e0b980e0b8ade0b881e0b8aae0b8b2e0b8a3e0b89be0b8a3e0b8b0e0b881e0b8ade0b89ae0b881e0b8b2e0b8a3e0b8aae0b8ade0b899-1-54
e0b980e0b8ade0b881e0b8aae0b8b2e0b8a3e0b89be0b8a3e0b8b0e0b881e0b8ade0b89ae0b881e0b8b2e0b8a3e0b8aae0b8ade0b899-1-54
e0b980e0b8ade0b881e0b8aae0b8b2e0b8a3e0b89be0b8a3e0b8b0e0b881e0b8ade0b89ae0b881e0b8b2e0b8a3e0b8aae0b8ade0b899-1-54
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
ตอนที่ 1 สารละลายอิเล็กโทรไลต์และนอนอิเล็กโทรไลต์<br />
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
อิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) หมายถึง สารที่เมื่อละลายในน้าจะน้าไฟฟ้าได้ เนื่องจากมีไอออนซึ่งอาจจะเป็น<br />
ไอออนบวกหรือไอออนลบเคลื่อนที่อยู่ในสารละลาย สารละลายอิเล็กโทรไลต์นี้อาจเป็นสารละลายกรด เบส หรือเกลือก็<br />
ได้ ตัวอย่างเช่น สารละลายกรดเกลือ (HCl) สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ H (NaOH) H และสารละลายของเกลือ O KNO 3<br />
เป็นต้น โดยในสารละลายดังกล่าวประกอบด้วยไอออน H + , Cl - ,OH - , K + -<br />
และ ONO 3 ตามล้าดับ H H<br />
<br />
นอนอิเล็กโทรไลต์ (Non-electrolyte) หมายถึง สารที่ไม่สามารถน้าไฟฟ้าได้เมื่อละลายน้า<br />
AB <br />
ทั้งนี้ เนื่องจาก<br />
O<br />
H H<br />
สารพวกนอนอิเล็กโทรไลต์ จะไม่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ เช่น น้าบริสุทธิ์ H น้าตาล H แอลกอฮอล์ O เป็นต้น<br />
ความแตกต่างของสารอิเล็กโทรไลต์และนอน-อิเล็กโทรไลต์ พิจารณาจากสาร 2 ชนิดที่มีสูตร AB กับ CD เมื่อ<br />
นอนอิเล็กโทรไลต์ (AB)<br />
ละลายน้าจะรวมกันน้าเกิดการเปลี่ยนแปลงดังนี้<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
O<br />
H<br />
O O<br />
H<br />
O<br />
H H<br />
H<br />
H<br />
O<br />
AB<br />
O C+ O<br />
H D-<br />
<br />
H H H<br />
H<br />
O<br />
O<br />
H H<br />
O H<br />
H<br />
H H O H H<br />
O<br />
H<br />
นอนอิเล็กโทรไลต์ (AB)<br />
อิเล็กโทรไลต์ (CD)<br />
นอนอิเล็กโทรไลต์ (AB)<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
O<br />
O C+ O<br />
H H D-<br />
O<br />
H<br />
H H<br />
O<br />
H<br />
O<br />
ภาพที่ 1 การเป็นอิเล็กโทรไลต์และนอนอิเล็กโทรไลต์ของสาร<br />
กรด-เบส (Acid & Base)<br />
จากภาพ AB เป็นสารนอนอิเล็กโทรไลต์ เพราะ H AB ไม่ละลายน้าและไม่แตกตัวเป็นไอออน<br />
H<br />
CD Hเป็นสารอิเล็กโทรไลต์ เพราะ CD จะแตกตัวได้ O C + และ D - ไอออนซึ่งถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลของน้า<br />
อิเล็กโทรไลต์แก่และอิเล็กโทรไลต์อ่อน<br />
อิเล็กโทรไลต์ (CD)<br />
สารละลายอิเล็กโทรไลต์ต่างๆ น้าไฟฟ้าได้ไม่เท่ากัน เนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนของอิเล็กโทรไลต์ไม่เท่ากัน<br />
