H H O H H G AB G 1 O H H H H O - WordPress.com · 2011-08-17 · ตัวอย่างผลการทดลองการทดสอบการน้าไฟ ... นอกจากการใช้กระดาษลิตมัส

โรงเรยนจฬาภรณราชวทยาลย ปทมธาน

เอกสารประกอบการเรยนวชาเคม 2 ว30223 ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2554

ครขนทอง คลายทอง หนา 1

ตอนท 1 สารละลายอเลกโทรไลตและนอนอเลกโทรไลต

อเลกโทรไลต (Electrolyte) หมายถง สารทเมอละลายในนาจะนาไฟฟาได เนองจากมไอออนซงอาจจะเปนไอออนบวกหรอไอออนลบเคลอนทอยในสารละลาย สารละลายอเลกโทรไลตนอาจเปนสารละลายกรด เบส หรอเกลอกได ตวอยางเชน สารละลายกรดเกลอ (HCl) สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) และสารละลายของเกลอ KNO3 เปนตน โดยในสารละลายดงกลาวประกอบดวยไอออน H+, Cl- ,OH- , K+ และ NO3

- ตามลาดบ นอนอเลกโทรไลต (Non-electrolyte) หมายถง สารทไมสามารถนาไฟฟาไดเมอละลายนา ทงน เนองจาก สารพวกนอนอเลกโทรไลต จะไมสามารถแตกตวเปนไอออนได เชน นาบรสทธ นาตาล แอลกอฮอล เปนตน ความแตกตางของสารอเลกโทรไลตและนอน-อเลกโทรไลต พจารณาจากสาร 2 ชนดทมสตร AB กบ CD เมอละลายนาจะรวมกนนาเกดการเปลยนแปลงดงน นอนอเลกโทรไลต (AB) อเลกโทรไลต (CD)

ภาพท 1 การเปนอเลกโทรไลตและนอนอเลกโทรไลตของสาร

จากภาพ AB เปนสารนอนอเลกโทรไลต เพราะ AB ไมละลายนาและไมแตกตวเปนไอออน CD เปนสารอเลกโทรไลต เพราะ CD จะแตกตวได C+ และ D- ไอออนซงถกลอมรอบดวยโมเลกลของนา อเลกโทรไลตแกและอเลกโทรไลตออน สารละลายอเลกโทรไลตตางๆ นาไฟฟาไดไมเทากน เนองจากการแตกตวเปนไอออนของอเลกโทรไลตไมเทากน อเลกโทรไลตทแตกตวเปนไอออนไดมากกวา กจะนาไฟฟาไดดกวาอเลกโทรไลตทแตกตวเปนไอออนไดนอยกวา อเลกโทรไลตแบงออกไดเปน 2 ประเภท ดงน 1. อเลกโทรไลตแก (strong electrolyte) หมายถง สารทละลายนาแลวแตกตวเปนไอออนไดมาก อาจจะแตกตวได 100% และนาไฟฟาไดดมาก เชน กรดแก และเบสแก และเกลอสวนใหญจะแตกตวได 100% เปนตน 2. อเลกโทรไลตออน (weak electrolyte) หมายถง สารทละลายนาแลวแตกตวไดบางสวน นาไฟฟาไดนอย

กรด-เบส (Acid & Base)

OH H

AB

H HO HH

O

OHH

นอนอเลกโทรไลต (AB)

C+ D-O

H H

OH H

OHH

OHHO

H

H

H

HO

H

HO

H

HO

อเลกโทรไลต (CD)

OH H

AB

H HO HH

O

OHH

นอนอเลกโทรไลต (AB)

C+ D-O

H H

OH H

OHH

OHHO

H

H

H

HO

H

HO

H

HO

อเลกโทรไลต (CD)




ตารางท 1 ตวอยางของอเลกโทรไลตแก และอเลกโทรไลตออนบางชนด

อเลกโทรไลตแก (นาไฟฟาไดด)

เกลอทละลายนาทงหมด H2SO4 HNO3 HCl HBr HClO4 NaOH KOH Ca(OH)2 Ba(OH)2

อเลกโทรไลตออน (นาไฟฟาไดไมด)

CH3COOH H2CO3 HNO2 H2SO3 H2S H2C2O4 H3BO3 HClO NH4OH HF

ภาพท 2 การแตกตวของกรดแอซตกในนา เปนสารละลายอเลกโทรไลต

การทดสอบวาสารละลายเปนสารละลายอเลกโทรไลต หรอไมกตองดการนาไฟฟาของสารละลาย เราอาจทดสอบโดยใชเครองมองายๆ ดงน 1. การทดสอบการน าไฟฟาของสารละลาย สารละลายทนาไฟฟา ไดแก สารละลายของกรด เบส และเกลอ

อปกรณทใชในการทดลอง ประกอบดวยขวไฟฟา 2 ขว ตอเขากบแหลงใหพลงงานไฟฟา (ใหศกยไฟฟา) หลอดไฟ และสวตซใหครบวงจรดงภาพ




ภาพท 3 อปกรณการวดการนาไฟฟาของ สารละลายอเลกโทรไลต

วธทดสอบ เมอกดสวตซลงเพอใหครบวงจร ถาสารละลายในภาชนะเปนสารละลายอเลกโทรไลต หลอดไฟจะสวางขน แสดงวาสารละลายนนนาไฟฟาได ตวอยางผลการทดลองการทดสอบการนาไฟฟา

สารทใชทดสอบ ผลการทดสอบ นาบรสทธ

นาทมนาตาลละลายอย ยเรย (CO(NH2)2

สารละลายเกลอ NaCl สารละลายเกลอ K2SO4

สารละลายกรด HCl สารละลายกรดแอซตก (CH3COOH)

สารละลายเบส NaOH สารละลายเบส NH4OH

ไมนาไฟฟา (หลอดไฟไมสวาง) ไมนาไฟฟา (หลอดไฟไมสวาง) ไมนาไฟฟา (หลอดไฟไมสวาง)

นาไฟฟา (หลอดไฟสวาง) นาไฟฟา (หลอดไฟสวาง) นาไฟฟา (หลอดไฟสวาง)

นาไฟฟานอย (หลอดไฟสวางนอย) นาไฟฟา (หลอดไฟสวาง) นาไฟฟา (หลอดไฟสวาง)

ผลทไดอธบายไดวา สารละลายทไมมไอออนอย เชน นาหรอนาตาลทรายทละลายอยในนาจะมพนธะแบบ โคเวเลนต ไมสามารถแตกตวเปนไอออนได จงไมนาไฟฟา แต NaCl HCl เมออยในนาจะแตกตวเปน Na+ , Cl- หรอ H+, Cl- ซงเปนไอออนทเคลอนทในสารละลายทาใหเกดการนาไฟฟาขนได 2. การทดสอบสมบตอนๆ ของสารละลาย 1. การทดสอบความเปนกรด-เบส จากการเปลยนสของกระดาษลตมส

ถาสารละลายเปนกรด จะเปลยนสกระดาษลตมสจากนาเงนเปนแดง

ถาสารละลายเปนเบส จะเปลยนสกระดาษลตมสจากแดงเปนนาเงน

ถาสารละลายเปนเกลอ จะเปลยนหรอ ไมเปลยนสกระดาษลตมสกได นอกจากการใชกระดาษลตมส อาจจะใชอนดเคเตอรอนๆ เชน เมทลเรด ฟนอลฟทาลน กได




2. การทดสอบปฏกรยาของกรดและปฏกรยาของเบส ปฏกรยาของกรด ก. ทาปฏกรยากบโลหะ จะไดแกสไฮโดรเจน เชน

HCl(aq) + Ca (s) CaCl2 (aq) + H2 (g)

H2SO4 (aq) + Mg (g) MgSO4 (aq) + H2 (g) ข. ทาปฏกรยากบโลหะออกไซด ไดเกลอกบนา

2HCl (aq) + Na2O (s) 2NaCl (aq) + H2O (l)

H2SO4 (aq) + MgO (g) MgSO4 (aq) + H2O (l) ค. ทาปฏกรยากบคารบอเนตไดแกส CO2 นา และเกลอ

2HCl (aq) + NaCO3 (aq) 2NaCl + H2O + CO2

HCl (aq) + NaHCO3 (aq) NaCl + H2O + CO2 ง. ทาปฏกรยากบเบสไดเกลอกบนา

2HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l)

CH3COOH (aq) + NaOH (aq) CH3COONa (aq) + H2O (l) ปฏกรยาของเบส ก. ทาปฏกรยากบโลหะบางชนด ใหแกสไฮโดรเจน

2NaOH (aq) + Zn (s) Na2ZnO2 (aq) + H2 (g)

6KOH (aq) + 2Al (s) 2K3AlO3 (aq) + 3H2 (g) ข. ทาปฏกรยากบเกลอ ไดเปนเกลอไฮดรอกไซดของโลหะทไมละลายนา

2NaOH (aq) + MnCl2 (aq) Mn(OH)2 (s) + 2NaCl (aq)

2KOH (aq) + CuSO4 (aq) Cu(OH)2 (s) + K2SO4 (aq) ค. ทาปฏกรยากบเกลอแอมโมเนยม เชน NH4Cl ไดแกส NH3 (g)

NaOH (aq) + NH4Cl (aq) NaCl (aq) + H2O (l) + NH3 (g)

KOH (aq) + NH4Cl (aq) KCl (aq) + H2O (l) + NH3 (g) ง. ทาปฏกรยากบกรดไดเกลอกบนา




ตอนท 2 สารละลายกรดและสารละลายเบส

จากการศกษาสมบตของสารละลาย พบวา สารละลายกรดและสารละลายเบส เปนสารละลายอเลกโทรไลต นาไฟฟาได เปลยนสกระดาษลตมส ทาปฏกรยากบโลหะและเกลอ กรดและเบสสามารถแตกตวเปนไอออน เมอเปนสารละลาย เราจะศกษาตอไปถงไอออนในสารละลายกรดและเบส ซงทาใหสารละลายแสดงสมบตเฉพาะตวดงกลาว

1. ไอออนในสารละลายกรด ในสารละลายกรดทกชนด จะมไอออนทเหมอนกนอยสวนหนงคอ H+ หรอ เมอรวมกบนาไดเปน H3O

+ (ไฮโดรเนยมไอออน) ทาใหกรดมสมบตเหมอนกน ตวอยางเชน สารละลายกรดไฮโดรคลอรก (HCl) ซงเกดจากกรด HCl ละลายในนา โมเลกลของ HCl และ นาตางกเปนโมเลกลโคเวเลนตมขว ทาใหเกดแรงดงดดระหวางขวของ HCl และนา โดยท

โปรตอน (H+) ของ HCl ถกดงดดโดยโมเลกลของนาเกดเปนไฮโดรเนยมไอออน (H+ + H2O H3O+) ในบางครงเขยน

แทน H3O+ ดวย H+ โดยเปนทเขาใจวา H+ นนจะอยรวมกบโมเลกลของนาในรป H3O

+ เสมอ

HCl (g) + H2O (l) H3O

+ (aq) + Cl- (aq) ภาพท 4 ไฮโดรเนยมไอออน

ไฮโดรเนยมไอออนในนาไมไดอยเปนไอออนเดยว แตจะมนาหลายโมเลกลมาลอมรอบอยดวย เชน อาจอยในรป

ของ H5O2+ , H7O3

+ , H9O4+ เปนตน

ภาพท 5 ไฮโดรเนยมไอออนทอยในรป H9O4+ ไอออน

ตวอยาง สมการแสดงการแตกตวเปนไอออนของกรดในนา

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

- (aq)

H2SO4 (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + SO4

2- (aq)

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

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

- (aq)




2. ไอออนในสารละลายเบส ในสารละลายเบสทกชนดจะมไอออนทเหมอนกนอยคอ ไฮดรอกไซดไอออน (OH-) ซงทาใหเบสมสมบตเหมอนกน และมสมบตตางไปจากกรด ตวอยางเชน เมอ NaOH ละลายนาจะแตกตวได OH- ดงน

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

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

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

สรปสมบตทวๆ ไปของสารละลายกรด 1. มรสเปรยว 2. มสมบตในการกดได 3. เปลยนสอนดเคเตอร เชน กระดาษลตมสจากนาเงนเปนแดง 4. นาไฟฟาได 5. ทาปฏกรยากบแมกนเซยม หรอโลหะบางชนดไดแกส H2

Mg (s) + HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2 (g) 6. ทาปฏกรยากบเบส ไดเกลอกบนา เรยกวา ปฏกรยาสะเทน (Neutralization reaction) เชน

NaOH + HCl NaCl + H2O 7. ทาปฏกรยากบเกลอคารบอเนต (CO3

2-) หรอเกลอไฮโดรเจนคารบอเนต (HCO3-) จะได

เกลอ + นา + แกสคารบอนไดซออกไซด เชน

CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2

2NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O + 2CO2 8. ทาปฏกรยากบโลหะซลไฟดจะไดเกลอและแกสไฮโดรเจนซลไฟด (แกสไขเนา) เชน

FeS + 2HCl FeCl2 + H2S

BaS + H2SO4 BaSO4 (s) + H2S สรปสมบตทวๆ ไปของสารละลายเบส 1. มรสฝาด 2. ถกมอลนคลายสบ 3. นาไฟฟาได 4. ผสมกบไขมนไดสบ 5. เปลยนสอนดเคเตอร เชน กระดาษลตมสจากสแดงเปนสนาเงน ฟนอลฟทาลนจากไมมสเปนสแดง เปนตน




ประโยชนของสารละลายกรดและเบสในชวตประจ าวน สารละลายกรดและเบสมบทบาททสาคญในชวตประจาวน ทงมอยในธรรมชาตและทสงเคราะหขนใชประโยชนในดานตางๆ เชน ในดานอาหาร อตสาหกรรม การแพทย ตวอยางเชน นาสมสายช นาสม นามะนาว เหลานลวนเปนสารละลายกรด นาสมสายช ประกอบดวยกรดแอซตก นาสมและนามะนาวประกอบดวยกรดซตรก นอกจากนน กมกรดคารบอนกในนาโซดา กรดซลฟวรกในสารละลายทอยในแบตเตอร สารละลายเบสทคนเคยในชวตประจาวนไดแก โซดาทาขนม (Na2CO3) เมอละลายในนาจะเปนเบสมลดออฟแมกนเซยมหรอ Mg(OH)2 ใชเปนยารกษาโรคในกระเพาะอาหาร เปนตน

ตารางท 2 สรปประโยชนของสารละลายกรดและเบสบางชนด กรดหรอเบส ประโยชน

กรดไฮโดรคลอรก (HCl) 1. ใชในอตสาหกรรมเตรยมสารเคมตางๆ 2. ใชในการผลตผงชรส 3. ใชในการถลงโลหะ 4. ใชในหองปฏบตการและในทางการแพทย 5. ใชเปนสวนประกอบของนายาลางเครองสขภณฑ 6. มในกระเพาะอาหารสาหรบใชในการยอยโปรตน

กรดซลฟวรก (H2SO4) ใชเปนสารเรมตนทสาคญอยางหนงในอตสาหกรรมเคม เชน การผลตปย เสนใยสงเคราะห ทาแบตเตอร

กรดไนตรก (HNO3) 1. ใชในการผลตปยเคมและสารเคม 2. ใชในการทดสอบอลบมนในปสสาวะ (อลบมนเปนโปรตนชนดหนง กรดไนตรกจะทาใหโปรตนแขงตวและตกตะกอนไดสารสเหลอง)

กรดคารบอนก (H2CO3) เปนองคประกอบสวนหนงของนาอดลมทเกดจากการละลายของแกส CO2 ในนา กรดไฮโปคลอรส (HClO) ใชเปนสารฆาเชอโรคในหองนา กรดโบรก (H3BO3) ใชเปนสารฆาเชอโรคและใชเปนนายาลางตา กรดแอซทลซาลซลก (C9H8O4) ใชทายาแอสไพรน กรดแอสคอรบกหรอวตามนซ (C6H8o6)

พบในผลไมประเภทสม ใชรกษาโรคเลอดออกตามไรฟน

กรดออกซาลก (H2C2O4) ใชกาจดรอยเปอนสนม แคลเซยมไฮดรอกไซด (Ca(OH)2) 1. ใชแกดนเปรยว

2. สารละลายแคลเซยมไฮดรอกไซดใชลดกรดในกระเพราะอาหาร มลคออฟแมกนเซยม (Mg(OH)2) 1. ใชเปนยาลดกรดในกระเพาะ

2. แมกนเซยมไฮดรอกไซดผสมนาในลกษณะสารแขวนลอย ใชเปนยาขบถาย แอมโมเนย (NH3) 1. ใชเปนสวนผสมของนายาลางกระจกและในนายาปรบผานม

2. สารละลายแอมโมเนย-แอมโมเนยมคารบอเนต ใชดมแกลม โซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) 1. ใชในการทาสบ

2. ใชในอตสาหกรรมผลตผงชรส 3. ใชกาจดไขมนหรอสารอนทรย จงนยมใชลางทอระบายนาทอดตน




ตอนท 3 ทฤษฎกรด-เบส

ในการทจะใหนยามของกรด-เบส และในการจาแนกสารตางๆ วาเปนกรดหรอเบสนน นกวทยาศาสตร ไดศกษา ตงทฤษฎกรด-เบส ขนหลายทฤษฎดวยกน ทฤษฎกรด-เบสทสาคญมดงน 1. ทฤษฎกรด-เบสของอารเรเนยส อารเรเนยส เปนนกวทยาศาสตรชาวสวเดน ไดตงทฤษฎกรด-เบส ในป ค.ศ. 1887 (พ.ศ. 2430) อารเรเนยสศกษาสารทละลายนา (Aqueous solution) และการนาไฟฟาของสารละลายนน เขาพบวาสารอเลกโทรไลตจะแตกตวเปนไอออน เมอละลายอยในนา และใหนยามกรดไววา “กรด คอ สารทเมอละลายนาแลวแตกตวใหไฮโดรเจนไอออน” เชน

HCl (g) OH2 H+ (aq) + Cl- (aq)

HClO4(l) OH2 H+ (aq) + ClO4

- (aq)

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

H2SO4 (l) OH2 H+ (aq) + SO4

2- (aq)

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

- (aq) “เบสคอ สารทละลายนาแลวแตกตวใหไฮดรอกไซดไอออน” เชน

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

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


NH4OH (l) OH2 NH4

+ (aq) + OH- (aq) ขอจ ากดของทฤษฎกรด-เบส อารเรเนยส

* ทฤษฎกรด-เบส อารเรเนยส จะเนนเฉพาะการแตกตวในนา ใหเปน H+ และ OH- ไมรวมถงตวทาละลายอนๆ ทาใหอธบายความเปนกรด-เบสไดจากด

* สารทจะเปนกรดไดตองม H+ อยในโมเลกล และสารทจะเปนเบสไดกตองม OH- อยในโมเลกล

2. ทฤษฎกรด-เบส ของเบรนสเตต-เลาร โจฮนส นโคลส เบรนสเตต นกเคมชาวเดนมารก และ โทมส มารตน ลาวร นกเคมชาวองกฤษ ไดศกษาการใหและรบโปรตอนของสาร เพอใชในการอธบายและจาแนกกรด -เบสไดกวางขน และไดตงทฤษฎกรด-เบสขนในป ค.ศ.1923 (พ.ศ.2466) กรด คอ สารทสามารถใหโปรตอนกบสารอนๆ ได (Proton donor) เบส คอ สารทสามารถรบโปรตอนจากสารอนได (Proton acceptor)




พจารณาตวอยางตอไปน

1. ให H+ HCN + H2O H3O

+ + Cl-

รบ H+

HCl เปนสารทใหโปรตอน (H+) ดงนน HCl จงเปนกรด H2O เปนสารทรบโปรตอน (H+) ดงนน H2O จงเปนเบส

2. ให H+ NH4

+ + H2O H3O+ + NH3

รบ H+

NH4+ เปนสารทใหโปรตอน (H+) ดงนน NH4

+ จงเปนกรด H2O เปนสารทรบโปรตอน (H+) ดงนน H2O จงเปนเบส

3. ให H+ H2O + NH3 NH4

+ + OH-

รบ H+

H2O เปนสารทใหโปรตอน (H+) ดงนน H2O จงเปนกรด NH3 เปนสารทรบโปรตอน (H+) ดงนน NH3 จงเปนเบส จากปฏกรยาทง 3 ปฏกรยา จะมสารทใหและรบโปรตอนในแตละปฏกรยา และม H3O

+ และ OH- เกดขน แตบางปฏกรยาอาจจะไมมสารทงสองชนดนเลย ทฤษฎนกยงคงอธบายได เชน

4. ให H+ NH4

+ + NH2- NH3 + NH3

รบ H+

NH4+ เปนกรด

NH2- เปนเบส




ลองท าสครบ

5. H2O + CN- HCN + OH-

6. HS- + H2O H3O

+ + S 2-

7. H2O + CO2- HCO3

- + OH –

8. HCl + HCO3

- H2CO3 + Cl - ขอจ ากดของทฤษฎกรด-เบสของเบรนสเตต-ลาวร ทฤษฎกรด-เบสของเบรนสเตต-ลาวร ใชอธบายสมบตของกรด-เบส ไดกวางกวาทฤษฎของอารเรเนยส แตยงมขอจากดคอ สารทจะทาหนาทเปนกรดจะตองมโปรตอนอยในสารนน สารทเปนไดทงกรดและเบส (Amphoteric) สารบางตวทาหนาทเปนทงกรด เมอทาปฏกรยากบสารตวหนง และทาหนาทเปนเบส เมอทาปฏกรยากบอกสารหนง นนคอเปนไดทงกรดและเบส สารทมลกษณะนเรยกวา สารแอมโฟเทอรก(Amphoteric) เชน H2O , HCO3

