3. 10.00 cm3

4. 19.00 cm3

5 20 00 cm3

HOAc เขมขน 0.200 mol/l


5. 20.00 cm3

6. 22.00 cm3ปรมาตร 50 cm3

161

BuffersBuffersSolutions that resist change to pH when small amounts of

id b dd dacid or base are addedTwo types

weak acid and it’s salt-weak acid and it s salt-weak base and it’s salt

HA + H2O H3O+ + A-

Add OH- shift to right Add H+ shift to left

Based on LeChatelier’s PrincipleBased on LeChatelier s Principle

ประเภทของสารละลายบฟเฟอร

ก.สารละลายบฟเฟอรของกรดออนกบเกลอของกรดออน

ประเภทของสารละลายบฟเฟอร

ข. สารละลายบฟเฟอรของเบสออนกบเกลอของเบสออน

สารละลายบฟเฟอรของกรดออนกบเกลอของกรดออน สารละลายบฟเฟอรพวกน

ก.สารละลายบฟเฟอรของกรดออนกบเกลอของกรดออน

สารละลายบฟเฟอรของกรดออนกบเกลอของกรดออน สารละลายบฟเฟอรพวกน

pH นอยกวา 7 มคณสมบตเปนกรดเชน

กรดออน เกลอของกรดออน สารละลายบฟเฟอร

CH3COOH CH3COONa CH3COOH+ CH3COONa

HF KF HF + KF

H2CO3 NaHCO3 H2CO3 + NaHCO3

163

ข สารละลายบฟเฟอรของเบสออนกบเกลอของเบสออนข. สารละลายบฟเฟอรของเบสออนกบเกลอของเบสออน

สารละลายบฟเฟอรของเบสออนกบเกลอของเบสออน สารละลายบฟเฟอรพวกน pH มากกวา 7 มคณสมบตเปนเบสเชนมากกวา 7 มคณสมบตเปนเบสเชน

ฟ ฟ เบสออน เกลอของเบสออน สารละลายบฟเฟอร

NH3 (aq) NH4Cl NH3 (aq) + NH4Cl

NH4OH NH4NO3 NH4OH+ NH4NO3 NH4OH NH4NO3 NH4OH NH4NO3

Fe(OH)2 FeCl2 Fe(OH)2 + FeCl2

N2H4 (aq) N2H5+ (aq) N2H4 (aq) + N2H5

+ (aq)

164

การเตรยมสารละลายบฟเฟอรการเตรยมสารละลายบฟเฟอร

ก.การเตรยมสารละลายบฟเฟอรท ประกอบดวยกรดออนกบ เกลอของกรดออน

ข. การเตรยมสารละลายบฟเฟอรท ประกอบดวยเบสออนกบข. การเตรยมสารล ลายบฟเฟอรทปร กอบดวยเบสออนกบ

เกลอของเบสออน

เราสามามารถเตรยมสารละลายบฟเฟอรไดจากสารอนได อกดงน

165

Ex ตองการเตรยมสารละลายบฟเฟอร ทม pH= 5Ex ตองการเตรยมสารละลายบฟเฟอร ทม pH= 5สามารถเตรยมได 3 วธคอ

1. จากการผสมกรดออนกบเกลอของกรดออนน นโดยตรง

หลกการ

ควรเลอกกรดออนทมคา Ka ใกลเคยงกบ [H3O+] ทตองการแลวปรบอตราสวน [กรด]/ [ เกลอ]

กาหนด Ka ของ CH3COOH = 1.8X10-5

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+3 2

Ka =CH3COO- H3O+

166CH3COOH

ดงนนอตราสวนของกรดออนตอเกลอกรดออนหาไดจาก

+CH3COOH

= Ka

CH3COO-

H3O+

10-5 = 1.8 x 10-5 1.0

CH3COOH

1.8

1 0

CH3COO-

3 1.0

1.8

=

167

3

2 จากการผสมกรดออนกบเบสแก (เชน CH COOH+NaOH)2.จากการผสมกรดออนกบเบสแก (เชน CH3COOH+NaOH)CH3COOH

1.0=อตราสวนกรดออนตอเกลอกรดออน คอ

CH3COO- 1.8

+ N OHCH COOH + + H2OCH3COONaNaOHCH3COOH

1.8 mol 1.8 mol 1.8 mol

1.0 mol ใสเพอใหเหลอกรด

ดงนนตองผสม 2.8 mol 1.8 mol

168

3 จากการผสมกรดแกกบเกลอของกรดออน (เชน HCl+CH COO-Na+)3.จากการผสมกรดแกกบเกลอของกรดออน (เชน HCl+CH3COO Na+)CH3COOH