อิเล็กโทรไลต์ที่แตกตัวเป็นไอออนได้มากกว่า ก็จะน้าไฟฟ้าได้ดีกว่าอิเล็กโทรไลต์ที่แตกตัวเป็นไอออนได้น้อยกว่า อิเล็กโทร<br />
ไลต์แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้<br />
1. อิเล็กโทรไลต์แก่ (strong electrolyte) หมายถึง สารที่ละลายน้าแล้วแตกตัวเป็นไอออนได้มาก อาจจะ<br />
แตกตัวได้ 100% และน้าไฟฟ้าได้ดีมาก เช่น กรดแก่ และเบสแก่ และเกลือส่วนใหญ่จะแตกตัวได้ 100% เป็นต้น<br />
2. อิเล็กโทรไลต์อ่อน (weak electrolyte) หมายถึง สารที่ละลายน้าแล้วแตกตัวได้บางส่วน น้าไฟฟ้าได้น้อย<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 1
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตารางที่ 1 ตัวอย่างของอิเล็กโทรไลต์แก่ และอิเล็กโทรไลต์อ่อนบางชนิด<br />
เกลือที่ละลายน้าทั้งหมด<br />
อิเล็กโทรไลต์แก่<br />
H 2 SO 4 HNO 3 HCl HBr HClO 4<br />
(น้าไฟฟ้าได้ดี)<br />
NaOH KOH Ca(OH) 2 Ba(OH) 2<br />
อิเล็กโทรไลต์อ่อน<br />
(น้าไฟฟ้าได้ไม่ดี)<br />
CH 3 COOH H 2 CO 3 HNO 2 H 2 SO 3 H 2 S<br />
H 2 C 2 O 4 H 3 BO 3 HClO NH 4 OH HF<br />
ภาพที่ 2 การแตกตัวของกรดแอซิติกในน้า เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์<br />
การทดสอบว่าสารละลายเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ หรือไม่ก็ต้องดูการน้าไฟฟ้าของสารละลาย เราอาจ<br />
ทดสอบโดยใช้เครื่องมือง่ายๆ ดังนี้<br />
1. การทดสอบการน าไฟฟ้าของสารละลาย<br />
สารละลายที่น้าไฟฟ้า ได้แก่ สารละลายของกรด เบส และเกลือ<br />
อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้า 2 ขั้ว ต่อเข้ากับแหล่งให้พลังงานไฟฟ้า (ให้ศักย์ไฟฟ้า)<br />
หลอดไฟ และสวิตซ์ให้ครบวงจรดังภาพ<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 2
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ภาพที่ 3 อุปกรณ์การวัดการน้าไฟฟ้าของ<br />
สารละลายอิเล็กโทรไลต์<br />
วิธีทดสอบ เมื่อกดสวิตซ์ลงเพื่อให้ครบวงจร ถ้าสารละลายในภาชนะเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ หลอดไฟจะสว่างขึ้น<br />
แสดงว่าสารละลายนั้นน้าไฟฟ้าได้<br />
ตัวอย่างผลการทดลองการทดสอบการน้าไฟฟ้า<br />
สารที่ใช้ทดสอบ ผลการทดสอบ<br />
น้าบริสุทธิ์<br />
ไม่น้าไฟฟ้า (หลอดไฟไม่สว่าง)<br />
น้าที่มีน้าตาลละลายอยู่<br />
ไม่น้าไฟฟ้า (หลอดไฟไม่สว่าง)<br />
ยูเรีย (CO(NH 2 ) 2<br />
ไม่น้าไฟฟ้า (หลอดไฟไม่สว่าง)<br />
สารละลายเกลือ NaCl<br />
น้าไฟฟ้า (หลอดไฟสว่าง)<br />
สารละลายเกลือ K 2 SO 4<br />
น้าไฟฟ้า (หลอดไฟสว่าง)<br />
สารละลายกรด HCl<br />
น้าไฟฟ้า (หลอดไฟสว่าง)<br />
สารละลายกรดแอซิติก (CH 3 COOH)<br />
น้าไฟฟ้าน้อย (หลอดไฟสว่างน้อย)<br />
สารละลายเบส NaOH<br />
น้าไฟฟ้า (หลอดไฟสว่าง)<br />
สารละลายเบส NH 4 OH<br />