- เปนตน กรณของ H2O

ให H+ H2O + NH3 NH4

+ + OH – กรด เบส รบ H+

ให H+

NH4+ + H2O H3O

+ + NH3

กรด เบส รบ H+

ในกรณน H2O เปนกรดเมอทาปฏกรยากบ NH3 และเปนเบสเมอทาปฏกรยากบ NH4

+




กรณของ HCO3

-

ให H+ HCl + HCO3

- H2CO3 + Cl – กรด เบส รบ H+

ให H+ HCO3

- + OH- H2O + CO3 2–

กรด เบส รบ H+

ในกรณน HCO3- เปนเบสเมอทาปฏกรยากบ HCl และเปนกรดเมอทาปฏกรยากบ OH-

ดงนนอาจจะสรปไดวา สารทเปนแอมโฟเทอรก ถาทาปฏกรยากบสารทใหโปรตอนไดดกวา ตวมนเองจะรบโปรตอน (ทาหนาทเปนเบส) แตถาไปทาปฏกรยากบสารทใหโปรตอนไดไมด ตวมนเองจะเปนตวใหโปรตอนกบสารนน (ทาหนาเปนกรด) 3. ทฤษฎกรด-เบสของลวอส ในป ค.ศ. 1923 (พ.ศ. 2466) ลวอสไดเสนอนยามของกรดและเบสดงน กรด คอ สารทสามารถรบอเลกตรอนค จากเบส แลวเกดพนธะโคเวเลนต เบส คอ สารทสามารถใหอเลกตรอนคในการเกดพนธะโคเวเลนต ปฏกรยาระหวางกรด-เบส ตามทฤษฎน อธบายในเทอมทมการใชอเลกตรอนครวมกน กรดรบอเลกตรอนเรยกวาเปน Electrophile และเบสใหอเลกตรอนเรยกวาเปน Nucleophile และตามทฤษฎนสารทเปนเบสตองมอเลกตรอนคอสระ เชน

กรด เบส ในกรณน NH3 เปนเบส มอเลกตรอนค 1 ค จะใหอเลกตรอนคกบกรดในการเกดพนธะโคเวเลนต และ BF3 รบอเลกตรอนจาก NH3 , BF3 จงเปนกรด ทฤษฎของลวอสนมขอดคอ สามารถจาแนกกรด-เบส ทไมมทง H หรอ OH- ในสารนน และแมวาสารนนไมไดอยในรปสารละลาย แตอยในสถานะแกสกสามารถใชทฤษฎลวอสอธบายความเปนกรดเบสได

BF

FF

NH3+F

FF

B NH3

กรด เบส




ตวอยางอนๆ เชน

กรด เบส

กรด เบส

กรด เบส

เบสกรด

+CH3

ClCl

ClAl O

CH3 CH3

CH3OAl

ClClCl

+-

SnCl4 + Cl -2 SnCl62-

กรด เบส

เบสกรด

NH3]+ NH3Ag+ 2 Ag[H3N +




ตอนท 4 คกรด-เบส จากปฏกรยาของกรดกบเบสทกลาวถงแลว ตามทฤษฎของเบรนสเตต-ลาวร จะเหนวาในปฏกรยาหนงๆ อาจจะจดคกรด-เบสได 2 คดวยกน ตวอยางเชน

คกรด – เบส 2

NH4+ + H2O H3O

+ + NH3

กรด 1 เบส 2 กรด 2 เบส 1

คกรด – เบส 1

ปฏกรยาตวอยางน ปฏกรยาไปขางหนา NH4+ ทาหนาทเปนกรด เพราะให H+ กบ H2O แลวไดเปน NH3 และ

H2O รบ H+ ทาหนาทเปนเบส สวนปฏกรยายอนกลบ H3O+ เปนกรด เพราะให H+ กบ NH3 ซงเปนเบส แลวได H2O

และ NH4+ ตามลาดบ

เรยก NH4+ วาคกรดของ NH3 (เบส)

H2O วาคเบสของ H3O+ (กรด)

NH3 วาคเบสของ NH4+

H3O+ วาคกรดของ H2O

จะเหนไดวา คกรด-เบสนนจะมจานวนโปรตอน (H) ตางกน 1 ตว หรออาจกลาวไดวา จานวนโปรตอนของคกรด จะมากกวาโปรตอนคเบสอย 1 ตวเสมอ ตวอยางอนๆ ของปฏกรยาคกรด-เบส

1. NH3 (aq) + H2O (l) OH – (aq) + NH4

+ (aq)

2. CH3COO- (aq) + H2O (l) OH – (aq) + CH3COOH (aq)

3. H2S (aq) + H2O (l) HS – (aq) + H3O+ (aq)




ตวอยางท 1 ใหเขยนคกรด-เบสของสารตอไปน ก. คเบสของ H2O และ HNO3 ข. คกรดของ SO4

2- และ C2H3O2-

วธท า ก. คเบสของ H2O และ HNO3 คอ OH- และ NO3

- ตามลาดบ ข. คกรดของ SO4

2- และ C2H3O2- คอ HSO4

- และ HC2H3O2 ตามลาดบ ตวอยางท 2 สารคใดตอไปน ขอใดเปนคกรด - เบสกนบาง ก. H2O - OH- ง. NH4

+ - NH3 ข. H3O

+ - OH- จ. H2CO3 - CO32

ค. H2PO4- - HPO4

2- วธท า ขอ ก ค และ ง เปนคกรดเบสกน ขอ ข. และ จ ไมเปนคกรดเบสกน




ตอนท 5 ความแรงของกรดและเบส การเปรยบเทยบความแรงของกรดและเบส อาจจะพจารณาไดดงน 1. ดจากการแตกตวของกรด กรดทมการแตกตวมาก มความเปนกรดมาก กรดและเบสทแตกตวได 100% จะเรยกวากรดแก และเบสแก ตามลาดบ ซงสามารถนาไฟฟาไดด แตถากรดและเบสนนแตกตวไดเพยงบางสวนกจะเรยกวา กรดออน หรอเบสออน ตามลาดบ ซงการนาไฟฟาจะไมด สาหรบการพจารณาคาการแตกตวของกรดและเบสนน นอกจากจะคดจากเปอรเซนตการแตกตว หรออาจจะดไดจากคาคงทสมดลของการแตกตวของกรดหรอเบส (Ka หรอ Kb) เชน สารละลายกรด 4 ชนด มคาคงทของการแตกตวของกรดเปนดงน 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 ความแรงของกรดเรยงลาดบจากมากไปหานอยตามคา Ka ไดดงน HClO2 > HF > CH3COOH > H2CO3 ในทานองเดยวกน ความแรงของเบส กพจารณาจากคา Kb กลาวคอ ถามคา Kb มาก มความเปนเบสมากกวา 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 ดงน

ถากรดเปนกรดแก คเบสจะเปนเบสออน เชน

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

กรดแก เบสออน

ถากรดเปนกรดออน คเบสจะเปนเบสแก เชน HS- (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + S2- (aq) กรดออน เบสแก

ถาเบสเปนเบสแก คกรดจะเปน กรดออน เชน H3O

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

ถาเบสเปนเบสออน คกรดจะเปน กรดแก เชน Cl- (aq) + H3O

+(aq) HCl (aq) + H2O (l) เบสออน กรดแก

ตารางท 1 ลาดบความแรงของกรดและเบสตวอยางตามทฤษฎของเบรนสเตต-ลาวร คกรด คเบส

กรดเปอรคลอรก กรดไฮโดรไอโอดก กรดไฮโดรโบรมก กรดไฮโดรคลอรก

กรดไนตรก กรดซลฟวรก

ไฮโดรเนยมไอออน ไฮโดรเจนซลเฟตไอออน

กรดไนตรส กรดแอซตก

กรดคารบอนก แอมโมเนยมไอออน ไบคารบอเนตไอออน

นา เมทานอล แอมโมเนย

HClO4 HI

HBr HCl

HNO3 H2SO4 H3O

+ HSO4

- HNO2

CH3COOH H2CO3 NH4

+

HCO3-

H2O CH3OH

NH3

เปอรคลอเรตไอออน ไอโอไดดไอออน โบรไมดไอออน คลอไรดไอออน ไนเตรตไอออน

ไฮโดรเจนซลเฟตไอออน นา

ซลเฟตไอออน ไนตรสไอออน แอซเตตไอออน

ไบคารบอเนตไอออน แอมโมเนย

คารบอเนตไอออน ไฮดรอกไซดไอออน เมทออกไซดไอออน

เอไมดไอออน

ClO4-

I- Br- Cl-

NO3-

HSO4-

H2O SO4

2- NO2

- CH3COO-

HCO3-

NH3

CO32-

OH- CH3O

- NH2

-




3. ดจากการเรยงล าดบในตารางธาต การพจารณาความแรงของกรดและเบสดจากการเรยงลาดบของธาตทอยในกรดนน ตามตารางธาต ซงแบงออกไดเปน 3.1 กรดออกซ หมายถง กรดทประกอบดวย H, O และธาตอนอก เชน HNO3 H3PO4 H3AsO4 HClO4 ถาจานวนอะตอมออกซเจนเทากน ความแรงของกรดเรยงลาดบดงน ดงนน H2SO4 > H2SeO4 , H3PO4 > H3AsO4 3.2 กรดทไมมออกซเจน เชน HCl, HBr, HF, และ HI ความแรงของกรดแรงลาดบดงน HI > HBr > HCl > HF H2S > H2O




ตอนท 6 การแตกตวของกรดแกและเบสแก การแตกตวของกรดแกและเบสแก จะแตกตวไดหมด 100% หมายถง การแตกตวของกรดแกและเบสแก เปนไอออนไดหมดในตวทาละลายซงสวนใหญเปนนา เชน การแตกตวของกรด HCl จะได H+ หรอ H3O

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

การแตกตวของกรดแกและเบสแกนน เขยนแทนดวยลกศร ซงแสดงการเปลยนแปลงไปขางหนาเพยงอยางเดยว 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

การค านวณเกยวกบการแตกตวของกรดแกและเบสแก ตวอยางท 1 จงคานวณหา [H3O

+] , [NO3-] ในสารละลาย 0.015 M HNO3

วธท า

HNO3 + H2O H3O+ + NO3

- 0.015 0.015 0.015 mol เพราะฉะนน [H3O

+] = [NO3-] = 0.015 mol/dm3

ตวอยางท 2 ถา KOH 0.1mol ละลายนาและสารละลายมปรมาตร 2 dm3 ในสารละลายจะมไอออนใดบางอยางละก mol/dm3 วธท า


0.1 0.1 0.1 mol / 2 dm3

0.05 0.05 0.05 mol /dm3 สารละลาย KOH 2 dm3 ม KOH 0.1 mol สารละลาย KOH 1 dm3 ม KOH 0.1 / 2 = 0.05 mol/dm3 ดงนน KOH จะแตกตวให K+ และ OH- อยางละ 0.05 mol/dm3




ตวอยางท 3 สารละลายกรดแก (HA) 250 cm3 มปรมาณ H3O

+ ไอออน 0.05 mol สารละลายนมความเขมขนเทาใด ถาเตมกรดนลงไปอก 0.2 mol โดยทสารละลายมปรมาตรคงเดม สารละลายทไดจะมความเขมขนเทาใด วธท า

HA OH2 H3O

+ (aq) + A- (aq) 0.05 0.05 0.05 mol / 250 cm3 สารละลาย HA 250 cm3 ม HA 0.05 mol

สารละลาย HA 1000 cm3 ม HA = 250

1000x05.0 = 0.20 mol

เพราะฉะนนสารละลายทไดมความเขมขน 0.20 mol/dm3 ถาเตมกรดอก 0.2 mol สารละลายม HA รวมทงหมด = 0.05 + 0.2 = 0.25 mol สารละลาย HA 250 cm3 ม HA 0.25 mol

สารละลาย HA 1000 cm3 ม HA = 250

1000x25.0 = 1.00 mol

เพราะฉะนนสารละลายทไดมความเขมขน 1.00 mol/dm3 ตวอยางท 4 จงหาความเขมขนของ OH- ทเกดจากการเอา NaOH 10.0 กรม ละลายในนาทาเปนสารละลาย 0.2 dm3 (Na = 23, O = 16, H = 1) วธท า

จานวนโมลของ NaOH = 40

10 = 0.25 mol

สารละลาย 0.2 dm3 มเนอของ NaOH = 0.25 mol

สารละลาย 1 dm3 ม NaOH = 2.0

1x25.0 = 1.25 mol/dm3

เพราะฉะนนสารละลายมความเขมขน 1.25 mol/dm3 และปฏกรยาการแตกตวของ NaOH เปนดงน

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

เพราะฉะนนความเขมขนของ OH- = 1.25 mol/dm3




ตอนท 7 การแตกตวของกรดออน สารละลายกรดออน เชน กรดแอซตก (CH3COOH) เมอละลายนา จะนาไฟฟาไดไมด ทงน เพราะกรดแอซ ตกแตกตวเปนไอออนไดเพยงบางสวน เขยนแทนโดยสมการจะใชลกศร เพอชวาปฏกรยาเกดขนทงปฏกรยาไปขางหนาและปฏกรยายอนกลบ และอยในภาวะสมดลกน เชน CH3COOH (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + CH3COO- (aq) ปรมาณการแตกตวของกรดออน นยมบอกเปนรอยละ เชน กรด HA แตกตวไดรอยละ 10 ในนา หมายความวา กรด HA 1 โมล เมอละลายนา จะแตกตวให H+ เพยง 0.10 โมล เปอรเซนตการแตกตวของกรดออน = x 100 การแตกตวของกรดออนชนดเดยวกน จะเพมขนเมอสารละลายมความเจอจางมากขน เชน กรดแอซ ตก CH3COOH ความเขมขนตางกนจะมเปอรเซนตการแตกตวตางกน ดงน 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 CH3COOH

HCOOH (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+ + CO32-

กรดทแตกตวให H+ ได 3 ตว เรยกวา กรดไตรโปรตก เชน H3PO4 , H3PO3 H3PO3 H+ + H2PO4

- H2PO4

- H+ + HPO42-

HPO42- H+ + PO4

3-

จานวนโมลของกรดทแตกตว จานวนโมลของกรดทงหมด




คาคงทสมดลของกรดออน (Ka) กรดออนแตกตวไดเพยงบางสวน ปฏกรยาการแตกตวไปขางหนา และปฏกรยายอนกลบเกดขนไดพรอมกน และปฏกรยาการแตกตวของกรดออนนจะอยในภาวะสมดล คาคงทสมดลนจะหาไดดงน HA + H2O H3O

+ + A-

K =

K คอคาคงทสมดลของปฏกรยา และถอวา [H2O] มคาคงท ดงนนจะไดวา

K[H2O] = Ka = Ka คอ คาคงทสมดลของกรดออน (HA) คาคงทสมดลของกรดนใชเปรยบเทยบความแรงของกรดได ถาคา Ka มคามากแสดงวากรดมความแรงมาก แตกตวไดด ถาคา Ka นอยแสดงวากรดแตกตวไดนอย มความแรงนอย สาหรบกรดทแตกตวได 100% จะไมมคา Ka ตวอยางคา Ka HF (aq) + H2O (l) H3O

+(aq) + F- (aq)

Ka = = 6.7 x 10-4 CH3COOH (aq) + H2O (l) H3O

+(aq) + CH3COO- (aq)

Ka = = 1.74 x 10-5 HCN (aq) + + H2O (l) H3O

+(aq) + CN- (aq)

Ka = = 4.0 x 10-10 ถาเปรยบเทยบความแรงของกรดโดยใช Ka Ka (HF) > Ka (CH3COOH) > Ka (HCN) เพราะฉะนนความแรงของกรด HF > CH3COOH > HCN

[H3O+][A-]

[HA][H2O]

[H3O+][A-]

[HA]

[H3O+][CH3COO-]

[CH3COOH]

[H3O+][F-]

[HF]

[H3O+][CN-]

[HCN]




กรณกรดไดโปรตก

มสตรทวไปเปน H2A แตกตวได 2 ขน ดงน ขนท 1 H2A (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + HA- (aq)

Ka1 =

ขนท 2 HA- (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + A2- (aq)

Ka2 = โดย Ka1 > Ka2 ตวอยางเชน H2S , H2CO3 H2S (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + HS- (aq)

Ka1 = = 1.1 x 10-7 HS- (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + S2- (aq)

Ka2 = = 1.10 x 10-14 จะเหนวาคา Ka1 > Ka2 หมายความวา H2S แตกตวไดมากกวา HS-

[H3O+][HA-]

[H2A] [H3O

+][HA-] [H2A]

[H3O+][A2-]

[HA-]

[H3O+][HS-]

[H2S]

[H3O+][S2-]

[HS-]




กรณกรดไตรโปรตก มสตรทวไปเปน H3A จะแตกตวได 3 ขนตอน คอ

ขนท 1 H3A (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + H2A

- (aq)

Ka1 = ขนท 2 H2A

- (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + HA2- (aq)

Ka2 =

ขนท 3 HA2- (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + A3- (aq)

Ka3 = โดย Ka1 > Ka2 > Ka3 ตวอยางเชน H3PO4

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

- (aq)

Ka1 = = 5.9 x 10-3 H2PO4

- (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + HPO4

2- (aq)

Ka2 = = 6.2 x 10-8

HPO42- (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + PO43- (aq)

Ka3 = = 4.8 x 10-13 โดย Ka1 > Ka2 > Ka3 การแตกตวของกรด H3PO4 > H2PO4

- > HPO42-

[H3O+][H2A

-] [H3A]

[H3O+][HA2-]

[H2A-]

[H3O+][A3-]

[HA2-]

[H3O+][H2PO4

-] [H3PO4]

[H3O+][HPO4

2-] [H2PO4-]

[H3O+][PO4

3-] [HPO4

-] [H3O

+][PO43-]

[HPO4-]




การค านวณเกยวกบกรดออน ตวอยางท 5 จงคานวณเปอรเซนตการแตกตวของกรด HA 1 mol/dm3 ซงม H3O

+ 0.05 mol/dm3 วธท า HA (aq) + H2O (l) H3O

+ + A- (aq) เรมตน 1 0 0 ภาวะสมดล 1 - 0.05 0.05 0.05 mol/dm3 เปอรเซนตการแตกตวของกรดออน = x 100

= 1

05.0 x 100 = 5.0 %

ตวอยางท 6 สารละลายกรด HA มคา Ka เปน 6.8 x 10-4 สารละลายกรดนมความเขมขน 1 mol/dm3 สารละลายกรด นจะมความเขมขนของ H3O

+ เทาใด วธท า HA (aq) + H2O (l) H3O

+ + A- (aq) เรมตน 1 0 0 ภาวะสมดล 1 - x x x

Ka = 6.8 x 10-4 = 1 - x 1 ( c >>> Ka) ดงนน x2 = 6.8 x 10-4 จะได x = 0.0261 mol/dm3 เพราะฉะนน [H3O

+] = 0.0261 mol/dm3

ตวอยางท 7 ท 25 0C กรดแอซตก (CH3COOH) เขมขน 0.1 mol/dm3 แตกตวได 1.34 % จงคานวณหาความเขมขน ของไฮโดรเนยมไอออน แอซเตตไอออน และ Ka วธท า 0.1 mol/dm3 CH3COOH แตกตวได 1.34 % หมายความวา CH3COOH 100 mol/dm3 แตกตวได = 1.34 mol/dm3

CH3COOH 0.1 mol/dm3 แตกตวได = = 0.00134 mol/dm3

จานวนโมลของกรดทแตกตว จานวนโมลของกรดทงหมด

[H3O+][A-]

[HA]

X2

1 – x

1.34 x 0.1

100




CH3COOH + H2O H3O

+ + CH3COO- เรมตน 0.1 0 0 ภาวะสมดล 0.1- 0.00134 0.00134 0.00134

Ka = =

= 1.82 x 10-5 ดงนนความเขมขนของ CH3COO- และ H3O

+ = 0.00134 หรอ 1.34 x 10-3 mol/dm3

และคา Ka = 1.82 x 10-5

ตวอยางท 8 จงคานวณหาความเขมขนของ H+, SO42- และ HSO4

- ของสารละลายกรด H2SO4 เขมขน 0.05 mol/dm3 กาหนดคา Ka2 = 1.26 x 10-2 วธท า กรด H2SO4 เปนกรดแกแตกตวได 100 % ในขนท 1

H2SO4 (aq) H+ (aq) + HSO4- (aq)

0.5 0.50 0.50 mol/dm3 ขนท 2 HSO4

- (aq) แตกตวให H+ และ SO42- ดงน

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

2- (aq) เรมตน 0.50 0.50 0 (จากการแตกตวขนท1) ภาวะสมดล 0.50 – x 0.50 + x x

Ka2 = 1.26 x 10-2 =

0.0063 - 0.0126X = 0.5X + X2 X2 + 0.513X - 0.0063 = 0 ใชสมการควอดราตกแกสมการ

X = )1(2

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

= 2

537.0513.0 = 0.012 (คาทเปนลบไมใช)

