ปฏิกิริยาของกรด - เบส

ที่มา http://www.thaigoodview.com/sites/all/modules/tinymce/tinymce/jscripts/tiny_mce/blank.htm

ปฏิกิริยาของกรด เบส แบ่งได้เป็น 4 ชนิดคือ

ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสแก่
ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน
ปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่
ปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสอ่อน  
 

การแตกตัวของน้ำและค่า pH ของสารละลาย

น้ำบริสุทธิ์จัดเป็นตัวทำละลายที่สำคัญ เป็นพวก นอน-อิเลคโตรไลท์ (nonelectrolyte) หรือไม่สามารถนำไฟฟ้า แต่จากการทดลองพบว่า น้ำบริสุทธิ์นำไฟฟ้าได้บ้างเล็กน้อย ทั้งนี้เพราะว่าน้ำสามารถแตกตัวได้เอง ซึ่งเรียกว่า self-ionization หรือ autoprotolysis

H 2O (1) + H 2O (1) H 3O + (aq) + OH -(aq)

.... acid 1 .....base 2 .............acid 2 ........base 1

หรือ 2H 2O (1) = H 3O + (aq) + OH - (aq)

จากความสัมพันธ์ของ K w ในปฏิกิริยาการแตกตัวของน้ำ

K w = [H 3O +][ OH -] = 1.0 x 10 -14 ที่ 25 C

(K w ที่ 0 C = 0.12 x 10 -14 และ ที่ 60 C = 9.6 x 10 - 14 M2)

จะได้ pK w = pH + pOH

โดยที่ pH ของ น้ำ = -log [H 30 +] = 7 และpOH ของ น้ำ = -log[ OH -] = 7

โดยทั่วไปแล้ว ค่า pH ของสารละลายที่พบอยู่ทั่วไป จะมีค่าอยู่ในช่วง 1-14 เท่านั้น อย่างไรก็ตาม ค่า pH อาจแสดงค่าเป็นลบหรือมีค่ามากกว่า 14 ได้เช่นเดียวกัน

ตัวอย่าง ค่า pH ของนมสด เท่ากับ 6.5 ถ้านมเสีย (เปรี้ยว) ค่า pH ของนมเสียจะมากหรือน้อยกว่านมสด
ตอบ น้อยกว่า

ตัวอย่าง จงหาค่า pH ของสารละลายที่เจือจางของ HCl เข้มข้น 1.0 x 10 - 8 M
วิธีทำ HCl เจือจาง แตกตัวได้ H + 1.0 x 10 - 8 M และน้ำแตกตัวได้ H+ 1.0 x 10 - 7 M
          ปริมาณ H + ที่เกิดขึ้น = 1.0 x 10 -8 + 1.0 x 10 - 7 M
          pH = -log (1.0 x 10 -8 + 1.0 x 10 -7 )
          = 6.96

สารละลายบัฟเฟอร์ ( Buffer Solution)

สารละลายบัฟเฟอร์ คือ สารละลายที่สามารถต้านทานการเปลี่ยนแปลงค่า pH ของสารละลายได้
สารละลายบัฟเฟอร์ คือ สารละลายที่ค่า pH จะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อนำไปทำให้เจือจางหรือเข้มข้นขึ้น
สารละลายบัฟเฟอร์ คือ สารละลายที่ประกอบไปด้วยกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อนหรือเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อน และสารในระบบจะไม่ทำปฏิกิริยากัน โดยที่กรดในระบบจะคอยทำปฏิกิริยากับเบสที่เติมลงไป และเบสในระบบจะคอยทำปฏิกิริยากับกรดที่เติมลงไป

ตัวอย่าง จงหา pH ของสารละลายที่ประกอบด้วย 0.10 M NH 3 และ 0.20 M NH 4Cl เมื่อ K b ของ NH 3 เท่ากับ 1.8x10 -5 ที่ 25 oC
วิธีทำ สมดุลการแตกตัวของเบส :

ความเข้มข้น ( M) NH 3(aq) + H 2O (1) NH 4 + (aq) + OH - (aq)

........................................................ เริ่มต้น ................ 0.10 .......................................0.20 ............0

........................................................ เปลี่ยนแปลง .......... -x ..........................................+x ..............+x

........................................................ ที่สมดุล .................. 0.10-x ..................................0.20+x .......x

ค่าคงที่การแตกตัวของเบสอ่อน :

K b =

1.8 x 10 -5 =

ใช้วิธีประมาณว่า 0.20 + x ~ 0.20 และ 0.10 - x ~ 0.10 จะได้

= 1.8 x 10 -5

.......................................................................... x = [ OH - ] = 1.8x10 -5 x = 9.0 x 10 -5