1.0=อตราสวนกรดออนตอเกลอกรดออน คอ

HCl + CH3COONa CH3COOH + NaCl

CH3COO- 1.8

HCl + CH3COONa 3

1 mol 1 mol 1 mol

ใสเพอใหเหลอเกลอ 1.8 mol

ดงนนตองผสม 1 mol 2 8 mol1 mol 2.8 mol

169

ฝ แบบฝกหด

1.จงเตรยมสารละลายบฟเฟอร pH= 9 มาทง 3 แบบ

กาหนดคาคงท Kb NH3 =1.8x10-5

2.สารละลายเบสออน RNH2 เขมขน 0.200 M แตกตวได 1 % จงหา pH ใน

สารละลายหลงจากการเตมเกลอ RNH Cl ลงไปจนความเขมขนของ RNH Cl ในสารละลายหลงจากการเตมเกลอ RNH3Cl ลงไปจนความเขมขนของ RNH3Cl ใน

สารละลายเปน 0.100 M (สมมตวาการเตม RNH3Cl ไมทาใหปรมาตรของสารละลาย

เปลยนแปลง)เปลยนแปลง)

170

สารละลายบฟเฟอร คอ สารละลายทเตมกรดแกหรอเบสแก ลงไปเพยงเลกนอยแลวทา

ให pH ของสารละลายไมเปลยนหรอเปลยนแปลงนอยมาก ๆ

ของสารละลายบฟเฟอรpH การคานวน

[ ]acidlogpKapH = (หลงจากการเตม) [ ]saltlogpKapH −= (หลงจากการเตม)

กรด HAกรด HA171

จงหาคา pH ของสารละลายทเปลยนแปลงไปเนองจากเตม 100 cm3 ของสารละลาย pข. 0.050 M HClก. 0.050 M NaOH

ลงในสารละลาย 400 cm3 ของสารละลายชนดหนงซงประกอบดวย 0.200 M HOAc และ

0 300 M NaOAc (K ของ HOAc = 1 75×10-5 )0.300 M NaOAc (Ka ของ HOAc = 1.75×10 )

-หาปรมาณ pH ของสารละลายบฟเฟอรเรมตน[HOAc] = M HOAc = 0.200[OAc-] = M NaOAc = 0.300

HOAc + H2O H3O+ + OAc-

[ ][ ]OAcOH −+[ ][ ][ ]HOAc

OAcOHKa 3=

[ ]][OAc

[HOAc]KaOH3 −+ =

-5 200.0 =1.75×10 5×

300.0200.0

=1.16×10-5

pH = 4.94

จงหาคา pH ของสารละลายทเปลยนแปลงไปเนองจากเตม 100 cm3 ของสารละลาย

ข. 0.050 M HClก. 0.050 M NaOH

ข. 0.050 M HClก. 0.050 M NaOHลงในสารละลาย 400 cm3 ของสารละลายชนดหนงซงประกอบดวย 0.200 M HOAc และ 0.300 M NaOAc

(Ka ของ HOAc = 1.75×10-5 )

เมอเตม 100 cm3 0.050 M NaOH ลงไป

ความเขมขนของ HOAc = 400100

1000x1000

0.050x1001000

0.200x400⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

40010010001000 +⎠⎝ = 0.150 M

10000 050 1000 300 400 ⎞⎛ความเขมขนของ NaOAc = 400100

1000x1000

0.050x1001000

0.300x400+

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

= 0.250 M

[ ] [HOAc]KaOH3+ =[ ]

][OAcKaOH3 −

pH = 4.98 Δ pH= 4.98-4.94 = 0.04

เมอเตม 100 cm3 0.050 M HCl ลงไป

ความเขมขนของ HOAc = 400100

1000x1000

0.050x1001000

0.200x400+

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

40010010001000 +⎠⎝

= 0.170 M

ความเขมขนของ NaOAc = 400100

1000x1000

0.050x1001000

0.300x400+

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

= 0.230 M

[ ] [HOAc][ ]][OAc

[HOAc]KaOH3 −+ =

pH = 4.89Δ pH = 4.89-4.94 = -0.05

2.สารละลายเบสออน RNH2 เขมขน 0.200 M แตกตวได 1 % จงหา pH ใน2.สารละลายเบสออน RNH2 เขมขน 0.200 M แตกตวได 1 % จงหา pH ใน

สารละลายหลงจากการเตมเกลอ RNH3Cl ลงไปจนความเขมขนของ RNH3Cl ในสารละลายเปน 0.100 M (สมมตวาการเตม RNH3Cl ไมทาใหปรมาตรของสารละลาย

เปลยนแปลง)