เพราะฉะนน [H+] = 0.012 mol/dm3

[SO42-] = 0.012 mol/dm3

[HSO4-] = 0.50 - 0.012 = 0.488 mol/dm3

[H3O+][CH3COO-]

[CH3COOH]

[0.00134][0.00134] [0.0987]

[0.50 + x][x] [0.50 - x]

[H+][SO42-]

[HSO4-]




ตอนท 8 การแตกตวของเบสออน

เบสออนเมอละลายนาจะแตกตวเปนไอออนเพยงบางสวน และปฏกรยาการแตกตวของเบสออน เปนปฏกรยาทผนกลบได เชน แอมโมเนย เมอละลายนาจะมภาวะสมดลเกดขน ดงสมการ NH3 (aq) + H2O (l) NH4

+ (aq) + OH- (aq)

K = Kb = K[H2O] =

Kb คอ คาคงทสมดลของเบส คา Kb นเปนคาคงทและใชเปรยบเทยบความแรงของเบสได เชนเดยวกบคา Ka

โมโนโปรตกเบส (monoprotic base) จะรบ H+ ได 1 ตว และมคา Kb เพยงคาเดยว เชน NH3

โพลโปรตกเบส (polyprotic base) จะรบ H+ ไดมากกวา 1 ตว และมคา Kb ไดหลายคา เชน ไฮดราซน H2NNH2

H2NNH2 + H2O H2NNH3+ + OH- ; Kb1 = 9.1 x 10-7

H2NNH3+ + H2O H3NNH3

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

ตารางท 1 แสดงคาคงทสมดลของเบสออนบางตว ชอสาร สตรโมเลกล ปฏกรยา Kb (250C)

ไตรเมทลเอมน เอทานอลเอมน แอมโมเนย ไฮดราซน ไฮดรอกซลเอมน ไพรดน อะนลน ฟอสเฟตไอออน คารบอนเนตไอออน ไซยาไนดไอออน ไฮโดรเจนซลไฟดไอออน ไฮโดรเจนคารบอเนตไอออน แอซเตตไอออน ฟลออไรดไอออน ไนไตรตไอออน ซลเฟตไอออน

(CH3)3N HOC2H4NH2

NH3 N2H4

HONH2 C5H5N

C6H5NH2 PO4

3- CO3

2- CN- HS-

HCO3-

CH3COO- F-

NO2-

SO42-

(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- PO4

3- + H2O HPO42- + OH-

CO32- + H2O HCO3

2- + 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- SO4

2- + H2O HSO4- + OH-

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 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

[NH4+][OH-]

[NH3][H2O]

[NH4+][OH-]

[NH3]




นอกจาก การบอกปรมาณการแตกตวของเบสออน ในลกษณะของคา Kb แลวกยงสามารถบอกปรมาณการแตกตวของเบสออนไดในลกษณะของเปอรเซนตของการแตกตว ดงน เปอรเซนตการแตกตวของเบสออน = x 100 ตวอยางการค านวณ ตวอยางท 9 จงเขยนคาคงทสมดลของเบสออนตอไปน C6H5NH2 , N2H4 วธท า C6H5NH2 + H2O C6H5NH3

+ + OH-

Kb = N2H4 + H2O N2H5

+ + OH-

Kb = ตวอยางท 10 จงคานวณหาความเขมขนของ OH- ในสารละลายแอมโมเนยเขมขน 0.200 mol/dm3 กาหนดคา Kb = 1.77 x 10-5 วธท า NH3 + H2O NH4

+ + OH- เรมตน 0.200 0 0 ภาวะสมดล 0.200 - x x x mol/dm3

Kb = 1.77 x 10-5 = เนองจาก Kb มคานอยมาก x 0.200 ; 0.20 - x 0.20

1.77 x 10-5 =

x = = 1.88 x 10-3 เพราะฉะนน [OH-] = 1.88 x 10-3 mol/dm3

จานวนโมลของเบสทแตกตว จานวนโมลของเบสทงหมด

[C6H5NH3+][OH-]

[C6H5NH2]

[N2H5+][OH-]

[N2H4]

[NH4+][OH-]

[NH3]

(x)(x) (0.20 – x)

X2

0.20




ตวอยางท 11 เมอแอมโมเนยละลายนา จะแตกตวให NH4

+ และ OH- ถาแอมโมเนยจานวน 0.106 mol ละลายในนา 1 dm3 ทภาวะสมดลแตกตวให NH4

+ และ OH- เทากน คอ 1.38 x 10-3 mol จงหาคาคงทของการ แตกตวของ NH3 วธท า NH3 + H2O NH4

+ + OH- เรมตน 0.200 0 0 ภาวะสมดล 0.200 - x x x

Kb =

=

Kb = 1.82 x 10-5

ตวอยางท 12 สารละลาย NH3 0.10 mol/dm3 แตกตวให NH4+ และ OH- = 1.88 x 10-3 mol/dm3 จะแตกตวไดก

เปอรเซนต และถาสารละลายเบสเขมขน 0.20 mol/dm3 จะแตกตวไดกเปอรเซนต วธท า เปอรเซนตการแตกตวของเบสออน = x 100 = x 100

= 1.88 % NH3 + H2O NH4

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

Kb = =

Kb = 1.88 x 10-5 กรณสารละลายเบสเขมขน 0.2 mol/dm3 NH3 + H2O NH4

+ + OH- เรมตน 0.20 0 0 ภาวะสมดล 0.20 - x x x

[NH4+][OH-]

[NH3] [1.38 x 10-3][ 1.38 x 10-3]

[0.106 - 1.38 x 10-3]

จานวนโมลของเบสทแตกตว จานวนโมลของเบสทงหมด

1.88 x 10-3

0.10

[NH4+][OH-]

[NH3] (1.88x10-3)(1.88x10-3)

(0.10 - 1.88x10-3)




Kb =

1.88 x 10-5 = x มคานอยมาก 0.20 - x 0.20

x2 = 0.20 (1.88 x 10-5) x = 1.94 x 10-3 เพราะฉะนน [NH4

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

เปอรเซนตการแตกตว = x 100 = 0.97 %

[NH4+][OH-]

[NH3] X2

(0.20 - x)

1.94 x 10-3

0.20




ตอนท 9 การแตกตวของน าบรสทธ นาเปนอเลกโทรไลตทออนมาก แตกตวไดนอยมาก ดงนน การนาไฟฟาของนาจะนอย จนไมสามารถตรวจสอบไดดวยการนาไฟฟาผานหลอดไฟ แตตรวจไดดวยเครองวดกระแส (เปนแอมมเตอร) ตวอยางการวดการนาไฟฟาของนาชนดตางๆ ไดแก นากลนทอณหภมหอง นากลนทอณหภม 60 - 70 องศาเซลเซยส นาคลอง นาประปา และนาฝน จะไดผลดงตาราง

ตารางท 1 ตวอยางการนาไฟฟาของนาชนดตางๆ นาชนดตางๆ เครองตรวจการนาไฟฟา วดดวยแอมมเตอร

นากลนทอณหภมหอง นากลนทอณหภม 60-70 0C

นาคลอง นาประปา

นาฝน

หลอดไฟไมสวาง หลอดไฟไมสวาง หลอดไฟไมสวาง หลอดไฟไมสวาง หลอดไฟไมสวาง

40 80 90 85 80

ตามทฤษฎของเบรนสเตตและลาวร นาทาหนาทเปนทงกรดและเบส ไอออนทเกดขนจากการแตกตวของนา และมการถายเทโปรตอนกนเองได (ออโตไอออไนเซชน) ให H+

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

กรด 1 เบส 2 กรด 2 เบส 2

โมเลกลของนาทเสย H+ จะเปลยนเปน OH- ซงมประจลบและโมเลกลของนาทไดรบ H+ จะเปลยนเปน H3O+

ซงมประจบวก เราอาจเขยนสมการกรด-เบส ไดงายๆ ดงน H2O (l) + H2O (l) H3O

+ (aq) + OH- (aq) เนองจากระบบนอยในภาวะสมดล สามารถเขยนสมการคาคงทสมดลของ H2O ไดดงน

K =

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

Kw คอคาคงทการแตกตวของนา มคาเทากบ 1 x 10-14 ท 25 0C เนองจากนาบรสทธแตกตวเปนไอออนจะใหความเขมขนของ H3O

+ และ OH- เทากน [H3O

+] = [OH-] = wK

= 1410x0.1 = 1 x 10-7 mol/dm3 ท 25 0C

[H3O+][OH-]

[H2O]2




ดงนน นาบรสทธ จงมสภาพเปนกลาง เนองจากปรมาณ H3O

+ เทากบ OH- คาคงททสมดลของนามคาเปลยนแปลงตามอณหภม แสดงดงตารางตอไปน

ตารางท 2 คา Kw ของนาทอณหภมตางๆ อณหภม (0C) Kw

0 10 20 25 30 40 50

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

การเปลยนแปลงความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออนและ ไฮดรอกไซดไอออนในน า จากทกลาวมาแลว นาแตกตวให H3O

+ และ OH- ไดเทาๆ กน ทาใหสภาพความเปนกรด และสภาพความเปนเบสเทากนตลอด หรอเรยกวาเปนกลาง โดยท Kw = 1 x 10-14 และ [H3O

+] เทากบ [OH-] = 1 x 10-7 แตความเขมขนของ H3O

+ และ OH- นจะเปลยนแปลงไปเมอเตม H3O

+ หรอ OH- ลงไปในนา ถาเตม HCl ซงเปนอเลกโทรไลตแกลงไปในนา HCl จะแตกตวให H3O

+ และ Cl- ปรมาณ H3O+ ในนาจงเพมขน

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

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

ตามหลกของเลอชาเตอลเอ เมอ H3O+ มากขน นาพยายามรกษาสมดล โดยท H3O

+ จะรวมกบ OH- เกดปฏกรยายอนกลบ คอได H2O มากขน และ [OH-] จะลดลง ปฏกรยากจะเขาสภาวะสมดลอกครงหนง Kw = [H3O

+][OH-]

[H3O+] =

จะเหนไดวาจากสมการถา [H3O+] มากขน [OH-] กนอยลง ในทานองเดยวกน ถาเตม OH- ลงไปในนา จะทา

ให [OH-] มากขน [H3O+] กนอยลง

จากสมการ Kw = [H3O+][OH-] ถาทราบ [H3O

+] กคานวณหา [OH-] ได หรอถาทราบ [OH-] กคานวณหา [H3O

+] ได ดงตวอยางตอไปน

การพจารณาวาสารละลายเปนกรดหรอเบส * ถา [H3O

+] = [OH-] สารละลายเปนกลาง * ถา [H3O

+] > [OH-] สารละลายเปนกรด * ถา [H3O

+] < [OH-] สารละลายเปนเบส

Kw

[OH-]




ตวอยางท 1 สารละลายชนดหนงม [H3O

+] = 1 x 10-2 mol/dm3 [OH-] จะมคาเทาใด วธท า Kw = [H3O

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

[OH-] = = 1 x 10-12 mol/dm3

ตวอยางท 2 เมอเตม H3O+ จานวน 1.0 x 10-3 mol ลงไปในนา ใหคานวณหาความเขมขนของ OH- ถาสารละลายนม

ปรมาตร 1 dm3

วธท า [H3O+] จากนา = 1 x 10-7 mol/dm3

[H3O+] ทเตม = 1 x 10-3 mol/dm3

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

Kw = [H3O+][OH-]

[OH-] = = = 1 x 10-11

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

ตวอยางท 3 ถาสารละลายแกส HCl 3.65 กรมในนา และสารละลายมปรมาตร 5 dm3 จงหาความเขมขนของ H3O+

และ OH- ในสารละลาย (H = 1 , Cl = 35.5) วธท า จานวนโมล HCl = = 0.10 mol

HCl 5 dm3 ม HCl = 0.10 mol

HCl 1 dm3 ม HCl = = 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-] = = = 0.5 x 10-12 mol/dm3

1 x 10-14

1 x 10-2

Kw

[H3O+]

1 x 10-14

1 x 10-3

3.65

1 + 35.5

0.10 x 1

5

Kw

[H3O+]

1 x 10-14

0.02




ตอนท 10 ความสมพนธระหวาง Ka , Kb และ Kw

* สาหรบคกรด-เบสใดๆ Kw = Ka . Kb เชน NH4

+ - NH3 กรด NH4

+ + H2O NH3 + H3O

+

Ka = เบส NH3 + H2O NH4

+ + OH-

Kb = Ka . Kb = = [H3O

+] [OH-] = Kw

ตวอยางท 1 กาหนดคา Ka ของ CH3COOH ใหเทากบ 1.8 x 10-5 ใหหาคา Kb ของคเบสของ CH3COOH วธท า คกรด CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O

+

Ka =

= 1.8 x 10-5 คเบส CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-

Kb = Ka . Kb =

. Ka . Kb = [H3O

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

Kb = = 5.55 x 10-10

[NH3][H3O+]

[NH4+]

[NH3][H3O+]

[NH4+]

[NH4+][OH-]

[NH3] [NH3][H3O

+] [NH4

+] [NH4

+][OH-] [NH3]

[CH3COO-][H3O+]

[CH3COOH]

[CH3COOH][OH-] [CH3COO-]


[CH3COO-][H3O+]

[CH3COOH] [CH3COOH][OH-]

[CH3COO-]

1.0 x 10-14 1.8 x 10-5




ตวอยางท 2 กาหนดคา Kb ของ N2H4 ใหเทากบ 1.7 x 10-6 ใหหาคา Ka ของคกรดของ N2H4 วธท า N2H4 + H2O N2H5

+ + OH- เบส คกรด Ka . Kb = [H3O

+] [OH-] = Kw Ka . 1.7 x 10-6 = 1.0 x 10-14

Ka = = 5.88 x 10-9

1.0 x 10-14 1.7 x 10-6




ตอนท 11 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+ เปน mol/dm3

นาบรสทธ ทอณหภม 25 0C จะม [H3O+] = 1 x 10-7 mol/dm3

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

นนคอ pH ของนาบรสทธ 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) ดงนนสรปวา

* pH < 7 สารละลายเปนกรด * pH = 7 สารละลายเปนกลาง * pH > 7 สารละลายเปนเบส

หรออาจจะเขยนเปนสเกลไดดงน นอกจากจะบอกความเปนกรดเปนเบสของสารละลายดวยคา pH แลวยงสามารถบอกคาความเปนกรด-เบส ไดโดยใชคา pOH pOH ของสารละลาย คอ คาทบอกความเขมขนของ OH- ในสารละลายมคาเทากบ -log[OH-] pOH = -log[OH-] โดย pH + pOH = 14

0 7 14

pH

กลาง

เบส กรด




ตารางท 1 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

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

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

14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

วธวด pH ของสารละลายวดได 2 วธ ดงน 1. วธเปรยบเทยบส วธนเปนการวด pH โดยประมาณ (มความถกตอง 0.5 หนวย pH) ซงทาไดโดยเตมอนดเคเตอรทเหมาะสมลงไปในสารละลายทตองการวด pH แลวเปรยบเทยบกบสารละลาย ทาไดโดยเตมอนดเคเตอรทเหมาะสมลงไปในสารละลายทตองการวด pH แลวเปรยบเทยบสกบสารละลายบฟเฟอรททราบคา pH แนนอน ซงไดเตมอนดเคเตอรชนดเดยวกนไปแลว หรอใชกระดาษชบอนดเคเตอร (กระดาษ pH) จมลงไปแลวเปรยบเทยบกบสมาตรฐาน 2. วธวดความตางศกย วธนวด pH ไดอยางละเอยด (มความถกตอง 0.01 หนวย pH) โดยการใชเครองมอทเรยกวา พเอชมเตอร ซงวด pH ของสารละลายไดโดยการวดความตางศกยระหวางขวไฟฟา 2 ขว

ภาพท 1 เครองพเอชมเตอร

กลาง




ตวอยางท 1 ใหหาคา pH ของสารละลายทม H3O

+ เทากบ 1 x 10-11 และ 6 x 10-14 mol/dm3

วธท า [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 2 จงหา pH ของสารละลายทมความเขมขนของ H3O+ = 4.8 x 10-13 โมล/ลตร

วธท า pH = -log[H3O+]

= -log[4.8 x 10-13] = 13 - log 4.8 = 12.32

ตวอยางท 3 สารละลายชนดหนงม pH = 4.00 จะมความเขมขนของไฮโดรเนยมไอออนเปนเทาใด วธท า pH = -log[H3O

+] 4 = -log[H3O

+] [H3O

+] = 10-4 = 1 x 10-4

ตวอยางท 4 จงคานวณหา [OH-] และ pOH ในสารละลายซงม pH = 8.37 วธท า pH = -log[H3O

+] 8.37 = -log[H3O

+] [H3O

+] = 10-8.37 = 4.3 x 10-9 mol/dm3

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

[OH-] = =

[OH-] = 2.33 x 10-6 mol/dm3 จาก pOH + pH = 14 pOH = 14 - pH = 14 - 8.37 = 5.63

ตวอยางท 5 จงคานวณหา [H+], [OH-] , pH และ pOH ของสารละลายทมกรดแก HX 0.01 mol ในนา 500 cm3 วธท า กรดแก HX แตกตวได 100 % [HX] = 0.01 mol/ 0.5 dm3 = 0.02 mol/dm3

HX H+ (aq) + X- (aq) 0.02 0.02 mol/dm3 เพราะฉะนน [H+] = 0.02 mol/dm3

1.0 x 10-14 [H3O

+] 1.0 x 10-14 4.3 x 10-9




จาก [H+][OH-] = 1 x 10-14 mol/dm3

[OH-] = = 5.0 x 10-13

เพราะฉะนน [OH-] = 5.0 x 10-13 mol/dm3 pH = -log[H+] = -log(0.02) = 1.70 pH + pOH = 14 pOH = 14 - pH = 14 - 1.70 = 12.30

ตวอยางท 6 กรดไฮโดรไซยานก (HCN) เมอละลายนาแตกตว 0.01 % สารละลายของกรดนเขมขน 0.1 mol/dm3 จะม pH เทาใด วธท า 0.01 % ของ 0.1 mol/dm3 = = 1 x 10-5

mol/dm3

เพราะฉะนนกรด HCN แตกตวไป 1 x 10-5 mol/dm3 HCN(aq) H+ (aq) + CN-(aq) เรมตน 0.1 0 0 สมดล 0.1 - 1 x 10-5 1 x 10-5 1 x 10-5 [H+] = 1 x 10-5 mol/dm3 pH = -log [H+] = -log[1 x 10-5] = 5 เพราะฉะนน pH ของสารละลาย HCN = 5

1.0 x 10-14 0.02

0.01 100




ตอนท 12 อนดเคเตอร อนดเคเตอร คอ สารทใชบอกความเปนกรด-เบส ของสารละลายไดอยางหนง สารประกอบทเปลยนสไดท pH เฉพาะตว จะถกนามาใชเปนอนดเคเตอรได เชน ฟนอลฟทาลน จะไมมสเมออยในสารละลายกรด และจะเปลยนเปนสชมพ เมออยในสารละลายเบสทม pH 8.3

ภาพท 1 ฟนอลฟทาลน

อนดเคเตอรสาหรบกรด-เบส เปนสารอนทรย อาจเปนกรดหรอเบสออนๆ ซงสามารถเปลยนจากรปหนงไปเปนอกรปหนงได เมอ pH ของสารละลายเปลยน

การเปลยนสของอนดเคเตอร HIn เปนสญลกษณของอนดเคเตอรทอยในรปกรด (Acid form) In- เปนสญลกษณของอนดเคเตอรทอยในรปเบส (Basic form) รปกรดและรปเบสมภาวะสมดล เขยนแสดงไดดวยสมการ ดงน

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

ไมมส * (รปกรด) สชมพ* (รปเบส) ; (*กรณเปนฟนอลฟทาลน)

Kind = HIn และ In- มสตางกนและปรมาณตางกน จงทาใหสของสารละลายเปลยนแปลงได ถาปรมาณ HIn มากกจะมสของรปกรด ถามปรมาณ In- มากกจะมสของรปเบส การทจะมปรมาณ HIn หรอ In มากกวาหรอนอยกวานนขนอยกบปรมาณ H3O

+ ในสารละลาย ถาม H3O+ มากกจะรวมกบ In- ไดเปน HIn ไดมาก แตถาอยในสารละลายทม OH- มาก

OH- จะทาปฏกรยากบ H3O+ ทาให H3O

+ ลดลง ซงจะมผลทาใหเกดปฏกรยาไปขางหนาได In- มากขน ซงสามารถเขยนอธบายดวยสมการ ดงน

เมอเตมกรด (H3O+) ทาใหปรมาณ [H3O

+] ทางขวาของสมการมมากขน ปฏกรยาจะเกดยอนกลบ ทาใหม HIn มากขนจงเหนเปนสของกรด HIn

เมอเตมเบส (OH-) OH- จะทาปฏกรยากบ H3O+ ทาให H3O

+ นอยลง ปฏกรยาจะไปขางหนามากขน () ทาใหม In- มากขน จงเหนเปนสเบสของ In-

C

HO

HO

O-C=O

ไมมส (รปกรด)