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

....................................................................... 14.00 + log (9.0 x 10 -5) = 14.00 - 5.05 = 8.95

ถ้าเติมกรดปริมาณเล็กน้อยลงไปในสารละลายบัฟเฟอร์นี้ สมการที่เกิดขึ้นคือ NH 3 + H + = NH 4 +
ถ้าเติมเบสปริมาณเล็กน้อยลงไปในสารละลายบัฟเฟอร์นี้สมการที่เกิดขึ้นคือ NH 4 ++ OH -= NH 3+H 2O
การเลือกใช้สารละลายบัฟเฟอร์ที่เหมาะสม

ตัวอย่าง ต้องการเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์ที่มี pH คงที่ = 4.30 จะต้องเลือกใช้สารละลายบัฟเฟอร์จากขวดใดต่อไปนี้
      ขวดที่ 1 HS0 4 - / SO 4 2- Ka = 1.2 x 10 -2
      ขวดที่ 2 HOAc / OAc - Ka = 1.8 x 10 -5
      ขวดที่ 3 HCN / CN - Ka = 4.0 x 10 -10
วิธีทำ สารละลาย pH = 4.30 [H +] = 5.0 X 10 - 5 M
      เลือกใช้ HOAc / OAc - เพราะมีค่า Ka ใกล้เคียงกับ [H +] = 5.0 X 10 - 5 M ที่คำนวณได้มากที่สุด
      แต่จะต้องมีการปรับอัตราส่วนของกรด ต่อเบส

.............. acid + H 2O = H 3O + + conjugate base

เมื่อ H + = 5.0 X 10 –5 และ Ka = 1.8 x 10 -5 จะได้ [HOAc] / [OAc - ] = 2.8
อัตราส่วนนี้จะคงที่เสมอ ไม่ว่าจะเติมน้ำทำให้เจือจาง หรือใช้ปริมาตรเท่าไร

อินดิเคเตอร์

อินดิเคเตอร์ คือ สารที่ใช้ทดสอบกรด-เบสของสารละลาย อินดิเคเตอร์ทั่วไปมีสมบัติเป็นกรดอ่อน เป็นสารที่เปลี่ยนสีได้เมื่อ pH ของสารละลายเปลี่ยนไป *โดยทั่วไปจะใช้ HIn แทนสูตรทั่วไปของอินดิเคเตอร์ สมการการแตกตัวของอินดิเคเตอร์

HIn (aq) + H 2O (l)   H 3O + (aq) + In - (aq)

Ka = [H 3O +][ In - ] / [ HIn]

ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ สามารถบอกความเป็นกรดเป็นเบสของสารละลายได้ และบอกค่า pH ได้
การเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์

HIn (aq) + H 2O (l)                      H 3O + (aq) + In - (aq)

แดง .............................................................................. น้ำเงิน

ถ้าเติมกรดลงไปเปรียบเสมือนเติม H 3O + สมดุลจะย้อนกลับจะได้สารละลายสีแดง
ถ้าเติมเบสเปรียบเสมือนเติม OH - , OH - จะไปดึง H 3O + ให้กลายเป็นน้ำสมดุลเลื่อนไปข้างหน้าสารละลายเป็นสีน้ำเงิน
หลักการเลือกอินดิเคเตอร์ ควรเลือกสารที่มีการเปลี่ยนสีตามการเปลี่ยนค่า pH เเละ สีสังเกตได้ชัด

การคำนวณหาช่วง pH ช่วง pH = -log K Hin + 1

ที่มา http://www.bloggang.com/data/nooyingja/picture/1228329948.gif

**********************************************************

กรด - เบส คืออะไร

คู่กรด – เบส

ชนิดของกรดและเบส

ปฏิกิริยาของกรด - เบส

 ทดสอบความเป็นกรด-เบสกับวัสดุหาง่ายยุค IMF

กรด  เบส  เกลือ

 กรด,เบส, ค่า pH

สารละลายกรด เบส

กรด-เบส ที่พบในชีวิตประจำวัน

ความเป็นกรด-เบสของดิน

 อินดิเคเตอร์

การแตกตัวของกรด-เบสและน้ำ

กรดและเบสทำปฏิกิริยากัน

กรด

เบส

การไทเทรต กรดเบส

การรักษาสมดุลของกรด- เบสในมนุษย์

ลักษณะเฉพาะของเบส

นิยามกรด-เบส