Buffers and Blood

176

Buffers and Blood

177

ความแรงของกรดและเบสความแรงของกรดความแรงของกรด

H-X หรอ H2X

โ คา อเลกโตรเนกาวตพลงงานพนธะพลงงานพนธะ

EN มากขน ความเปนกรดกเพมขน

พลงงานพนธะลดลง ความเปนกรดเพมขน178

EEN

IVA VA VIA VIIA

ตารางธาตEN

นอยนอย

EN

179

จงเรยงความแรงของกรดตอไปน

• 1. HF, HI, HCl, HBr1. HF, HI, HCl, HBr

• 2. H2O, H2S, H2Te, H2Se2. H2O, H2S, H2Te, H2Se

180

Strength of oxo acid

HNO2HNO3HNO2 3

X O H X O + H+

XX ENEN ส ส OO XX ป โ ใ ป โ ใ ธาต ธาต XX มคา มคา ENEN สง พนธะ สง พนธะ OO--X X จะเปนพนธะโคเวเลนตทแขงแรง ทาใหพนธะ จะเปนพนธะโคเวเลนตทแขงแรง ทาใหพนธะ

OO--H H ไมแขงแรงจงเปนเหตให ไมแขงแรงจงเปนเหตให HH++ หลดไดงาย ความแรงของกรดจงมาก หลดไดงาย ความแรงของกรดจงมาก

181

ON O HO N O HO

O

กรดไนตรส กรดไนตรก

กรดตวไหนแรงกวากนกรดตวไหนแรงกวากน

ไ ไความแรงของกรดไนตรกจงมากกวากรดไนตรส

182

ความแรงของกรดพจารณาตามความแรงของกรดพจารณาตามเลขออกซเดชน

ธาตทมเลขออกซเดชนมากจะมความเปนกรดทแรง

จงเรยงความเปนกรด-เบสของสารตอไปน จากนอยไปหามาก

HClO4 HClO3 HClO2 HClO

183

บรรณานกรรม

ชยยทธ ชางสาร และ เลศณรงค ศรพนม (2545). เคมสาหรบวศวกร. กรงเทพ ฯ : เพชรสกลจากด

ราน สวรรณพฎษษ (2545) เคมทวไป 1 กรงเทพ ฯ โอ เอส พรนตง เฮาสราน สวรรณพฎษษ. (2545). เคมทวไป 1. กรงเทพ ฯ : โอ.เอส.พรนตง เฮาส.

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย (2543). คมอครวชาเคมโครงสราง 3 เลม 3

ว 037. กรงเทพ ฯ : โรงพมพครสภา.

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย (2542) หนงสอเรยนวชาเคมโครงสราง 3 สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย (2542). หนงสอเรยนวชาเคมโครงสราง 3

เลม 3 ว 037. กรงเทพ ฯ : โรงพมพครสภา.

184

บรรณานกรรม (ตอ 1)

สธาทพย ศรไฟศาลพพฒน และคณะ. (2542). เคมวทยาศาสตร. กรงเทพ ฯ : โอ.เอส.

พรนตง เฮาส.

ทบวงมหาวทยาลย. (2541). เคม 1. กรงเทพ ฯ : อกษรเจรญทศน.

ทบวงมหาวทยาลย. (2541). เคม 2. กรงเทพ ฯ : อกษรเจรญทศน.

Brady, J.E. (1990)., Genneral Chemistry. John Wiley and Sons, New York

Brady J.E. and Holum J.R., (1993). Chemistry : The Study of Matter and Its Changes,

John Wiley and Sons, New York

Goldberg D.E.., (1989). Schaum’ s 3000 Solved Problems in Chemistry, Mc

Graw-Hill

185

บรรณานกรรม (ตอ 2)

Petrucci R.H. and Harwood W.S.., (1993). General Chemistry. Priciples and

Modern Applications, 6th ed., Macmillan, New York

Roberts R.M., Gilbert J.C. and Martin S.F., (1993). Experimental Organic

Chemistry, Saumders

R l J B (1992) G l Ch i t M G Hill I Russel, J.B., (1992). Genneral Chemistry. McGraw-Hill, Inc

Shoemaker D.P., Garland C.W., Steinfeld J.I. and Nibler J. W., (1998). Experiments

i Ph i l Ch i t 4th d M G Hill I in Physical Chemistry, 4 ed., McGraw-Hill, Inc.

Whitten, K.W., Gailey, D.K. and Daris, E.R., (1992). Genneral Chemistry with

Q tit ti A l i 4 th d S d C ll P bli i Quantitative Analysis, 4 th ed., Saunder College Publising,

Zumdahl S.S., (1986). Chemistry, D.C. Heath and Compound.

http://cwx.prenhall.com/petrucci/medialib/media_portfolio/index.html

http://www chemistry mcmaster ca/ http://www.chemistry.mcmaster.ca/

http://www.chem.sc.edu/

186

มปญหาถามดวน [email protected]มปญหาถามดวน [email protected]

website: www.mwit.ac.th/~teppode187

จบภาค

บรรยายบรรยาย

188

department of chemistry,y, y mahidol wittayanusorn school ...teppode/acid_base_2554.pdf · acids...

Documents