OH-H3O+

ลชมพ (รปเบส)

C=O

HO

HO

CO-

[H3O+][In-]

[HIn]




- ถา [HIn] มากกวา [In-] 10 เทาขนไป จะเหนเปนสของรปกรด (HIn)

- ถา [In-] มากกวา [HIn] 10 เทาขนไป จะเหนเปนสของรปเบส (In-) [HIn] จะมากหรอนอยกวา [In-] ขนอยกบ pH ของสารละลาย (หรอปรมาณของ H3O

+ ดงทไดกลาวมาแลว ชวง pH ทอนดเคเตอรเปลยนสจากรปหนงไปเปนอกรปหนง สารละลายจะมสผสมระหวางรปกรดและรปเบส เรยกวา ชวง pH ของอนดเคเตอร (pH range หรอ pH interval) ชวง pH ของอนดเคเตอรหาไดจากคา Kind ของอนดเคเตอรดงน HIn (aq) + H2O (l) H3O

+ (aq) + In- (aq)

Kind = [H3O

+] = Kind -log [H3O

+] = -log Kind -log pH = pKind - log

จะเรมเหนสของรปกรดเมอ 10

pH = pKind - log10 pH = pKind - 1

จะเรมเหนสของรปเบสเมอ 10

1

pH = pKind - log10

1

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

หมายความวา สของอนดเคเตอรจะเรมเปลยนแปลงเมอ pH = pKind 1 ซงเปนคาโดยประมาณ แตถา [HIn] มากกวาหรอนอยกวา [In-] 10 เทาขนไป อาจถง 100 เทา ชวง pH ของอนดเคเตอรกจะเปลยนไป ชวง pH ของอนดเคเตอรทถกตองจรงๆ ของแตละอนดเคเตอรหาไดจากการทดลอง ตวอยางเชน เมทลเรด มชวง pH 4.4 - 6.2 หมายความวา สารละลายทหยดเมทลเรดลงไป จะเปลยนสจากรปกรด (แดง) ไปเปนรปเบส (เหลอง) ในชวง pH ตงแต 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)

[H3O+][In-]

[HIn] [HIn] [In-]

[HIn] [In-]

[HIn] [In-]

[HIn] [In-]

[HIn] [In-]

[HIn] [In-]




สของอนดเคเตอรแตละชนด จะเปลยนในชวง pH ทตางกน ซงแสดงไดดงภาพท 2

ภาพท 2 สของอนดเคเตอรแตละชนด

อยางไรกตาม อนดเคเตอรชนดหนงๆ จะใชหาคา pH ของสารละลายไดอยางคราวๆ เทานน เชน เมอนา

สารละลายมาเตม เมทลออเรนจลงไป (ชวง pH ของเมทลออเรนจเทากบ 3.0 - 4.4 และสทเปลยนอยในชวง สแดง เหลอง) ถาสารละลายมสเหลองหลงจากหยดเมทลออเรนจ แสดงวาสารละลายนม pH ตงแต 4.4 ขนไป ซงอาจมฤทธเปนกรด กลางหรอ เบส กได ดงนน การหาคา pH ของสารละลายหนงๆ อาจจะตองใชอนดเคเตอรหลายๆ ตว แลวนาขอมลมาวเคราะห pH ของสารละลายรวมกน




ตวอยางท 1 การทดลองหาคา pH ของสารละลายชนดหนง โดยใชอนดเคเตอร 5 ชนดดวยกน ผลการทดลองเปนดงน

ชนดของอนดเคเตอร ชวง pH สทเปลยน สสารละลายทไดจากการทดลอง 1. methyl yellow

2. Bromeresol green 3. Methyl red

4. Bromothymol blue 5. Phenophtalein

2.9-4.0 3.8-5.4 4.4-6.2 6.0-7.6 8.0-9.6

สแดง-เหลอง เหลอง-นาเงน แดง-เหลอง

เหลอง-นาเงน ไมมส-สชมพ

เหลอง นาเงน

สม เหลอง ไมมส

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 ชนดน ไมสะดวกในการใช จงมการคดทจะนาอนดเคเตอร หลายๆ ชนด ซงเปลยนสในชวง pH ตางๆ กนมาผสมกนในสดสวนทเหมาะสม จะสามารถใชบอกคา pH ของสารละลายไดละเอยดขน อนดเคเตอรผสมนเรยกวา ยนเวอรซลอนดเคเตอร ซงสามารถเปลยนสไดในสารละลายทม pH ตางๆ กนเกอบทกคา การใชยนเวอรซลอนดเคเตอร หยดยนเวอรซลอนดเคเตอรลงในสารละลายทตองการหาคา pH ประมาณ 3 หยดตอสารละลาย 3 cm3 สงเกตสของสารละลายแลวเปรยบเทยบกบสมาตรฐานของยนเวอรซลอนดเคเตอรท pH ตางๆ วาสของสารละลายตรงกบสมาตรฐานท pH ใด กจะมคาเทากบ pH นน สตรของยนเวอรซลอนดเคเตอร มหลายสตรดวยกน ตวอยางเชน

สตรท 1 เมทลออเรนจ 0.05 กรม (ชวง pH 3.0-4.4) เหลอง-สมเหลอง เมทลเรด 0.15 กรม (ชวง pH 4.4-6.2) แดง-เหลอง โบรโมไทมอลบล 0.30 กรม (ชวง pH 6.0-7.5) เหลอง-นาเงน ฟนอลฟทาลน 0.35 กรม (ชวง pH 8.2-10.0) ไมมส-แดงมวง ทงหมดละลายใน 66% เอทานอล จานวน 1 ลตร

สตรท 2 0.1% เมทลออเรนจ 0.5 cm3 0.1% โบรโมไทมอลบล 3.0 cm3 0.1% เมทลเรด 1.5 cm3 0.1% ฟนอลฟทาลน 3.5 cm3




ตารางท 1 การเปลยนสของสารละลาย เมอใชยนเวอรซลอนดเคเตอร

pH สารละลาย ส 3 4 5 6 7 8 9 10 11

แดง สมแดง

สม สมเหลอง

เหลอง เขยว เขยว

นาเงนเขยว มวง

มวงแดง อนดเคเตอรทพบในธรรมชาต นอกจากอนดเคเตอรกรด-เบส ทเปนสารอนทรยทกลาวมาแลว ในธรรมชาตยงมสารหลายชนดทมสมบตเหมาะสมทจะใชเปนอนดเคเตอรได กลาวคอ มสตางกนท pH ตางกน สารเหลานพบในดอกไม ผลไม ผก หรอรากไมบางชนด เชน ในกะหลาปลสแดง (Red cabage) มสารทเปนอนดเคเตอร จากการทดลองสกดสารจากกะหลาปลสแดง ซงเมอละลายเปนกรดจะไดสแดง (a) แตเมอเตมเบสลงไปจะมสหลายส ไดแก เขยว นาเงน เหลอง (b) และเมอสารละลายเบส สารละลายจะเปลยนเปนสนาเงน แสดงวาอนดเคเตอรทสกดไดจากกะหลาปลสแดง จะเปลยนสแดงเปนนาเงนในชวงกรดเปนเบส

สารละลายมสแดง สารละลายมหลายส สารละลายมสนาเงน กรด เขยว นาเงน เหลอง เบส

ภาพท 3 การสกดอนดเคเตอรจากกะหลาปลสแดง และการเปลยนสของสารละลาย




ดอกกหลาบสแดง เมอนามาละลายในแอลกอฮอลและอเทอร 1 : 1 จะใหสารละลายซงเปนอนดเคเตอรตามธรรมชาต เชนกน เมอนาสารละลายนมาหยดในสารละลายทม pH 1, 3, 7, 9 และ 11 ปรมาณเลกนอย พบวาใหสารละลายส แดง สม นาตาล และเขยว ตามลาดบ โดยทอนดเคเตอรนจะเปลยนสในชวง pH 2 ชวง คอ 5-7 (แดง-นาตาล) และ 8-10(นาตาล-เขยว)

ภาพท 4 การทดลองสกดอนดเคเตอรจากดอกกหลาบแดง

และการทดสอบการเปลยนสของอนดเคเตอรจากกหลาบแดง




ตารางท 2 อนดเคเตอรทพบในธรรมชาต

ชนดพช สารทใชสกด ชวง pH ทเปลยนส สทเปลยน อญชน

ดาวเรอง ดาวเรอง

หางนกยง

หางนกยง

แคแดง

เขมแดง

เขมแดง

กระเจยบ ครสตมาส

ครสตมาส

บานไมรโรย

บานไมรโรย สมเกลยง(ผว)

สารภ สารภ

ทองกวาว

นา แอลกอฮอล

นา

นา

แอลกอฮอล

นา

นา

แอลกอฮอล

นา+แอลกอฮอล+อเทอร นา

แอลกอฮอล+อเทอร นา

แอลกอฮอล นา

แอลกอฮอล นา

นา

1-3 2-3

11-12 9-10 3-4 7-8

10-11 2-3

10-11 4-5 6-7 6-7 7-8 5-6 6-7 6-7 5-6 8-9 6-7 8-9

10-12 10-11 11-13 11-12 11-12 12-13 11-12

แดง - มวง ไมมส - เหลองออน

เหลอง - เหลองนาตาล ไมมส - เหลอง สม - เหลอง

เหลอง - เขยว เขยว - เหลอง

ชมพ - สม สม - เหลอง

บานเยน - แดง แดง - เขยว แดง - เหลอง เหลอง – เขยว ชมพ - เหลอง เหลอง - เขยว แดง - เขยว

ชมพ - เขยวออน เขยว - เขยวนาตาล

แดง - ชมพ แดง - มวง

มวง - นาเงน ไมมส - เหลอง

เขยวออน - เหลอง เหลองออน - เหลองเขม เหลอง - นาตาลเหลอง

นาตาลเหลอง - นาตาลแดง เหลองเขยว - แดง




ตอนท 13 สารละลายกรด-เบส ในชวตประจ าวน คา pH ของสารละลายในสงมชวตมคาเฉพาะตว เชน pH ของเอนไซมในกระเพาะอาหารมคาประมาณ 1.5 pH ของเลอดและนาลาย มคาเทากบ 7.4 และ 6.8 ตามลาดบ ตารางท 1 แสดงคา pH ของสารละลายในรางกาย

สาร ชวง pH นายอยในกระเพาะอาหาร

ปสสาวะ นาลาย เลอด นาด

1.6-2.5 5.5-7.0 6.2-7.4

7.35-7.45 7.8-8.6

นอกจากสารละลายในรางกายเราจะมคา pH เฉพาะตวแลว กจะพบวาสารละลายกรดและสารละลายเบสทพบในชวตประจาวนนน มทงกรดออนจนถงกรดแก และเบสออนถงเบสแก ภาพท 14.11 แสดงถง pH ของสารละลายตางๆ สารละลายกรดจะมคา pH นอยกวา 7 สาหรบ สารละลายเบสจะมคา pH มากกวา 7 นาบรสทธมสภาพเปนกลางไมเปนกรดหรอเบส ในขณะทนาฝนจะมความเปนกรดออนๆ เนองจากในอากาศมแกส CO2 ซงรวมกบนาไดกรดคารบอนก ซงเปนกรดออน สวนในนาทะเลจะมเกลอแรตางๆ ซงเมอละลายในนาจะไดสารละลายไฮดรอกไซด ซงมสภาพเปนเบส

ภาพท 1 pH ของสารตางๆ ในชวตประจาวน




นาโซดาและนาสมสายช (pH < 7) นายาลางหองนา นายาทาความสะอาด Milk of magnesia (pH > 7)

การใชพเอชมเตอรวด pH ของนาสมสายช และ milk of magnesia

ภาพท 2 การทดลองวด pH ของสารละลาย และตวอยางสารตางๆ ในชวตประจาวน เราอาจสรป pH ของสารละลายในชวตประจ าวนไดดงน 1. ของเหลวบางชนดอาจจะมชวง pH กวาง และบางชนดมชวง pH แคบตามขอมลในตาราง 2. ถาทานอาหารประเภทผก ปสสาวะจะม pH สง แตถาทานเนอสตวมากปสสาวะจะม pH ตา 3. ในรางกายของคนเราของเหลวบางชนดม pH แปรไปไดในชวงคอนขางกวาง โดยทรางกายยงคงอยในสภาพปกตไมเจบปวย แตของเหลวบางชนดในคนปกตม pH คอนขางคงท เชน เลอดมคา pH แปรไปไดเพยง 0.10 เทานน สาหรบคนทเปนโรคเบาหวานรนแรง คา pH ของเลอดอาจลดตาลงกวา 7.35 ทาใหเกดอาการคลนไส ถาลดลงตามากๆ อาจหมดสตถงตายได อยางไรกตาม ปกตในรางกายของคนจะมระบบทควบคมคา pH ของเลอดไวใหคงท 4. ในนาฝนซงนาจะมสมบตเปนกลาง แตพบวาม pH ประมาณ 5.6-6.0 เทานน และปจจบนในประเทศอตสาหกรรม pH ของนาฝนมคาตาถง 2.8 จากการตรวจสอบพบวานอกจากม CO2 ละลายอยแลวยงม H2SO4 และ HNO3 ละลายปนอยดวย




ฝนกรด (Acid rain) นาฝนทม pH ประมาณ 5.6 - 6.0 ซงมภาวะเปนกรดออนๆ ปจจบนในประเทศอตสาหกรรม pH ของนาฝนมคาตากวา 5.6 ทงนเนองจากมการเผาไหมเชอเพลง เชน ถานหน นามน เปนตน ซงเชอเพลงเหลานมสารซลเฟอร (S) อย ทาใหเกดแกส SO2 ซงเมอถกปลอยออกมาสบรรยากาศ และละลายในนา หรอถกออกซไดสตอเปน SO3 แลวละลายในนาฝนไดกรด H2SO4 แลวจะไปเพมความเปนกรดใหกบนาฝน ซงอาจจะทาให pH ตากวา 3 ในบรเวณทมสภาพแวดลอมไมด

SO3 (g) + H2O (l) H2SO4 (aq) ผลทเกดขนคอ ฝนกรดจะไปทาลายตนไม ทาลายชวตสตวนา ทาใหโลหะเกดการผกรอน หนถกกดเซาะ เปนตน SO2 อาจจะรวมกบนาไดเปน H2SO3 และนอกจากสารประกอบของซลเฟอรแลวกอาจมสารประกอบของ N ซงจะถกเปลยนเปน NO2 , HNO2 และ HNO3 ไดเชนกน ซงเมอละลายในนาฝนกจะไปเพมความเปนกรดใหกบนาฝนได ปฏกรยาทเกดขนคอ

2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

2NO (g) + H2O (l) HNO2 (aq) + HNO3 (aq) ความเปนกรดเบสของนาและดนมความสาคญตอการเพาะปลกและการเลยงสตวนา เชน กง ซงในการเลยงกง pH ของนาตองเปนกลาง กงจงจะเจรญเตบโตไดด เปนตน และโดยทวไปดนทม pH ตา เกนไปอาจจะไมเหมาะสมตอการเจรญเตบโตของพช พชแตละชนดจะเตบโตในภาวะทตางกน ขาวจะเจรญเตบโตในดนเปรยว คอ เปนกรดเลกนอย ดงนน จงตองมการตรวจวด pH ของดนและนา เพอชวยใหเกษตรสามารถจดการกบการเพาะปลกไดด เชน ถา pH ตามากกอาจใชปนขาว หรอขเถาโรยลงไปในดนเพอลดความเปนกรดของดนได




ตอนท 14 ปฏกรยาของกรดและเบส

1. ปฏกรยาระหวางกรดกบเบส จากทฤษฎกรด-เบสของเบรนสเตตและลาวร กรดคอสารทใหโปรตอน และเบสคอ สารทรบโปรตอน เมอกรดทาปฏกรยากบเบส จงมการถายโอนโปรตอนระหวางกรดและเบสนนเอง ตวอยางเชน ปฏกรยาระหวาง HCl และ NaOH สามารถเขยนปฏกรยาไดดงน

HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O HCl เปนกรดจะใหโปรตอน (H+) กบเบส NaOH ไดเกลอ NaCl กบนา โปรตอนถายโอนจากกรด HCl ไปใหกบเบส NaOH เมอเขยนสมการไอออนกสทธระหวางกรดและเบสจะไดดงน

H+ (aq) + OH- (aq) H2O (l) ปฏกรยาระหวาง H+ จากสารละลายกรดกบ OH- จากสารละลายเบสได H2O เรยกวา ปฏกรยาสะเทน (Neutralization reaction) ปฏกรยาระหวางกรดกบเบส จะไดเกลอกบนาเปนสวนใหญ แตจะมบางปฏกรยาทไดเกลอเพยงอยางเดยว เชน ปฏกรยาระหวาง HCl กบ NH3 ไดเกลอ NH4Cl ซงเกลอ NH4Cl จะแตกตวให NH4

+ และ Cl- ทาใหสารละลายนาไฟฟาได

HCl (aq) + NH3 NH4Cl (aq) NH4+ (aq) + Cl-(aq)

ตวอยางปฏกรยาระหวางกรดซลฟวรกกบแบเรยมไฮดรอกไซดจะไดตะกอน BaSO4 กบนา

H2SO4 (aq) + Ba(OH)2 (aq) BaSO4 (s) + 2H2O (l) สารละลาย H2SO4 และสารละลาย BaSO4 นาไฟฟาได แตเมอนามาผสมเขาดวยกนแลวสารละลายทไดไมสามารถนาไฟฟาไดเพราะ BaSO4 เปนของแขงทละลายนาไดนอยมาก จงไมมไอออนทจะนาไฟฟาได

ปฏกรยาระหวางกรดกบเบส แบงออกไดตามชนดของปฏกรยาดงน 1. ปฏกรยาระหวางกรดแกกบเบสแก เชน ปฏกรยาระหวางกรดแก HCl กบเบสแก KOH ไดเกลอ KCl และนา

HCl (aq) + KOH (aq) KCl (aq) + H2O (l) 2. ปฏกรยาระหวางกรดแกกบเบสออน เชน ปฏกรยาระหวางกรดแก HCl กบเบสออน NH4OH ไดเกลอ

NH4Cl และนา

HCl (aq) + NH4OH (aq) NH4Cl (aq) + H2O (l) 3. ปฏกรยาระหวางกรดออนกบเบสแก เชน ปฏกรยาระหวางกรด CH3COOH และเบส NaOH ไดเกลอ

โซเดยมแอซเตต (CH3COONa) และนา

CH3COOH (aq) + NaOH (aq) CH3COONa (aq) + H2O (l) 4. ปฏกรยาระหวางกรดออนกบเบสออน เชน ปฏกรยาระหวางกรด HCN กบเบส NH4OH ไดเกลอ NH4CN

และนา

HCN (aq) + NH4OH (aq) NH4CN (aq) + H2O (l)




ปฏกรยาระหวางกรดและเบสในนานจะทาใหสารละลายทไดแสดงสมบตเปนกรด เบส หรอกลางได ซงพจารณาไดเปน 2 กรณ 1. ในกรณกรดและเบสทาปฏกรยากนแลวมกรดหรอเบสเหลออย ถามกรดเหลออยสารละลายแสดงสมบตเปนกรด ถามเบสเหลออยสารละลายกจะแสดงสมบตเปนเบส 2. ถากรดกบเบสทาปฏกรยากนหมดพอด ไดเกลอกบนา สารละลายของเกลอทไดจากปฏกรยา จะแสดงสมบตเปนกรด เบส หรอกลาง ขนอยกบชนดของเกลอนนวามาจากกรดและเบสประเภทใด ทงนเพราะเกลอแตละชนดจะเกดการแตกตวและทาปฏกรยากบนา เรยกวา ไฮโดรไลซส ซงจะทาใหสารละลายแสดงสมบตกรด-เบสตางกน รายละเอยดอยในหวขอตอไป 2. ปฏกรยาของกรดหรอเบสกบสารบางชนด กรดนอกจากจะสามารถทาปฏกรยาสะเทนกบเบสไดเกลอกบนา แลวยงสามารถทาปฏกรยากบโลหะบางชนด เชน Zn, Fe ไดแกส H2 และเกลอของโลหะนน หรอทาปฏกรยากบเกลอคารบอนเนต เชน CaCO3 , Na2CO3 หรอเกลอ NaHCO3 ไดแกส CO2 ตวอยางปฏกรยาระหวาง HCl กบ CaCO3 จะไดเกลอและแกส CO2

HCl(aq) + CaCO3 (s) CaCl2 (aq) + CO2 (g) เบสกเชนเดยวกนนอกจากจะทาปฏกรยาสะเทนกบกรดไดเกลอกบนาแลว ยงสามารถทาปฏกรยากบเกลอแอมโมเนยมเชน NH4Cl, (NH4)2SO4 จะไดแกส NH3 หรอทาปฏกรยากบเกลอ เชนปฏกรยาระหวาง NaOH กบ FeCl3 ไดสารผลตภณฑดงน

3NaOH (aq) + FeCl3 (aq) Fe(OH)2 (s) + 3NaCl (aq) ดงนน จะเหนไดวากรดและเบสทาปฏกรยากนเองได และทงกรดและเบสกสามารถทาปฏกรยากบสารอนไดดวย




ตอนท 15 เกลอ (Salt) เกลอเปนสารประกอบไอออนก ประกอบดวยไอออนบวก (แคตไอออน) และไอออนลบ (แอนไอออน) ยกเวน OH- ตวอยางเชน NaCl ประกอบดวยโซเดยมไอออน (Na+) และคลอไรดไอออน (Cl-) แบเรยมซลเฟต (BaSO4) ประกอบดวยแบเรยมไอออน (Ba2+) และซลเฟตไอออน (SO4

2-) เกลอ NaCl ละลายในนาไดดและให Na+ และ Cl- แตเกลอ BaSO4 เปนเกลอทไมละลายนา ทาใหสารละลายของเกลอ NaCl นาไฟฟาไดด แตสารละลายของเกลอ BaSO4 ไมนาไฟฟา เราอาจจ าแนกเกลอออกไดเปนประเภทตางๆ ดงน 1. เกลอปกต (Normal salt) เกลอปกตเปนเกลอทไมมไฮโดรเจนหรอไฮดรอกไซดไอออนทอาจถกแทนท ดงนน จงประกอบดวยไอออนบวกคอโลหะ หรอกลมธาตทเทยบเทาโลหะ เชน NH4

+ (แอมโมเนยมไอออน) กบไอออนลบซงเปนอนมลกรด (Acid radical) ตวอยางของเกลอปกต เชน NaCl K2SO4 , Ca3(PO4)2 , NH4NO3 , (NH4)2SO4 , ZnSO4 เปนตน 2. เกลอกรด (Acid salt) เกลอประเภทนม H อะตอมอยในโมเลกลของเกลอ ซงสามารถไอออไนซได (แตกตวเปนไอออนได) เชน NaHSO4 , NaHCO3 , Na2HPO4 , NaH2PO4 เปนตน 3. เกลอเบสก (Base salt) เกลอประเภทนมไอออนลบ OH- และไอออนบวก เชน Pb(OH)Cl, Bi(OH)2Cl เปนตน 4. เกลอสองเชง (Double salt) เกดจากเกลอปกตสองชนดรวมกนเปนโมเลกลใหญ เชน Al(SO4)3.24H2O , K2SO4 เปนตน 5. เกลอเชงซอน (Complex salt) ประกอบดวยไอออนลบทไอออนเชงซอน เชน K3Fe(CN)6 เปนตน การเรยกชอเกลอ

1. ใหอานโลหะแลวตามดวยอนมลกรด เชน

NaCl = โซเดยมคลอไรด KI = โพแทสเซยมไอโอไดด MgS = แมกนเซยมซลไฟด ถาอนมลกรดมาจากกรดทลงทายดวย ous ตองเปลยนเปน ite แตถาลงทายดวย ic ตองเปลยนเปน ate เชน Na2CO3 = โซเดยมคารบอเนต Ca3(PO4)2 = แคลเซยมฟอสเฟต K2SO4 = โพแทสเซยมซลเฟต Na2SO4 = โซเดยมซลเฟต

2. ถาโลหะมเลขออกซเดชน (ประจไฟฟา) มากกวา 1 คาใหบอกไวในวงเลบหลงโลหะนน แลวอานตามดวยอนมลกรด เชน

Fe(NO3)2 = ไอรออน (II) ไนเตรต Fe(NO3)3 = ไอรออน (III) ไนเตรต SnCl2 = ทน (II) คลอไรด SnCl4 = ทน (IV) คลอไรด




วธการเตรยมเกลอ

1. เตรยมจากปฏกรยาระหวางกรดกบเบส

กรด + เบส เกลอ + นา

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

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

“เกลอทเกดจากกรดและเบสท าปฏกรยากน ไอออนบวกของเกลอจะมาจากเบส สวนไอออนลบของเกลอมาจากกรด”

เกลอทเกดจากปฏกรยาระหวางกรดกบเบส แบงออกไดเปน 1.1 เกลอทเกดจากกรดแกและเบสแก ตวอยางเชน

* NaCl เกดจากกรด HCl กบเบส NaOH,

HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l) * Ca(NO3)2 เกดจาก HNO3 และ Ca(OH)2

HNO3 (aq) + Ca(OH)2 (aq) Ca(NO3)2(aq) + H2O (l) 1.2 เกลอทเกดจากกรดออนกบเบสแก เชน

* NaClO เกดจาก HClO และ NaOH

HClO (aq) + NaOH (aq) NaClO (aq) + H2O (l) * Ba(C2H3O2)2 เกดจาก C2H3O2H และ Ba(OH)2

C2H3O2H(aq) + Ba(OH)2(aq) Ba(C2H3O2)2(aq) + H2O (l) 1.3 เกลอทเกดจากกรดแกกบเบสออน เชน

* NH4Cl เกดจาก HCl กบ NH3

HCl (aq) + NH3 (g) NH4Cl (aq) + H2O (l) * Al(NO3)3 เกดจาก HNO3 (aq) และ Al(OH)3 (aq)

HNO3 (aq) + Al(OH)3 (aq) Al(NO3)3(aq) + H2O (l) 1.4 เกลอทเกดจากกรดออนและเบสออน เชน

* NH4CN เกดจากกรด HCN กบเบส NH3

HCN(aq) + NH3 (g) NH4CN (aq) + H2O (l) * FeCO3 เกดจากกรด H2CO3 (aq) กบเบส Fe(OH)2 (aq)

H2CO3 (aq) + Fe(OH)2 (aq) FeCO3(aq) + H2O (l)




2. เตรยมจากปฏกรยาของโลหะกบกรด

โลหะ + กรด เกลอ + แกส

โลหะ + กรด เกลอ + นา + แกส

เชน Mg (s) + 2HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2 (g)

Zn(s) + H2SO4 (aq) ZnSO4 (aq) + H2 (g)

3Cu(s) + 8HNO3 (aq) 3Cu(NO3)2 (aq) + H2O (l) + 2NO (g)

3. เตรยมจากปฏกรยาของโลหะออกไซดกบกรด

โลหะออกไซด + กรด เกลอ + นา

เชน CaO (s) + H2SO4 (aq) CaSO4 (s) + H2O (l)

CuO (s) + H2SO4 (aq) CuSO4 (s) + H2O (l)

MgO (s) + 2HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2O (l)

4. เตรยมจากปฏกรยาของเกลอกบกรด เชน

FeS(s) + 2HCl (aq) FeCl2 (aq) + H2S (g)

Na2CO3 (s) + H2SO4 (aq) Na2SO4 (aq) + H2CO3 (aq)

NaHCO3 (s) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O (l) + CO2 (g)

BaCO3 (s) + 2HCl (aq) BaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (g)

5.เตรยมจากปฏกรยาของเกลอกบเกลอ

NaCl (aq) + AgNO3 (aq) AgCl(s) + NaNO3 (aq)

BaCl2 (aq) + Na2SO4 (aq) BaSO4 (s) + 2NaCl (aq)

ZnCl2 (aq) + Na2S (aq) ZnS (s) + 2NaCl (aq)

6.โดยการรวมตวกนโดยตรงของโลหะกบอโลหะ

2Na(s) + Cl2 (g) 2NaCl (aq)

Fe (s) + S (s) FeS




ประโยชนของเกลอ เกลอหลายชนดมประโยชนมากทงในชวตประจาวน และในอตสาหกรรม ดงแสดงในตารางท 1 ตารางท 1 แสดงสตร ชอทางเคม ชอทางการคา และประโยชนของเกลอ

สตร ชอทางเคม ชอทางการคา ประโยชน

NaCl

โซเดยมคลอไรด

เกลอแกง 1. ใชปรงอาหาร และ ถนอมอาหาร

2. ใชเปนวตถดบในอตสาหกรรมผลตโซดาไฟ(NaOH) และโซดาแอช (Na2CO3)

KCl KNO3

NH4NO3

โพแทสเซยมคลอไรด โพแทสเซยมไนเตรต แอมโมเนยมไนเตรต

- ดนประสว

-

ใชเปนปยเคม

Ca3(PO4)2 แคลเซยมฟอสเฟต - เปนสวนประกอบของกระดกและฟน

BaSO4

แบเรยมซลเฟต

- ไมยอมใหรงสเอกซผาน ใชในการตรวจระบบ

ทางเดนอาหารของคนไข NaHCO3 CaCO3

โซเดยมไฮโดรเจนคารบอเนต แคลเซยมคารบอเนต

- หนปน

ใชเปนยาลดกรดในกระเพาะอาหาร

Na2SO4 MgSO4 MgCO3

โซเดยมซลเฟต แมกนเซยมซลเฟต

แมกนเซยมคารบอเนต

- ดเกลอ

-

ใชเปนยาขบถาย

NH4Cl แอมโมเนยมคลอไรด - ใชเปนยาขบปสสาวะและขบเสมหะ FeSO4 ไอรออน (II) ซลเฟต - ใชรกษาโรคโลหตจาง

KI โพแทสเซยมไอโอไดด - ใชรกษาโรคคอพอก




ตอนท 16 ไฮโดรไลซส ไฮโดรไลซส หมายถง ปฏกรยาระหวางสาร(เกลอ) กบนา ไฮโดรไลซสของเกลอ หมายถง ปฏกรยาระหวางเกลอกบนา เกลอเปนอเลกโทรไลตแก เมอเกลอละลายในนา เกลอจะแตกตวออกเปนไอออนบวกและไอออนลบทงหมด ดงนน สมบตของสารละลายของเกลอ จงขนอยกบไอออนบวกและไอออนลบในสารละลายนน ไอออนบางตวสามารถทาปฏกรยากบนาและให H+ หรอ OH- ได ปฏกรยานเรยกวา ปฏกรยาไฮโดรไลซส เชน

* ไอออนลบ เชน X- เมอทาปฏกรยากบนา จะเขยนสมการไดดงน X- (aq) + H2O (l) HX (aq) + OH- (aq) จะเหนวาจากปฏกรยาไฮโดรไลซสของไอออนลบ X- ทเกดขน X- (aq) จะรบ H+ จากนาแลวได OH- (aq) ดงนนสารละลายทไดจงมสมบตเปนเบส

* ไอออนบวก เชน NH4+(aq) เมอทาปฏกรยากบนา จะเขยนสมการไดดงน

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

+ (aq) จะเหนวาจากปฏกรยาไฮโดรไลซสของไอออนบวก NH4

+(aq) ทเกดขน NH4+ จะใหโปรตอนกบ H2O (l) แลวได

H3O+ (aq) ดงนนสารละลายทไดจงมสมบตเปนกรด

ดงนนจงอาจสรปไดวา “ถาไอออนลบของเกลอเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสจะท าใหสารละลายแสดงสมบตความเปนเบส และถาไอออนบวกของเกลอเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส จะท าใหสารละลายแสดงสมบตความเปนกรด”

* การพจารณาวาไอออนลบใดจะเกดไฮโดรไลซสหรอไมนนมหลกพจารณาดงน 1. ถาเปนไอออนลบของกรดแก เชน Cl-, Br-, I- , NO3

- และ ClO4- จะไมทาปฏกรยากบนา ดงนน จะไมมผลตอ

คาความเปนกรด-เบสของสารละลาย 2. ไอออนลบของกรดออน เชน CH3COO-, ClO-, CN- และ CO3

2- สามารถรบโปรตอนจากนาเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสไดสารละลายทเปนเบส เชน ปฏกรยาของ CH3COO- กบนา

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

* การพจารณาวาไอออนบวกใดจะเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสหรอไมมหลกพจารณาดงน 1. ไอออนบวกของโลหะหม IA หรอ IIA (ยกเวน Be) ไดแก Li+ , Na+ , K+ , Mg2+ , Ca2+ และ Ba2+ จะไมเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส รวมทงไอออนบวกของเบสแกทงหมด 2. แอมโมเนยมไอออนของเกลอแอมโมเนยมจะเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส และทาใหสารละลายเปนกรด




1. การไฮโดรไลซสของเกลอทเกดจากกรดแกและเบสแก เกลอประเภทนเมอละลายในนาจะไมเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสกบนา ทงนเพราะ ทงไอออนบวกทมาจากเบสแก และไอออนลบทมจากกรดแก ตางกไมทาปฏกรยากบนา เชน NaCl เมอละลายนาได Na+ และ Cl- ทง Na+

ซงมาจากเบสแก และ Cl- ซงมาจากกรดแก HCl จะไมทาปฏกรยากบนา ไมมผลตอคา pH ของสารละลาย สารละลายจงเปนกลาง คอม [H3O

+] และ [OH-] ทแตกตวจากนามปรมาณเทากน pH ของสารละลายเทากบ 7 2. การไฮโดรไลซสของเกลอทเกดจากกรดออนกบเบสแก เกลอประเภทนเมอละลายนาจะไดไอออนลบทมาจากกรดออนทมสมบตเปนคเบสทแรงพอสมควร ไอออนลบทเกดขนจะเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสกบนาได OH- ไอออนทาให สารละลายแสดงสมบตความเปนเบส ตวอยางเชน NaClO เมอละลายนาจะให Na+ และ ClO- ดงน

NaClO (s) Na+ (aq) + ClO- (aq) ClO- จะเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส โดยรบโปรตอนจากนาไดเปน HClO และ OH- ตามสมการ ClO- (aq) + H2O (l) HClO (aq) + OH- (aq) สาหรบ Na+ (aq) ไอออน ซงมาจากเบสแก NaOH ไมเกดการไฮโดรไลซส ดงนนสารละลายทเกดจากการละลายของเกลอ NaClO ในนาแลวเกดการไฮโดรไลซสของ ClO- (aq) จะได OH- ไอออน จงแสดงสมบตเปนเบส pH ของสารละลายมคามากกวา 7 3. การไฮโดรไลซสของเกลอทเกดจากกรดแกกบเบสออน เกลอประเภทนเมอละลายนาจะใหไอออนบวกทมาจากเบสทเปนคกรด ทมความแรงพอสมควร ไอออนบวกนจะเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสกบนาให H3O

+ ทาให สารละลายแสดงสมบตเปนกรด สวนไอออนลบซงมาจากกรดแก ไมเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส ตวอยางเชน NH4Cl ซงเกดจากกรดแก HCl กบเบสออน NH3 NH4Cl แตกตวในนาได NH4

+ และ Cl- ทงหมด

NH4Cl (aq) NH4+ (aq) + Cl- (aq)

Cl- ไมเกดการไฮโดรไลซส แต NH4+ เกดไฮโดรไลซส โดย NH4

+ จะใหโปรตอนกบ H2O ไดเปน NH3 (aq) และ H3O (aq) ดงสมการ NH4

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

จะเหนไดวาผลจากการไฮโดรไลซสของ NH4Cl จะได H3O+ ดงนนสารละลายของเกลอ NH4Cl จงแสดงสมบต

เปนกรด pH ของสารละลายมคานอยกวา 7

4. การไฮโดรไลซสของเกลอทเกดจากกรดออนและเบสออน เกลอประเภทนเมอละลายนาไดไอออนบวกและไอออนลบ ซงไอออนทงสองน สามารถเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสไดทงค ไอออนบวกของเกลอจะเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสได H3O

+ สวนไอออนลบได OH- ดงนนความเปนกรด-เบส




ของสารละลายจงขนอยกบวาไอออนบวกหรอไอออนลบเกดปฏกรยาการ ไฮโดรไลซสไดดกวากน โดยพจารณาจากคาคงทของการแตกตวของคเบส (Kb) (ไอออนลบ) หรอคาคงทการแตกตวของคกรด Ka (ไอออนบวก) ตวอยางเชน เกลอ NH4CN ทเกดจากกรดออน HCN และเบสออน NH4OH NH4OH แตกตวในนาให NH4

+ และ CN- ดงสมการ NH4CN (aq) NH4

+ (aq) + CN- (aq) NH4

+ และ CN- เกดปฏกรยาการไฮโดรไลซสดงน NH4

+ (aq) + H2O (l) NH3 (aq) + H3O+(aq) ; Ka = 5.6 x 10-10

CN- (aq) + H2O (l) HCN (aq) + OH- (aq) ; Kb = 5.6 x 10-5 เนองจาก คา Kb > Ka ดงนนแสดงวา CN- เกดปฏกรยาไฮโดรไลซสให OH- ไดดกวา NH4

+ ดงนน [OH-] > [H3O

+] สารละลายของเกลอ NH4CN จงแสดงสมบตเปนเบส pH มคามากกวา 7

ตวอยางท 1 จงเขยนสมการแสดงการละลายนาของเกลอโซเดยมแอซเตต และใหบอกวาสารละลายเปนกรดหรอเบส วธท า เกลอโซเดยมแอซเตต มสตรโมเลกลเปน CH3COONa เมอละลายนาจะแตกตวให Na+ และ CH3COO- หมด ดงสมการ

CH3COONa (s) Na+ (aq) + CH3COO- (aq) Na+ ไอออน ไมเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส CH3COO- เกดปฏกรยาไฮโดรไลซส โดย CH3COO- รบโปรตอนจากนาไดเปนกรดแอซตก CH3COO- (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH- (aq) ผลจากการเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสได OH- ดงนนสารละลายของเกลอโซเดยมแอซเตตจงมสมบตเปนเบส

ตวอยางท 2 F- ไอออนเกดปฏกรยาการไฮโดรไลซสหรอไม ถาเกดสารละลายเปนกรดหรอเบส วธท า F- ไอออนเปนไอออนลบของเกลอทเกดจากกรดออน HF ดงนน F- ไอออนเปนคเบสทมความแรงเมอทาปฏกรยากบนาจงสามารถรบโปรตอนจากนาไดเปน HF และ OH- ดงสมการ F- (aq) + H2O (l) HF(aq) + OH- (aq) ผลจากการเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสของ F- จะได OH- ดงนนสารละลายจงแสดงสมบตความเปนเบส ตวอยางท 3 NH4Br เมอละลายนาจะมผลตอคา pH ของสารละลายอยางไร ? วธท า NH4Br ละลายในนาจะแตกตวให NH4

+ และ Br-

NH4Br (s) NH4+ (aq) + Br- (aq)

Br- มาจากกรดแก HBr จงไมเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส NH4

+ เกดปฏกรยาไฮโดรไลซสได H3O+ ทาใหสารละลายแสดงสมบตความเปนกรดโดย ให H+ กบนาได

NH3 (aq) และ H3O+ (aq) ดงน

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

+ (aq)




ตวอยางท 4 เกลอ LiNO3 เมอละลายในนาจะมผลตอการเปลยนแปลงคา pH ของสารละลายหรอไม วธทา LiNO3 เมอละลายนาแตกตวได Li+ (aq) และ NO3

- (aq)

LiNO3 (s) Li+ (aq) + NO3- (aq)

Li+ เปนไอออนบวกของโลหะหม IA จงไมเกดปฏกรยาการไฮโดรไลซส NO3

- เปนไอออนลบของกรดแก HNO3 ไมเกดปฏกรยาการไฮโดรไลซสเชนกน ดงนนเกลอ LiNO3 เมอละลายนาไมทาใหคา pH ของสารละลายเปลยนแปลง เนองจากมสมบตเปนกลาง 5. การไฮโดรไลซสของไอออนลบของเกลอทเกดจากกรดพอลโปรตก ไอออนลบของเกลอทเกดจากกรดพอลโปรตก เชน CO3

2-, PO43- สามารถเกดปฏกรยาการไฮโดรไลซสไดหลาย

ขน เนองจากสามารถรบ H+ จาก H2O ไดมากกวา 1 โปรตอน เชน ปฏกรยาการไฮโดรไลซสของเกลอ Na2CO3 (s) เมอ เกลอ Na2CO3 (s) ละลายนา จะเกดการแตกตวเปนไอออนไดหมด คอ

Na2CO3 (s) Na+ (aq) + CO32- (aq)

Na+ ไมเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส เนองจากมาจาก เบสแก NaOH CO3

2- (aq) เกดปฏกรยาการไฮโดรไลซสได 2 ขนตอนดงน CO3

2- (aq) + H2O (l) HCO3- (aq) + OH- (aq)

และ HCO3- (aq) + H2O (l) H2CO3 (aq) + OH- (aq)

การค านวณเกยวกบการไฮโดรไลซสของเกลอแบบตางๆ จากทกลาวมาแลว เกลอทเกดจากปฏกรยาระหวางกรดและเบสนน อาจเกดหรอไมเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสกไดขนอยกบชนดของเกลอ

1. การค านวณเกยวกบเกลอทเกดจากกรดแกและเบสแก

“เกลอชนดนไมเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสสารละลายแสดงสมบตเปนกลาง”




2. การค านวณเกยวกบเกลอทเกดจากกรดออนและเบสออน เชน CH3COoNa เกลอชนดนแตกตวใหไอออน

ลบทสามารถเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสได CH3COONa แตกตว 100 % ได CH3COO- (aq) และ Na+ (aq)

CH3COONa (aq) CH3COO- (aq) + Na+ (aq) CH3COO- ทไดกคอเบสออน ซงสามารถรบโปรตอนจากนาไดเปนกรดแอซตก และได OH- ซงมาจากการทโมเลกลของนาทใหโปรตอน ทาใหสารละลายเปนเบส CH3COO- (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH- (aq) เนองจาก CH3COO- (aq) เปนเบสออน เมอเกดปฏกรยาจะเกดภาวะสมดล โดยมคาคงทสมดล K ดงน

K = K[H2O] = Kh = ………………….. (1)

Kh คอ คาคงทสมดลของการเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส

ถาคณดานขวาของสมการ (1) ดวย จะได Kh = . ……………………. (2)

เนองจาก [OH-][H3O+] = Kw และ

=

เมอแทนคา Kw และ ลงในสมการท (2) จะไดวา Kh = = = Kb เมอทราบคา Ka ของกรดแอซตกกสามารถคานวณหา Kh ได หรอเมอทราบ Kh กสามารถคานวณหา [OH-] และ จาก [OH-] กสามารถคานวณหาคา pH ของสารละลายได หรอถาไมทราบคา Ka ของกรด CH3COOH แตทราบคา Kb ของคเบส CH3COO- กคานวณไดเชนกนจากความสมพนธ

Kb =

[H3O+]

[H3O+]

[CH3COOH][OH-] [CH3COO-][H2O] [CH3COOH][OH-]

[CH3COO-]


[H3O+]

[H3O+]

[CH3COOH][OH-] [CH3COO-][H3O

+] 1 Ka

1 Ka

Kw

Ka

1.0 x 10-14

Ka

Kw

Ka




ตวอยางท 5 เกลอ CH3COONa จานวน 0.100 mol ละลายในนา 1 dm3 สารละลายจะม pH เทาใด (Ka ของ CH3COOH เทากบ 1.76 x 10-5)

วธท า Kh = = = 5.7 x 10-10

เมอ CH3COO- (aq) ทแตกตวจากกรดเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส ซงสมมตใหเกดเทากบ x mol/dm3

CH3COO- (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH- (aq) ความเขมขนเรมตน 0.1 0 0 mol/dm3 ความเขมขนทเปลยนแปลง -x +x +x mol/dm3 ความเขมขนทภาวะสมดล 0.1-x +x +x mol/dm3 Kh = = = 5.7 x 10-10

(0.1 - x 0.1) x = 5.7 x 10-6 mol/dm3 x = [OH-] = 5.7 x 10-6 mol/dm3

[H+] = = 1.3 x 10-9 mol/dm3

pH = -log 1.3 x 10-9 = 8.89 หมายเหต ถาโจทยกาหนด Kb ของ CH3COO- มาใหใหแทนคา Kb = Kh ไดเลย

Kb = Kh =

Kw

Ka

1.0 x 10-14

1.76 x 10-5


X2

0.1 – x X2

0.1 – x

1.0 x 10-14

5.7 x 10-6





3.การค านวณเกยวกบเกลอทเกดจากกรดแกและเบสออน เชน NH4Cl ซงเปนเกลอทเกดจากกรดแก HCl และเบสออน NH4OH , เกลอ NH4Cl เมอละลายนาจะแตกตวให NH4

+ และ Cl- NH4

+ เปนกรดออน สามารถใหโปรตอน (H+) กบนาได H3O+ ทาใหสารละลายเปนเบส ปฏกรยาทเกดขนแสดง

ไดดงน


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

+ (aq)

K = K[H2O] = Kh =

คณ ดานขวาของสมการจะได Kh = . เนองจาก Kw = [OH-][H3O

+] และ Kb =

ดงนน Kh = = Ka

[NH3][H3O+]

[NH4+][H2O]

[NH3][H3O+]

[NH4+]

[OH-] [OH-]

[NH3][H3O+]

[NH4+]

[OH-] [OH-]

[NH4+][OH-]

[NH3] Kw

Kb




ตวอยางท 6 ใหหาคา pH ของสารละลาย 0.10 mol/dm3 NH4Cl (กาหนด Kb ของ NH3 = 1.8x 10-5)

วธท า NH4Cl (aq) NH4+ (aq) + Cl- (aq)

Kh = = Ka = = 5.5 x 10-10

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

+ (aq)

ความเขมขนเรมตน 0.10 0 0 ความเขมทภาวะสมดล 0.10 - x +x +x mol/dm3

Kh = 5.5 x 10-10 =

x = 1010x5.5x1.0 = 7.45 x 10-6 x = [H3O

+] = 7.45 x 10-6 pH = -log [H3O

+] = -log[7.45 x 10-6 ] = 5.12 หมายเหต ถาทราบคา Ka ของ NH4

+ (เทากบ 5.5 x 10-10) กแทนคา Ka ไดโดยตรงจากความสมพนธ

Kh = Ka = = 5.5 x 10-10

x = 7.45 x 10-6 x = [H3O

+] = 7.45 x 10-6 pH = -log [H3O

+] = -log[7.45 x 10-6 ] = 5.12

Kw

Kb

1.0 x 10-14

1.8 x 10-5

[NH4+][OH-]

[NH3]

x2

0.1 - x

x2

0.1 - x




4.การค านวณเกยวกบเกลอทเกดจากกรดออนและเบสออน เกลอทเกดจากกรดออนและเบสออน เมอแตกตวในนาจะใหไอออนทมาจากกรดออนและไอออนทมาจากเบสออน ไอออนทงสองเกดการไฮโดรไลซสไดทาใหเกดทง OH- และ H3O

+ ในสารละลาย สารละลายอาจเปนกรด กลาง หรอเบสกได ขนอยกบปรมาณ OH- หรอ H3O

+ ตวอยางของเกลอชนดนไดแก NH4CN , CH3COONH4 เปนตน ปฏกรยาการแตกตวของ NH4CN ในนาเขยนไดดงน

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

NH4+ และ CN- เกดปฏกรยาไฮโดรไลซสได H3O

+ และ OH- (aq) NH4

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

CN- (aq) + H2O (l) HCN ถาพจารณาวา NH4

+ เปนกรดออน Ka ของ NH4+ จะเปนตวกาหนดปรมาณการแตกตวของ NH4

+ ในทานองเดยวกน Kb ของ CN- กเปนตวกาหนดปรมาณการแตกตวของ CN- ในนา

* ถา Ka ของ NH4+ > Kb ของ CN-

สารละลายจะเปนกรด เนองจากเกด H3O+ มากกวา OH-

* ถา Ka ของ NH4+ < Kb ของ CN-

สารละลายจะเปนเบส เนองจากเกด H3O+ นอยกวา OH-

นอกจากนยงอาจใชสตรสาเรจในการคานวณหา pH ของสารละลายของเกลอจากกรดออนและเบสออนไดดงน

[H3O+] =

b

aw

K

K.K

ตวอยางท 7 จงหา pH ของสารละลาย 0.1 โมล/ลตรของ NH4CN กาหนดให Ka ของ HCN = 4 x 10-10 Kb ของ NH4OH = 1.8 x 10-5

วธท า จากสตร [H3O+] =

b

aw

K

K.K

= 5

1014

10x8.1

)10x0.4)(10x0.1(

= 4.7 x 10-10 pH = -log[H3O

+] = -log[4.7 x 10-10] = -0.67 + 10 = 9.33




ตวอยางท 8 ใหคานวณหา pH ของสารละลายทเกดจากการไฮโดรไลซสของเกลอ Na2S เขมขน 0.020 mol.dm3 (สาหรบ H2S Ka1 = 1.0 x 10-7 , Ka2 = 1.0 x 10-15)

วธท า Na2S 2Na+ (aq) + S2- (aq) ความเขมขนเรมตน 0.020 0 0 ความเขมขนทเปลยนแปลง -x +x +x ความเขมขนทภาวะสมดล 0.020 - x +x +x

Kh = )SH(a

w

22K

K = K)S(b 2 =

)SH(a

w

22K

K =

=

x2 + 10x - 0.02 = 0

x = )1(2

)1)(02.0(41010 2 = 0.002

x = [OH-] = 0.002

เนองจาก Kh ในขนท 2 = = = 1.0 x 10-7

ซงมคานอยมากเมอเทยบกบ Kh ในขนท 1 ดงนน [OH-] คดจากขนท 1 เพยงขนเดยว pOH = -log(0.002) = 2.70 pH = 14 - pOH = 14 - 2.70 = 11.30

ตวอยางท 9 สารละลาย NH4Cl 0.20 mol/dm3 pH = 4.96 ใหคานวณหาคา Kh

วธท า NH4Cl (aq) NH4+ (aq) + Cl- (aq)

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

+ (l) เรมตน 0.20 0 0 ความเขมขนทเปลยนไป -x +x +x ความเขมทภาวะสมดล 0.20 – x x x

Kh =

จากคา pH = 4.96 x = [H3O

+] = 10-4.96 = 1.1 x 10-5 mol/dm3

Kh = = = 5.6 x 10-10 mol/dm3

[HS-][OH-] [S2-]

[HS-][OH-] [S2-]

1.0 x 10-14

1.0 x 10-15

x2

0.020 – x

Kw

Ka1

Kw

Ka1

1.0 x 10-14

1.0 x 10-7

x2

0.20 – x

x2

0.20 – x

(1.1 x 10-5)2

0.20 – (1.1 x 10-5 )




ตวอยางท 10 ใหคานวณหาคา pH ของสารละลายทเกดจากการผสม สารละลาย 0.10 mol/dm3 NaOH จานวน 300 cm3 และสารละลาย CH3COOH 0.15 mol/dm3 จานวน 200 cm3 (กาหนด Ka ของ CH3COOH = 1.8 x 10-5 )

วธท า จานวนโมล NaOH = x 300 = 0.03 mol จานวนโมล CH3COOH = x 200 = 0.03 โมล

NaOH + CH3COOH (aq) CH3COONa (aq) + H2O (l) 0.3 0.3 0.3 mol/0.5 dm3 เพราะฉะนนจะเกดเกลอ CH3COONa = 0.3 mol/0.5 dm3 = 0.6 mol/dm3

CH3COONa (aq) CH3COO- (aq) + Na+ (aq) 0.6 0.6 0.6 mol/dm3 CH3COO- (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH- (aq) ความเขมขนเรมตน 0.6 0 0 mol/dm3 ความเขมขนทเปลยนไป -x +x +x mol/dm3 ความเขมขนทภาวะสมดล 0.6-x x x mol/dm3

Kh = = =

5.55 x 10-10 =

[OH-] = x = 1010x5.5x60.0 = 1.83 x 10-6 mol/dm3 pOH = -log [OH-] = -log[1.83 x 10-6] = 5.73 pH = 14 - 5.73 = 8.27

0.1

1000

0.15

1000

Kw

Ka


1.0 x 10-14

1.0 x 10-5

x2

0.60 – x

x2

0.60 – x




ตอนท 17 ปฏกรยาการสะเทน (Neutralization reaction) ปฏกรยาการสะเทน หมายถง ปฏกรยาระหวางกรดและเบส ซงเขาทาปฏกรยาพอดกนไดสารผลตภณฑ คอ เกลอและนา ตวอยางของปฏกรยาสะเทน ไดแก ปฏกรยาระหวางกรด HCl กบ NaOH ปฏกรยาระหวาง CH3COOH กบ NaOH เปนตน

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

CH3COOH (aq) + NaOH (aq) CH3COONa (aq) + H2O (l)

HCl (aq) + NH4OH (aq) NH4Cl (aq) + H2O (l) การหาปรมาณสารซงเปนกรดหรอเบส โดยอาศยปฏกรยาการสะเทน เราสามารถหาปรมาณสารซงเปนกรดหรอเบส โดยอาศยปฏกรยาการสะเทนขางตน การหาปรมาณทเปนกรดหรอเบสน ใชวธทสารละลายตวอยางทเปนกรดหรอเบส ทาปฏกรยากบสารละลายททราบความเขมขนทแนนอนซงเปนเบสหรอกรด แลววดปรมาตรของสารละลายทงสองทเขาทาปฏกรยากน สารละลายททราบความเขมขนทแนนอน เรยกวา สารละลายมาตรฐาน และกระบวนการหาปรมาณสารโดยวธใชสารละลายมาตรฐานใหทาปฏกรยากบสารตวอยาง เรยกวา วธการไทเทรต

การไทเทรตกรด-เบส หมายถง กระบวนการหาปรมาณสาร โดยวธใชสารละลายมาตรฐานททราบคาความ

เขมขนทแนนอน ใหทาปฏกรยากบสารตวอยาง โดยอาศยหลกการเกดปฏกรยาระหวางสารละลายกรดและเบสทเขาทาปฏกรยากนพอด ทาใหคานวณหาความเขมขนหรอปรมาณของสารตวอยางดงกลาวได วธการไทเทรตกรด-เบส คอ นาสารละลายกรดหรอเบสตวอยางทตองการวเคราะหหาปรมาณ มาทาการไทเทรตกบสารละลายเบสหรอกรดมาตรฐานททราบคาความเขมขนทแนนอน กลาวคอ ถาสารละลายตวอยางเปนสารละลายกรด กตองใชสารละลายมาตรฐานเปนเบส นามาทาการไทเทรต แลวบนทกปรมาตรของสารละลายมาตรฐานทใชในการทาปฏกรยาพอดกน จากนนนาไปคานวณหาปรมาณของสารตวอยางตอไป หรอทางตรงกนขาม ถาใชสารละลายตวอยางเปนเบส กตองใชสารละลายมาตรฐานเปนกรด ตวอยางเชน การหาคาสารละลายกรด HCl วามความเขมขนเทาใดเราอาจใชสารละลายมาตรฐาน NaOH เขมขน 0.100 mol/dm3 มาทาการไทเทรตกบสารละลาย HCl ตวอยาง จานวนหนง (อาจจะเปน 50 cm3 ) เมอทราบปรมาตรของ NaOH ทใชในการทาปฏกรยาพอดกบ HCl จานวน 50 cm3 นโดยอนดเคเตอรเปนตวบอกจดยต แลวเรากสามารถคานวณหาความเขมขนของกรด HCl ได




สารละลายมาตรฐาน ททราบความเขมขนแนนอน บรรจอยในเครองแกวทเรยกวา บวเรตต ซงจะมกอกไขปด-เปดเพอหยดสารละลายมาตรฐานมายงขวดรปกรวยทบรรจสารละลายตวอยางทตองการวเคราะห ในการไทเทรต คอยๆ

หยดสารละลายมาตรฐานลงมาทาปฏกรยากบสารตวอยางในขวดรปกรวย เขยาหรอหมนขวดรปกรวยเพอใหสารผสมกนพอด ไทเทรตจนกระทงอนดเคเตอรเปลยนสกหยดไทเทรต แลวบนทกปรมาตรสารละลายมาตรฐานทใช เพอนาไปคานวณหา pH สารละลายตอไป เครองแกวเชงปรมาตร ทใชในการถายเทของเหลวตวอยาง ลงในขวดรปกรวยจะใชเครองแกวทสามารถ อานปรมาตรไดคาทละเอยด และมคาถกตองมากทสด นนคอจะใช ปเปตต (จะไมใชกระบอกตวงเพราะใหคาทไมละเอยด และความถกตองนอย) ซงมขนาดตางๆ ใหเลอกใช เชน ขนาด 1, 5, 10, 25, 50 cm3 เปนตน วธใชปเปตต จะใชลกยางชวยในการดดสารละลาย โดยในตอนแรก บบอากาศออกจากลกยาง ทอยปลายบนของปเปตต แลวจมปลายปเปตต ลงในสารละลายทตองการปเปตต แลวคอยๆ ปลอยลกยาง สารละลายจะถกดดขนมาในปเปตต เมอสารละลายอยเหนอขดบอกปรมาตร ดงลกยางออก รบใชนวชกดทปลายปเปตตคอยๆ ปลอยสารละลายออกจนถงขดบอกปรมาตรบน จากนนกปลอยสารละลาย ออกจากปเปตตสขวดรปกรวยจนหมด

รปท 2 แสดงการใชปเปตต

รปท 1 การไทเทรตกรด-เบส

บวเรตต

ขวดรปกรวย




รปท 3 แสดงการใชบวเรตต

ปฏกรยาในการไทเทรตกรด-เบส ปฏกรยาทเกยวของ ในการไทเทรตกรด-เบสตางๆ ไดแก

1. ปฏกรยาระหวางกรดแกกบเบสแก 2. ปฏกรยาระหวางกรดแกกบเบสออน 3. ปฏกรยาระหวางกรดออนกบเบสแก

สาหรบปฏกรยาระหวางกรดออนกบเบสออนไมนยมนามาใชในการไทเทรตกรด-เบส เพราะทจดสมมล หรอจดทกรดและเบสทาปฏกรยาพอดกน สงเกตการเปลยนแปลงไดไมชดเจน ปฏกรยาระหวางกรด-เบส เขยนแทนดวยสมการ

H+ (aq) + OH- (aq) H2O (l) จดสมมล (Equivalence point)

ในการไทเทรตกรด-เบส จดทกรดและเบสท าปฏกรยากนพอด หรอจดท H3O+ ไอออนหรอ H+ ท า

ปฏกรยาพอดกบ OH- ไอออน ดวยจ านวนโมลทเทากน เรยกวา จดสมมล ถาใชพเอชมเตอร วดหาคา pH ณ จดสมมลจะพบวา จดสมมลของปฏกรยาระหวางกรด-เบส แตละปฏกรยาหรอแตละคจะม pH ทจดสมมลแตกตางกน ขนอยกบชนดของกรดและเบสทเขาทาปฏกรยากน แตสามารถระบอยางคราวๆ ได ดงน - ถาเปนการไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสแก pH ของสารละลาย ณ จดสมมลประมาณ 7 - ถาเปนการไทเทรตระหวางกรดออนกบเบสแก pH ของสารละลาย ณ จดสมมลจะมากกวา 7 - ถาเปนการไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสออน pH ของสารละลาย ณ จดสมมลจะนอยกวา 7




จดยต (End point) การทจะทราบวา ปฏกรยาการไทเทรตถงจดสมมลหรอยงนน จะตองมวธการทจะหาจดสมมล วธการหนงคอ

การใชอนดเคเตอร โดยอนดเคเตอรจะตองเปลยนสทจดทพอดหรอใกลเคยงกบจดสมมล นนคอ จดทอนดเคเตอรเปลยนส จะเรยกวา จดยต ดงนน จงตองเลอกอนดเคเตอรใหเหมาะสมทจะใหเหนการเปลยนสทจดสมมลพอด ถาเลอกใชอนดเคเตอรไมเหมาะสม จะทาใหเกด ความคลาดเคลอนของการไทเทรต (titration error) ซงเกดจากการทมความแตกตางระหวางจดสมมลและจดยตของการไทเทรต กลาวคอ จดสมมลและจดยต ไมไดอยในชวง pH เดยวกน ทาใหเกดการเปลยนสของอนดเคเตอรกอนหรอหลงจดสมมล

การค านวณเกยวกบการไทเทรตกรด-เบส การคานวณเกยวกบการไทเทรต จะเกยวของกบการคานวณตอไปน

1. การค านวณความเขมขนของกรดหรอเบสทเขาท าปฏกรยากนพอด ปรมาณของกรดหรอเบสจะคานวณไดจากปรมาณสมพนธในสมการของปฏกรยาระหวางกรดและเบส

a กรด + b เบส p เกลอ + q นา จากปฏกรยาอตราสวนระหวางกรดและเบสเปนดงน

= หรอ a MaVa = b MbVb เมอ Ma , Mb คอ ความเขมขนเปน โมล/ลตร ของกรดและเบส ตามลาดบ Va , Vb คอ ปรมาตรเปน ลตร ของสารละลายกรดและเบส ตามลาดบ a , b คอ จานวนโมลของกรดและเบส ตามลาดบ

a

b

จานวนโมลของกรด

จานวนโมลของเบส




ตอนท 18 กราฟของการไทเทรต เปนกราฟทไดจากการเขยนระหวาง pH ของสารละลายทเปลยนไปขณะไทเทรต กบปรมาตรของสารละลายมาตรฐาน จะไดกราฟทมรปรางเปลยนแปลง ขนอยกบความแรงของกรด และเบสทเกยวของในการทาไทเทรต ความเขมขนของกรดและเบส สภาวะทเกดเปนบฟเฟอร และการเกดไฮโดรไลซสของเกลอ จดประสงคของการเขยนกราฟของการไทเทรต เพอศกษาดวา การไทเทรตระหวางกรด -เบสคนนจะทาไดหรอไม และยงใชเปนสวนหนงในการเลอกใช อนดเคเตอรอกดวย ซงกราฟของการไทเทรตน แบงออกไดเปน 3 ชวง คอ

1. กอนถงจดสมมล 2. ทจดสมมล จานวนโมลของกรดจะทาปฏกรยาพอดกบเบส 3. หลงจดสมมล

1. การไทเทรตระหวางกรดแกกบเบสแก การไทเทรตกรดแกดวยเบสแกนน ทงกรดแกและเบสแกตางกแตกตวไดหมด ตวอยางเชน การไทเทรตสารละลายกรดเกลอ (HCl) ดวยสารละลายมาตรฐานเบส NaOH ปฏกรยาทเกดขนคอ

HCl(aq) + NaOH(aq) H2O (l) + NaCl (aq) จากปฏกรยาไดเกลอ NaCl (aq) ซงมสภาพเปนกลางในตวทาละลายทเปนนา

รปท 1 เปนกราฟของการไทเทรตระหวาง HCl 0.1 mol/dm3 ปรมาตร 100 cm3 กบ สารละลาย NaOH 0.1 mol/dm3 กอนการไทเทรตสารละลายมแตกรด HCl เพยงอยางเดยว และความเขมขนเทากบ 0.1 mol/dm3 ดงนน pH ของสารละลายทจดเรมตนจะเทากบ 1.0 เมอเตมสารละลาย NaOH ลงในสารละลายกรดเกลอ จะทาใหความเขมขนของ H+ ลดลงเรอยๆ ทาให pH เพมขนอยางรวดเรว เมอถงจดสมมล และจดน pH ของสารละลายเทากบ 7

รปท 1 กราฟการไทเทรตระหวาง

สารละลาย HCl 0.1 mol/dm3 ปรมาตร 100 cm3 กบสารละลาย NaOH 0.1 mol/dm3 การไทเทรตระหวางกรดแกและเบสแก สารละลายผลตภณฑทไดเปนเกลอทไมเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส ดงนน การหาคา pH กคานวณจากปรมาณ H3O

+ หรอ OH- ทมอยในสารละลายนนโดยตรง




ตวอยางท 1 ในการไทเทรต HCl 0.100 mol/dm3 ปรมาตร 25.0 cm3 ดวยสารละลาย NaOH เขมขน 0.100 mol/dm3 ของ ใหหาคานวณหา pH ของสารละลาย เมอเตม NaOH ลงไปเทากบ ก. 20.0 cm3 (กอนจดสมมล) ข. 25.0 cm3 (จดสมมล) ค. 25.10 cm3 (หลงจดสมมล)

วธท า ปฏกรยาทเกดขนคอ HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l) จากปฏกรยา HCl 1 mol ทาปฏกรยาพอดกบ NaOH 1 mol หรอ จานวนโมลของกรดและเบสทใชตองเทากน

ก. เตม NaOH 20.0 cm3 (กอนจดสมมล)

จานวนโมลของ NaOH = x 0.100 = 0.002 mol จานวนโมลของ HCl =

x 0.100 = 0.0025 mol

เพราะฉะนน ม HCl เหลอ = 0.0025 - 0.002 = 0.0005 mol จาก HCl แตกตวได 100 %

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

0.0005 0.0005 mol เพราะฉะนนความเขมขนของ H3O

+ = 0.0005 mol / (20+25) cm3 หรอ

= x 1000 = 0.0111 mol/dm3

pH = -log [H3O+]

= -log (0.0111) = 1.95

ข. เตม NaOH 25.0 cm3 (ทจดสมมล)

จานวนโมล NaOH = x 0.100 = 0.0025 mol จานวนโมลของ HCl = x 0.100 = 0.0025 mol

เพราะฉะนนไมม NaOH หรอ HCl เหลอมแต NaCl แสดงอยทจดสมมลสารละลายม pH = 7

ค. เตม NaOH 25.10 cm3 (หลงจดสมมล)

จานวนโมล NaOH = x 0.100 = 0.00251 mol จานวนโมลของ HCl = x 0.100 = 0.0025 mol

20

10000

25

1000

0.0005

(20+25)

25

1000

25

1000

25.1

1000

25

1000




เพราะฉะนน ม NaOH เหลอ = 0.00251 - 0.002 = 0.00001 mol จาก HCl แตกตวได 100 %


0.00001 0.00001 mol เพราะฉะนนความเขมขนของ H3O

+ = 0.00001 mol/ (25+30) cm3 หรอ

= x 1000 = 1.8 x 10-4 mol/dm3

pOH = -log [OH-] = -log (1.8 x 10-4) = 3.74 pH = 14.0 - 3.74 = 10.26 2. การไทเทรตระหวางกรดออนกบเบสแก การไทเทรตกรดออนกบเบสแก เชน กรดแอซตก (CH3COOH) กบโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) เมอถงจดสมมล สารละลายทไดจะมโซเดยมแอซเตต ซงเกดไฮโดรไลซสได และสารละลายจะม pH > 7 กราฟของการไทเทรตจะเขยนไดในลกษณะตอไปน

รปท 2 กราฟของการไทเทรตระหวางกรดแอซตก (CH3COOH) กบโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH)

กราฟจะแบงออกเปน 3 ชวง คอ กอนจดสมมล ทจดสมมล และหลงจดสมมล กราฟของการไทเทรตของกรด แอซตก กบ NaOH ตางจากกราฟระหวาง HCl กบ NaOH คา pH ของจดเรมตนไทเทรตของของกรดแอซตก กบ NaOH จะมคา pH ประมาณ 3 ในขณะทจดเรมตนของการไทเทรตของกรด HCl กบ NaOH มคาประมาณ 1.0 ทาใหจดสมมลของกรดแอซเตตจะมการเปลยนแปลง pH ไมมากเทากรดแอซตก เมอไทเทรตกบ NaOH และ pH ทจดสมมลมคาประมาณ 9

0.00001

(25+30)




กรณท 1 การค านวณ pH ของสารละลายจากปฏกรยาระหวางกรดออนกบเบสแก การไทเทรตกรดออนกบเบสแก เชน กรด CH3COOH กบ NaOH จะไดเกลอ CH3COONa ซงเกดไฮโดรไลซสไดสารละลายทเปนแบสม pH > 7 ทจดสมมล ตวอยางท 2 ใหคานวณหา pH ของสารละลายทเกดจากการไทเทรตระหวาง CH3COOH 0.1000 mol/dm3 ปรมาตร 50.00 cm3 และสารละลาย NaOH 0.100 mol/dm3 เมอเตมโซเดยมไฮดรอกไซด ก. 10.00 cm3 (กอนจดสมมล) ข. 50.00 cm3 (ทจดสมมล) ค. 50.10 cm3 (หลงจดสมมล) วธท า ก. เตม NaOH 10.00 cm3 (กอนจดสมมล)

จานวนโมลของ NaOH = x 0.100 = 0.001 mol จานวนโมลของ CH3COOH = x 0.100 = 0.005 mol จากปฏกรยาทเกดขนคอ

NaOH (aq) + CH3COOH (aq) CH3COONa (aq) + H2O เรมตน 0.001 0.005 mol จานวนโมลทใช 0.001 0.001 0.001 mol เหลอ 0.00 0.005-0.001 0.001 mol จานวนโมลของ NaOH 1 mol จะทาปฏกรยาพอดกบ CH3COOH 1 mol เพราะฉะนน จานวนโมลของ CH3COOH ทเหลอจากการทาปฏกรยา = 0.005 - 0.001 = 0.004 mol ดงนน ความเขมขนของ CH3COOH ทเหลอ = x 1000 = 0.0666 mol/dm3

และ จานวนโมลของ CH3COONa ทเกดขน = 0.001 mol

ดงนน ความเขมขนของ CH3COONa ทเกดขน = x 1000 = 0.0166 mol/dm3

แต CH3COONa แตกตวให CH3COO- (aq) และ Na+ (aq) ดงสมการ

CH3COONa (aq) CH3COO- (aq) + Na+ (aq) 0.0166 0.0166 mol/dm3

10

1000

50

1000

0.004

60

0.001

60




เมอคานวณหาความเขมขนของ CH3COO- ทงหมดทเหลอและไดจากการแตกตวของ CH3COONa จะไดดงน

CH3COOH (aq) CH3COO- (aq) + H+ (aq) ความเขมขนเรมตน 0.0666 0 0 mol/dm3 ความเขมขนทเปลยนแปลง -x +x +x mol/dm3 +0.0166 (ทไดจาก CH3COONa) mol/dm3 ความเขมขนทภาวะสมดล 0.0666-x x+0.0166 x mol/dm3

Ka =

=

x + 0.0166 0.0166 (x มคานอยมากเมอเทยบกบ 0.0666) และ 0.0666 - x 0.0666

Ka = = 1.80 x 10-5

x = [H3O+] = 7.22 x 10-5

ดงนน pH = -log [H3O+] = -log [7.22 x 10-5] = 4.14

ข. เมอเตม NaOH 50.00 cm3 (ทจดสมมล)

จานวนโมลของ NaOH = x 0.100 = 0.005 mol จานวนโมลของ CH3COOH = x 0.100 = 0.005 mol

จากปฏกรยาทเกดขนคอ

NaOH (aq) + CH3COOH (aq) CH3COONa (aq) + H2O เรมตน 0.005 0.005 mol จานวนโมลทใช 0.005 0.005 0.005 mol เหลอ 0.000 0.000 0.005 mol ดงนนไมม NaOH และ CH3COONa เหลอ แตเกด CH3COONa 0.005 mol/ปรมาตร 100 cm3

หรอมความเขมขน = x 1000 = 0.05 mol/dm3

[CH3COO-][H+]

[CH3COOH]

(x + 0.0166)(x)

(0.0666 - x)

0.0166x

0.0666

0.0166x

0.0666

50

1000

50

1000

0.005

100




CH3COONa แตกตวให CH3COO- และ CH3COO- เกดปฏกรยาไฮโดรไลซสดงน CH3COO- (aq) + H2O CH3COOH (aq) + OH- (aq) ความเขมขนเรมตน 0.0500 0 0 mol/dm3 ความเขมขนทเปลยนแปลง -x +x +x mol/dm3 ความเขมขนทภาวะสมดล 0.0500-x x x mol/dm3

Kh = = = 5.60 x 10-10 =

Ka มคานอยดงนน 0.05 - x 0.05 = 5.60 x 10-10

x = [OH-] = 5.29 x 10-6 ดงนน pOH = -log[OH-] = 5.27 pH = 14.00 - 5.27 = 8.73 ค. เตม NaOH 50.10 cm3 (หลงจดสมมล)

จานวนโมลของ NaOH =

x 0.100 = 0.00501 mol จานวนโมลของ CH3COOH = x 0.100 = 0.005 mol จากปฏกรยาทเกดขนคอ

NaOH (aq) + CH3COOH (aq) CH3COONa (aq) + H2O เรมตน 0.00501 0.005 mol จานวนโมลทใช 0.005 0.005 0.005 mol เหลอ 0.00501 - 0.005 0.0 0.005 mol เพราะฉะนน จานวนโมลของ NaOH ทเหลอจากการทาปฏกรยา = 0.00501 - 0.005 = 0.00001 mol ดงนนความเขมขนของ NaOH = 0.00001 x = 0.0001

KW

Ka

1.0 x 10-14

1.8 x 10-5

[CH3COOH][OH-]

[CH3COO-]

x2

0.05 - x

x2

0.05

50.10

1000

50

1000

1000

100.10




NaOH (aq) Na+ (aq) + OH- (aq) 0.0001 0.0001 0.0001 OH- จากการแตกตวของ NaOH มคามากกวา OH- ทเกดจากการไฮโดรไลซสของ CH3COONa ดงนน pH ของสารละลายคดไดจากความเขมขนของ OH- เพยงสารเดยว pOH = -log[OH-] = -log[0.0001] = 4 pH = 14 - 4 = 10.00 กรณท 2 การค านวณ pH ของสารละลายจากปฏกรยาระหวางกรดแกกบเบสออน การไทเทรตกรดแกกบเบสออน เชน กรด HCl กบ NH3 จะไดเกลอ NH4Cl ซงเกดไฮโดรไลซสไดสารละลายทเปนกรดม pH < 7 ทจดสมมล ตวอยางท 3 ในการไทเทรตสารละลาย NH3 0.1000 mol/dm3 ปรมาตร 25.00 cm3 ดวยสารละลาย HCl 0.100 mol/dm3 ใหคานวณหา pH ของสารละลายเมอเตม HCl ลงไป ( Kb ของ NH3 เทากบ1.8 x 10-5 ) ก. 20.00 cm3 (กอนจดสมมล) ข. 25.00 cm3 (ทจดสมมล) ค. 25.10 cm3 (หลงจดสมมล) วธท า ก. เมอเตม HCl ลงไป 20.00 cm3 (กอนจดสมมล)

จานวนโมล HCl = x 0.100 = 0.002 mol/ 45 cm3 จานวนโมล NH3 = x 0.100 = 0.0025 mol/ 45 cm3 จากปฏกรยา

NH3 (aq) + HCl (aq) NH4Cl (aq) เรมตน 0.0025 0.002 0 จานวนโมลทใช 0.002 0.002 0.002 mol NH3 1 mol ทาปฏกรยาพอดกบ HCl 1 mol ได NH4Cl 1 mol ดงนนม NH3 เหลอ = 0.0025 - 0.002 = 0.0005 mol/ 45 cm3

หรอ [NH3] = x 1000 = 0.0111 mol/dm3

ม NH4Cl เกดขน = 0.002 mol/45 cm3 หรอ = x 1000 = 0.044 mol/dm3

20

1000

25

1000

0.0005

45

0.002

45




แต NH4Cl แตกตวให NH4

+ และ Cl- ดงสมการ


และความเขมขนของ NH4+ ทเกดขน เทากบ 0.044 mol/dm3 เพราะ NH4Cl แตกตวได 100%

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

+ (aq) + OH- (aq) ความเขมขนเรมตน 0.0111 0 0 mol/dm3 ความเขมขนทเปลยนแปลง -x +x +x mol/dm3 +0.044 ความเขมขนทภาวะสมดล 0.0111 - x 0.044 + x x mol/dm3

Kb = = 1.8 x 10-5 = 1.8 x 10-5 =

x = 4.50 x 10-6 mol/dm3 x = [OH-] = 4.50 x 10-6 mol/dm3 ดงนน pOH = -log[OH-] = -log[4.50 x 10-6] = 5.34 pH = 14 - 5.34 = 8.66

ข. เมอเตม HCl 25.00 cm3 (ทจดสมมล)

จานวนโมล HCl = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50 cm3 จานวนโมล NH3 = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50 cm3 จากปฏกรยา

NH3 (aq) + HCl (aq) NH4Cl (aq) เรมตน 0.0025 0.0025 0 จานวนโมลทใช 0.0025 0.0025 0.0025 mol NH3 1 mol ทาปฏกรยาพอดกบ HCl 1 mol ได NH4Cl 1 mol ดงนนไมม กรดหรอเบสเหลอมแต NH4Cl ในสารละลาย

[NH4Cl] = x 1000 = 5.0 x 10-2 mol/dm3

(x + 0.044)(x)

0.0111 - x

[NH4+][OH-]

[NH3]

(x + 0.044)(x)

0.0111 - x

0.044x

0.0111

25

1000

25

1000

0.0025

50.00




NH4Cl แตกตวในนาให NH4

+ และ Cl- ซง NH4+ เกดปฏกรยาไฮโดรไลซสดงน

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

+ (aq) ความเขมขนเรมตน 0.05 ความเขมขนทเปลยนแปลง -x +x +x ความเขมขนทภาวะสมดล 0.05-x x x

Kh = = = 5.60 x 10-10 =

x = 5.29 x 10-6 x = [H3O

+] = 5.29 x 10-6 pH = -log[H3O

+] = -log[5.29 x 10-6] = 5.3

ค. เมอเตม HCl 25.10 cm3 (หลงจดสมมล)

จานวนโมล HCl = x 0.100 = 0.00251 mol/ 50.10 cm3 จานวนโมล NH3 = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50.10 cm3 จากปฏกรยา

NH3 (aq) + HCl (aq) NH4Cl (aq) เรมตน 0.0025 0.00251 0 จานวนโมลทใช 0.0025 0.0025 0.0025 mol NH3 1 mol ทาปฏกรยาพอดกบ HCl 1 mol ได NH4Cl 1 mol ดงนนเหลอ HCl ในสารละลาย = 0.00251 - 0.0025 = 0.00001 mol/50.10 cm3

เพราะฉะนน [HCl] ทเหลอ = x 1000 = 0.0002 mol/dm3

HCl เปนกรดแก แตกตวให H3O+ และ Cl- 100% และ [H3O

+] ทไดจะมปรมาณมากกวา H3O+ ทเกดจากการ

เกดไฮโดรไลซสของ NH4Cl ดงนน [H3O+] ของสารละลายจงคดจาก HCl เพยงสารเดยว


0.0002 0.0002 0.0002 mol/dm3

pH = -log [H3O+]

= -log 0.0002 = 3.7

[NH3][H3O+]

[NH4+]

1.0 x 10-14

1.8 x 10-5

Kw

Kb

x2

0.05 – x

25.10

1000

25

1000

0.00001

50.10




เมอนาคา pH มาเขยนกราฟระหวาง pH กบปรมาตร HCl จะไดกราฟดงน

กราฟทไดเมอเรมไทเทรต จะมคา pH สง (ประมาณ 11.0) ทงน เพราะสารละลายในขวดรปกรวยเปน NH3 จงมคา pH > 7 และเมอไทเทรตตอไปคา pH จะลดลงเพราะการเตม HCl ลงไปทจดยต pH ของสารละลายมคาประมาณ 5.3




ตอนท 19 การไทเทรตกรดพอลโปรตก กรดโพลโปรตกสามารถใหโปรตอน (H+) กบเบสไดมากกวา 1 โปรตอน ตวอยางเชน กรดซลฟวรก (H2SO4) เปนกรดไดโปรตก ใหโปรตอนได 2 ตว กรดฟอสฟอรก (H3PO4) เปนกรดไตรโปรตก ใหโปรตอนได 3 ตว สมการแสดงภาวะสมดลของกรดพอลโปรตก สามารถเขยนไดดงน

H2M + H2O H3O+ + HM-

HM- + H2O H3O+ + M2-

H2M เปนกรดไดโปรตก มคาคงทการแตกตว K1 และ K2 ในการไทเทรตกรดไดโปรตกนกบเบส กรดจะทาปฏกรยากบเบสเปน 2 ขนดวยกน และมจดสมมลเกดขน 2 จดดวยกน

* จดสมมลทหนง โปรตอนตวแรกทาปฏกรยาพอดกบเบส * จดสมมลทสอง โปรตอนตวทสองทาปฏกรยาพอดกบเบส

ความเขมขนของ H+ ในสารละลาย หรอ pH ของสารละลายจะขนอยกบคา K1 และ K2 ในการไทเทรตกรดพอล

โปรตกน ถา < 103 จะเกดความคลาดเคลอนไดโดยเฉพาะทจดสมมลทหนง ตวอยางท 4 ในการไทเทรตกรด H2M เขมขน 0.100 mol/dm3 25.00 cm3 ดวย NaOH เขมขน 0.100 mol/dm3 ใหคานวณหา pH ของสารละลายเมอเตม NaOH (K1 (H2M) = 1.20 x 10-2 , K2 (HM-) = 5.96 x 10-7) ก. 5.00 cm3 ข. 25.00 cm3 ค. 25.50 cm3 ง. 50.00 cm3

วธท า ก. เตม NaOH 5.00 cm3 (กอนจดสมมลทหนง)

จานวนโมล NaOH = x 0.100 = 0.0005 mol/ 30 cm3 จานวนโมล H2M = x 0.100 = 0.0025 mol/ 30 cm3 จากปฏกรยา

H2M(aq) + NaOH (aq) NaHM (aq) + H2O (l) เรมตน 0.0025 0.0005 0

K1

K2

K1

K2

5

1000

25

1000




จานวนโมลทใช 0.0005 0.0005 0.0005 mol H2M 1 mol ทาปฏกรยาพอดกบ NaOH 1 mol ได NaHM 1 mol ดงนนม H2M เหลอ = 0.0025 - 0.0005 = 0.0020 mol/ 30 cm3

หรอ [H2M] = x 1000 = 0.0666 mol/dm3

ม NaHM เกดขน = 0.0005 mol/30 cm3 หรอ = x 1000 = 0.0166 mol/dm3 แต NaHM แตกตวให Na+ และ HM- 100 % ดงสมการ

NaHM (aq) Na+ (aq) + HM- (aq) และความเขมขนของ HM- ทเกดขน เทากบ 0.0166 mol/dm3 เพราะ NaHM แตกตวได 100% H2M ทเหลอจากการทาปฏกรยาแตกตวเปนไอออนดงสมการ H2M (aq) + H2O (l) HM- (aq) + H3O

+ (aq) ความเขมขนเรมตน 0.0666 0 0 mol/dm3 ความเขมขนทเปลยนแปลง -x +x +x mol/dm3 +0.0166 (มาจาก NaHM) ความเขมขนทภาวะสมดล 0.0666 – x 0.0166 + x x mol/dm3

K1 = = 1.2 x 10-2 =

x2 + (2.87x10-2)(x) - 8.00x10-4 = 0 x = 1.74 x 10-2 mol/dm3 x = [H3O

+] = 1.74 x 10-2 mol/dm3 ดงนน pH = -log [H3O

+] = -log [1.74 x 10-2] = 1.76

ข. เมอเตม NaOH 25.00 cm3 (จดสมมลทหนง)

จานวนโมล NaOH = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50 cm3 จานวนโมล H2M = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50 cm3 จากปฏกรยา

H2M(aq) + NaOH (aq) NaHM (aq) + H2O (l)

0.0020

30

0.0005

30

[HM-][H3O+]

[H2M]

(0.0166 + x)(x)

0.0666 – x

(0.0166 + x)(x)

0.0666 – x

25

1000

25

1000




เรมตน 0.0025 0.0025 0 จานวนโมลทใช 0.0025 0.0025 0.0025 mol H2M 1 mol ทาปฏกรยาพอดกบ NaOH 1 mol ได NaHM 1 mol ดงนนไมม H2M และ NaOH เหลอ แตเกด NaHM

ม NaHM เกดขน = 0.0025 mol/50 cm3 หรอ = x 1000 = 0.05 mol/dm3

NaHM แตกตวให Na+ และ HM- 100 % ดงสมการ

NaHM (aq) Na+ (aq) + HM- (aq) HM- เกดปฏกรยาไฮโดรไลซสดงสมการ HM- (aq) + H2O (l) M2- (aq) + H3O

+ (aq) ความเขมขนเรมตน 0.05 0 0 ความเขมขนทเปลยนไป -x +x +x ความเขมขนทภาวะสมดล 0.05 – x x x

K2 = 5.96 x 10-7 =

x = 1.73 x 10-4 x = [H3O

+] = 1.73 x 10-4 pH = -log [H3O

+] = -log [1.73 x 10-4] = 3.76

ค. เมอเตม NaOH 25.50 cm3 (หลงจดสมมลทหนงและกอนจดสมมลทสอง)

จานวนโมล NaOH = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50.50 cm3 จานวนโมล H2M = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50.50 cm3 จากปฏกรยา

H2M(aq) + NaOH (aq) NaHM (aq) + H2O (l) เรมตน 0.0025 0.00255 0 จานวนโมลทใช 0.0025 0.0025 0.0025 mol H2M 1 mol ทาปฏกรยาพอดกบ NaOH 1 mol ได NaHM 1 mol ดงนนม NaOH เหลอ = 0.00255 - 0.0025 = 0.00005 mol/ 50.50 cm3

0.0025

50

[M2-][H3O+]

[HM-] x2

0.05 - x

25.50

1000

25

1000

0.00005

50.50




หรอ [NaOH] = x 1000 = 0.0010 mol/dm3

และม NaHM เกดขน = 0.0025 mol/50.50 cm3 หรอ = x 1000 = 0.049 mol/dm3 จากนน NaOH ทเหลอทาปฏกรยากบ NaHM ไดดงสมการ

NaOH (aq) + NaHM (aq) Na2M (aq) + H2O (l) ความเขมขนเรมตน 0.0010 0.049 0 mol/dm3 ความเขมขนทใช 0.0010 0.0010 0.0010 mol/dm3 ดงนน ความเขมขนของ NaHM ทเหลอเทากบ 0.049 - 0.0010 = 0.048 mol/dm3 ซง NaHM แตกตวให HM- และ Na+ หมด 100 % ความเขมขนของ HM- ทเหลอในสารละลายจงเทากบ = 0.048 mol/dm3 แต Na2M แตกตวให Na+ และ M2- ได 100% ดงสมการ

Na2M (aq) Na+ (aq) + M2- (aq) 0.0010 0.0010 0.0010 mol/dm3 นนคอ [M2-] = 0.0010 mol/dm3 HM- ทเหลอเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสดงสมการ HM- (aq) + H2O (l) M2- (aq) + H3O

+ (aq) ความเขมขนเรมตน 0.048 0.0010 0.0 mol/dm3 ความเขมขนเปลยนไป -x +x +x mol/dm3 ความเขมขนทภาวะสมดล 0.048 – x x + 0.0010 x mol/dm3

K2 = 5.96 x 10-7 = 5.96 x 10-7 = ( x+0.0010 0.0010 และ 0.048-x 0.048) x = 2.86 x 10-5 x = [H3O

+] = 2.86 x 10-5 pH = -log [H3O

+] = -log [2.86 x 10-5] = 4.55

ง. เมอเตม NaOH 50.00 cm3 (จดยตทสอง)

จานวนโมล NaOH = x 0.100 = 0.0025 mol/ 75 cm3

0.0025

50.50

[M2-][H3O+]

[HM-]

(x + 0.0010)(x) 0.048 – x

0.0010x 0.048

25

1000

25.5

1000




จานวนโมล H2M = x 0.100 = 0.0025 mol/ 75 cm3 จากปฏกรยาการไทเทรตเรมจาก

H2M + NaOH NaHM + H2O 0.0025 0.0025 0.0025

NaHM + NaOH Na2M + H2O 0.0025 0.0025 0.0025 จานวนโมลของ NaOH = 0.0025 + 0.0025 = 0.005 โมล ทาใหถงจดยตทสอง สารละลายจงมแต Na2M ซงจะแตกตวให M2- และ Na+ โดย M2- จะเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสดงสมการ

โดยความเขมขนของ M2- = x 0.100 = 0.0333 โมล/ลตร M2- (aq) + H2O MH- (aq) + OH- (aq) ความเขมขนเรมตน 0.0333 0 0 ความเขมขนทเปลยนไป -x +x +x ความเขมขนทภาวะสมดล 0.0333 – x x x

Kh (M2-) = = =

1.68 x 10-8 =

x = 2.36 x 10-5 x = [OH-] = 2.36 x 10-5 pOH = -log [OH-] = -log [2.36 x 10-5] = 4.63 pH = 14.00 - 4.63 = 9.37 เมอเขยนกราฟระหวางคา pH ของสารละลายกบปรมาตรของสารละลาย NaOH จะไดดงกราฟดงน

รปท 3 กราฟของการไทเทรตระหวาง 0.100 M H2M และ 0.100 M NaOH

0.0025

1000

Kw

Ka

1.0 x 10-14

5.96 x 10-5 [MH-][OH-]

[M2-]

x2

0.0333 – x




กราฟแสดงจดยต 2 จดดวยกน ในกรณน K1/K2 = ซงมากกวา 10-3 ทาใหเหนจดยตทงสองจดชดเจน กรดฟอสฟอรก (H3PO4) ซงเปนกรดไตรโปรตก K1 = 7.11 x 10-3 , K2 = 6.34 x 10-8 , K3 = 4.2 x10-13 อตราสวนของ K1/K2 ประมาณ 105 ทาใหเหนจดสมมลทงสองไดชดเจน แตการแตกตวของโปรตอนตวท 3 มคานอย ทาใหไมสามารถเหนจดสมมลสดทายได กรดซลฟวรก (H2SO4) ซงเปนกรดไดโปรตกทเปนกรดแก สามารถแตกตวได 100 % ในขนแรกและในขนทสองกแตกตวไดดมาก (K = 10-2) ความแรงของกรด H2SO4 และ HSO4

- ไมตางกนมากนก ทาใหเหนจดสมมลรวมกนเพยงจดเดยว (ในรป แสดงดวยกราฟเสน B) กรดออกซาลก (HOOCCOOH) Ka1 = 5.36 x 10-2, Ka2 = 5.42 x 10-5 อตราสวนของ K1/K2 ประมาณ 103 ทาใหจดสมมลจดแรกไมชดเจน แตจดสมมลทสองจะเหนไดชดเจนและใชในการวเคราะหปรมาณออกซาลกได

1.2 x 10-2

5.96 x 10-7




ตอนท 20 อนดเคเตอรส าหรบการไทเทรต อนดเคเตอรกรด-เบส ทเหมาะสมกบปฏกรยาการไทเทรตจะตองมคา pH ทจดกงกลางชวงการเปลยนสใกลเคยงหรอเทากบ pH ทจดสมมลของปฏกรยา นอกจากน การเลอกใชอนดเคเตอรกรด-เบส ตองพจารณาสทปรากฏ จะตองมความเขมมากพอทจะมองเหนไดงาย หรอเหนการเปลยนสไดชดเจน ชวงการเปลยนสของอนดเคเตอร จะเกดขนในชวง 2 หนวย pH ตวอยางเชน การไทเทรตกรดแกกบเบสแก pH ของสารละลายผลตภณฑทเกดจากปฏกรยาการไทเทรต เมอถงจดสมมลมคาใกลเคยง 7 กควรเลอกใชอนดเคเตอรทมชวง pH ของการเปลยนสใกลเคยงกบ 7 เชน อาจใชโบรโมไทมอล บลหรอ ฟนอลฟทาลน ซงจะเปลยนจากไมมสเปนสชมพ ในชวง pH 8.20-10.00 เปนตน ดงนน ถาทราบ pH ของสารละลายทจดสมมลของปฏกรยาการไทเทรตกสามารถเลอกอนดเคเตอรทเหมาะสมได การเลอกอนดเคเตอร กขนอยกบชนดของปฏกรยาระหวางกรดกบเบส เพราะทจดสมมลของแตละปฏกรยานน มคา pH ทตางกน กราฟของการไทเทรตจะชวยในการเลอกอนดเคเตอรทเหมาะสมไดด เพราะกราฟจะแสดงคา pH ของสารละลายขณะไทเทรต ตงแตกอนจดสมมล ทจดสมมล และหลงจดสมมล จดท pH ของสารละลายเปลยนแปลงมาก ซงเปนจดสมมลนน จะบอกชวง pH ของอนดเคเตอรทจะเลอกใช ในการพจารณาเลอกอนดเคเตอร จากกราฟของการไทเทรต จะแบงออกตามชนดของปฏกรยาดงน

1. อนดเคเตอรส าหรบปฏกรยาระหวางกรดแกกบเบสแก จ า ก ก ร า ฟ จ ะ เ ห น ว า ค า pH เปลยนแปลงรวดเรวทจดใกลๆ จดยต (ตงแต pH 4-10) ดงนนอนดเคเตอรทมชวง pH ของการเปลยนแปลงสระหวาง 4 ถง 10 กสามารถน ามาใ ช ไ ด ซ ง อ น ด เค เตอร ทเหมาะสมทอาจใชได ไดแก เมทลเรด (4.4-6.2) โบรโมไทมอลบล (6.0-7.5) และฟนอลฟทาลน(8.2-10.0) ดงแสดงในภาพ แตเรามกจะนยมใชฟนอลฟทาลน เพราะสงเกตการเปลยนแปลงสไดชดเจน สาหรบ โบรโมคลซอล กรน (3.8-5.4) ไมเหมาะสมทจะใชเปนอนดเคเตอรสาหรบกรดแกและเบสแก เพราะชวงเปลยน สทเปนรปเบสของ รปท 1 กราฟการไทเทรตระหวางกรดแกและเบสแก

จะแสดง pH ทจดสมมลอยท pH ใกลเคยง 7




อนดเคเตอร จะเกดกอนจดสมมล ทาใหเกด ความคลาดเคลอนในการบอกจดยต

2. อนดเคเตอรส าหรบปฏกรยาระหวางกรดออนกบเบสแก

การเลอกอนดเคเตอรสาหรบการไทเทรตกรดออน เชน กรดแอซตก กบเบสแก เชน NaOH จะมขอจากดมากกวาทจดสมมลของการไทเทรต สารละลายจะมโซเดยมแอซเตต ทาใหสารละลายเปนเบส ม pH มากกวา 7 จากกราฟจะเหนไดวา เมทลเรด จะเปลยนสกอนจดสมมลจงไมเหมาะทจะใชเปนอนดเคเตอร สาหรบกรดแอซ ตกกบ NaOH (เขมขน 0.100 M) ฟนอลฟทาลนเปลยนสทชวงจดสมมลพอด โบรโมไทมอล บล อาจจะใชเปนอนดเคเตอรไดด เมอใชส

มาตรฐานเทยบ 3.อนดเคเตอรส าหรบปฏกรยาระหวางกรดแกกบเบสออน

การ เป ลยนแปลง pH ของสารละลายขณะไทเทรตเบสออน เชน NH3 กบกรดแก เชน HCl จะคอยๆ ลดลง เมอใช HCl เปนสารมาตรฐาน ทจดยตจะไดเกลอ NH4Cl และ pH < 7 ในการไทเทรต 0.100 M NH3 กบ 0.100 M HCl จะไดกราฟของการไทเทรต (ดงภาพ) จากกราฟ เราสามารถพจารณาชาวง pH 3-7.5 ในการเลอกอนดเคเตอร ซงเราอาจใชโบรโมไทมอลบลหรอเมทลเรดได แตไมควรใชฟนอลฟทาลนเพราะชวง pH ของ ฟนอลฟทาลนมากกวา 7 ทาใหเกดความ

คลาดเคลอนในการบอกจดสมมล

รปท 2 กราฟแสดงการไทเทรตระหวางกรดออนกบเบสแก และอนดเคเตอรทเหมาะสม

รปท 3 กราฟของการไทเทรตระหวาง 0.1000 mol/dm3 NH3 กบ 0.1000 mol/dm3 HCl




ตวอยางท 1 กาหนดชวง pH ของอนดเคเตอรใหดงน

อนดเคเตอร ชวง pH เมทลไวโอเลต เมทลออเรนจ

คองโกเรด เมทลเรด

โบรโมไทมอลบล ลตมส

ฟนอลเรด ครซอลเรด ไทมอลบล

ฟนอลฟทาลน ไทมอลทาลน โทรฟโอลนโอ

-0.3-1.8 2.8-3.8 2.8-4.8 3.8-6.1 6.0-7.9 5.0-8.1 6.8-8.6 7.0-9.1

0.5-1.8 และ 7.6-9.2 8.0-9.6

10.2-11.7 11.1-12.6

จงเลอกอนดเคเตอรทเหมาะสมทสดในการไทเทรตระหวางสารละลาย 0.1 mol/dm3 HCN จานวน 50 cm3 กบ 0.1 mol/dm3 จานวน 50 cm3 กาหนดคา Ka ของกรด HCN = 7.2 x 10-10 ท 25 0C และ log 8.4 = 0.92 วธท า

HCN (aq) + NaOhH(aq) NaCN (aq) + H2O (l)

เพราะฉะนนจานวนโมลของ HCN = 1000

50x1.0 = 5 x 10-3 โมล

เพราะฉะนนจานวนโมลของ NaOH = 1000

50x1.0 = 5 x 10-3 โมล

ดงนนสารละลายทงสองทาปฏกรยากนพอดดวยจานวนโมลเทากนไดผลตภณฑเปน NaCN = 5 x 10-3 โมล ในปรมาตร 50 + 50 = 100 cm3

เพราะฉะนน [NaCN] = 100

1000 x 5 x 10-3 = 0.05 โมล/ลตร

NaCN แตกตวได 100 % ดงน

NaCN (aq) Na+ (aq) + CN- (aq) 0.05 0.05 0.05 โมล/ลตร




CN- (aq) + H2O HCN (aq) + OH- (aq) ความเขมขนเรมตน 0.05 0 0 ความเขมขนทเปลยนไป -x +x +x ความเขมขนทภาวะสมดล 0.05-x x x

Kh = a

w

K

K = 10

14

10x2.7

10x0.1

= ]CN[

]OH][HCN[

1.4 x 10-5 = x05.0

x2

1.4 x 10-5 = 05.0

x2

( x มคานอยมาก 0.05-x 0.05)

x = 8.4 x 10-4 = [OH-] pOH = -log[OH-] = -log[8.4 x 10-4] = -0.92 + 4 = 3.08 pH = 14 - pOH = 14 - 3.08 = 10.92 เนองจาก pH ของสารละลายหลงไทเทรตเทากบ 10.92 ดงนนจะตองเลอกใชอนดเคเตอรไทมอลทาลน ซงมชวงการเปลยนแปลง pH อยระหวาง 10.2-11.7 จงจะเหมาะสมทสด ตวอยางท 2 นาสารละลาย HA ซงเปนกรดออนชนดหนงปรมาตร 50.00 cm3 ไปไทเทรตกบสารละลายมาตรฐาน NaOH เขมขน 0.15 โมล/ลตร พบวาเมอเตม NaOH ลงไป 12.00 cm3 จะทาใหสารละลายทไดม pH 7 และเมอเตม NaOH ลงไป 16.00 cm3 จะถงจดยตพอด สารละลายกรด HA มความเขมขนเรมตนเทาใด และการไทเทรตกรด-เบสคนควรใชอนดเคเตอรชนดใด (กาหนด Ka ของกรดออน HA = 1.7 x 10-6) กาหนดให

อนดเคเตอร ชวง pH เมทลออเรนจ เมทลเรด โบรโมไทมอลบล ฟนอลฟทาลน

2.1-4.4 4.2-6.2 6.0-7.8 8.3-10

วธท า

ทจดยตจานวนโมล NaOH = 0.1500 x 1000

00.16 mol

สมมตความเขมขนเรมตนของ HA = X โมล/ลตร

HA + NaOH NaA + H2O จานวนโมล HA : NaOH = 1 : 1

เพราะฉะนนจานวนโมล HA = 0.1500 x 1000

00.16 ดวย

= X(1000

50 )

X(1000

50 ) = 0.1500 x 1000

00.16




X = 0.048 ความเขมขนเรมตน = 0.048 โมล/ลตร เพราะฉะนนความเขมขนของ NaA = 0.048 โมล/ลตร การไทเทรตกรดออนกบเบสแกทจดยต ม NaA ซงแตกตวให A-

A- (aq) + H2O (l) HA (aq) + OH- (aq) ความเขมขนเรมตน 0.048 0 0 ความเขมขนทเปลยนไป -x +x +x ความเขมขนทภาวะสมดล 0.048-x x x

Kh = a

w

K

K = 6

14

10x7.1

10x0.1

= ]A[

]OH][HA[

5.88 x 10-9 = x048.0

x2

1.4 x 10-5 = 05.0

x2

( x มคานอยมาก 0.048-x 0.048)

x = 1.68 x 10-5 = [OH-] pOH = -log[OH-] = -log[1.68 x 10-5] = 4.77 pH = 14 - pOH = 14 - 4.77 = 9.22 ดงนน ควรใชฟนอลฟทาลนเปนอนดเคเตอร การประยกตการไทเทรตกรด-เบสเพอหาปรมาณสารในชวตประจ าวน การไทเทรตกรด-เบส ใชประยกตหาปรมาณสารทเปนสารอนทรย สารอนนทรย และสารชวโมเลกลได ตวอยาง การประยกตใช ไดแก การหาปรมาณกรดออนในนาสม นามะนาว และในไวน การหาปรมาณเบส Mg(OH)2 , MgO ในยาลดกรด หรอการหาปรมาณโปรตนในอาหาร

* การหาปรมาณกรดออนในนาสม ทาไดโดยการปเปตตนาสมเจอจางดวยนากลนประมาณ 5 เทา แลวไทเทรตกบสารละลายมาตรฐาน NaOH เขมขน 0.1000 M โดยใชฟนอลฟทาลนเปนอนดเคเตอร ไทเทรตจนสารละลายเปลยนจากไมมสเปนสชมพ แลวคานวณหารอยละของกรดแอซตก (CH3COOH) โดยมวลตอปรมาตร

* การหาปรมาตรกรดออนในมะนาวและในไวน กทาไดโดยวธเดยวกบการหาปรมาณกรดแอซตกในนาสม การรายงานผล จะรายงานเปนรอยละของกรดแอซตก (ในนามะนาว) และกรดทารทารก (ในไวน)

* การหาปรมาณ Mg(OH)2 กทาไดโดยการไทเทรตกบสารละลายมาตรฐานโดยตรง เชน ไทเทรตกบกรด HCl สาหรบการหาปรมาณ MgO จะตองเปลยนใหเปน Mg(OH)2 โดยการใชเบส แลวคอยไทเทรตกบสารละลายกรดมาตรฐาน

* การหาปรมาณโปรตนในอาหาร ตองใชวธทางออมในการวเคราะห โดยการหาปรมาณไนโตรเจนทอยในเอมน ซงเปนกรดอะมโนในโปรตน การหาปรมาณไนโตรเจนนทาไดโดยการเปลยนไนโตรเจนใหอย ในรปของ NH3 แลวไทเทรตกบสารละลายมาตรฐาน




วธการวเคราะห เรมจากการยอยสลายสารอาหารตวอยางดวยกรด จากนนกกลนเอา NH3 ออกจากสารละลายทยอยสลายแลว NH3 ทกลนออกมาจะถกผสมกบกรดมาตรฐาน HCl ทมากเกนพอ แลวจงไทเทรตกรดทเหลอดวยสารละลายเบส NaOH มาตรฐาน วธการไทเทรตแบบนเรยกวา Back-titration การหาปรมาณสารลดกรดในยาลดกรดบางชนด การหาปรมาณสารลดกรดในยาลดกรดบางชนด ทาไดโดยการนายาลดกรดมาบดใหละเอยด แลวชงประมาณ 1 กรม ละลายในนากลน 20 cm3

ในบกเกอรขนาด 100 cm3 เตมกรด HCl เขมขน 1.0 mol/dm3 ครงละ 1 cm3 เขยา

จนไมมฟองแกสเกดขน เตม HCl ลงไปอก 1 cm3 เขยา บนทกปรมาตร HCl ทใชทงหมด จากนนอนสารละลายใหรอน 1 นาท กรองแลวลางดวยนากลนเลกนอย ของเหลวทกรองไดใสขวดเชงปรมาตรขนาด 100 cm3 ปรบดวยนากลน จนมรปรมาตร 100 cm3 ปเปตตสารละลายทกรองได 10 cm3 แลวไทเทรตกบสารละลายมาตรฐาน NaOH 0.1 โมล/ลตร ใชเมทลออเรนจเปนอนดเคเตอร บนทกปรมาตร NaOH แลวคานวณปรมาณรอยละของ CaCO3 ในยาลดกรด โดยมวล

Documents

H H O H H G AB G 1 O H H H H O - WordPress.com · 2011-08-17 · ตัวอย่างผลการทดลองการทดสอบการน้าไฟ ... นอกจากการใช้กระดาษลิตมัส