น้าไฟฟ้า (หลอดไฟสว่าง)<br />
ผลที่ได้อธิบายได้ว่า สารละลายที่ไม่มีไอออนอยู่ เช่น น้าหรือน้าตาลทรายที่ละลายอยู่ในน้าจะมีพันธะแบบ<br />
โคเวเลนต์ ไม่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ จึงไม่น้าไฟฟ้า แต่ NaCl HCl เมื่ออยู่ในน้าจะแตกตัวเป็น Na + , Cl - หรือ H + ,<br />
Cl - ซึ่งเป็นไอออนที่เคลื่อนที่ในสารละลายท้าให้เกิดการน้าไฟฟ้าขึ้นได้<br />
2. การทดสอบสมบัติอื่นๆ ของสารละลาย<br />
1. การทดสอบความเป็นกรด-เบส จากการเปลี่ยนสีของกระดาษลิตมัส<br />
ถ้าสารละลายเป็นกรด จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากน้าเงินเป็นแดง<br />
ถ้าสารละลายเป็นเบส จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากแดงเป็นน้าเงิน<br />
ถ้าสารละลายเป็นเกลือ จะเปลี่ยนหรือ ไม่เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสก็ได้<br />
นอกจากการใช้กระดาษลิตมัส อาจจะใช้อินดิเคเตอร์อื่นๆ เช่น เมทิลเรด ฟีนอล์ฟทาลีน ก็ได้<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 3
2. การทดสอบปฏิกิริยาของกรดและปฏิกิริยาของเบส<br />
ปฏิกิริยาของกรด<br />
ก. ท้าปฏิกิริยากับโลหะ จะได้แก๊สไฮโดรเจน เช่น<br />
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
HCl(aq) + Ca (s) CaCl 2 (aq) + H 2 (g)<br />
H 2 SO 4 (aq) + Mg (g) MgSO 4 (aq) + H 2 (g)<br />
ข. ท้าปฏิกิริยากับโลหะออกไซด์ ได้เกลือกับน้า<br />
2HCl (aq) + Na 2 O (s) 2NaCl (aq) + H 2 O (l)<br />
H 2 SO 4 (aq) + MgO (g) MgSO 4 (aq) + H 2 O (l)<br />
ค. ท้าปฏิกิริยากับคาร์บอเนตได้แก๊ส CO 2 น้า และเกลือ<br />
2HCl (aq) + NaCO 3 (aq) 2NaCl + H 2 O + CO 2<br />
HCl (aq) + NaHCO 3 (aq) NaCl + H 2 O + CO 2<br />
ง. ท้าปฏิกิริยากับเบสได้เกลือกับน้า<br />
2HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l)<br />
CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)<br />
ปฏิกิริยาของเบส<br />
ก. ท้าปฏิกิริยากับโลหะบางชนิด ให้แก๊สไฮโดรเจน<br />
2NaOH (aq) + Zn (s) Na 2 ZnO 2 (aq) + H 2 (g)<br />
6KOH (aq) + 2Al (s) 2K 3 AlO 3 (aq) + 3H 2 (g)<br />
ข. ท้าปฏิกิริยากับเกลือ ได้เป็นเกลือไฮดรอกไซด์ของโลหะที่ไม่ละลายน้า<br />
2NaOH (aq) + MnCl 2 (aq) Mn(OH) 2 (s) + 2NaCl (aq)<br />
2KOH (aq) + CuSO 4 (aq) Cu(OH) 2 (s) + K 2 SO 4 (aq)<br />
ค. ท้าปฏิกิริยากับเกลือแอมโมเนียม เช่น NH 4 Cl ได้แก๊ส NH 3 (g)<br />
NaOH (aq) + NH 4 Cl (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) + NH 3 (g)<br />
KOH (aq) + NH 4 Cl (aq) KCl (aq) + H 2 O (l) + NH 3 (g)<br />
ง. ท้าปฏิกิริยากับกรดได้เกลือกับน้า<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 4
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 2 สารละลายกรดและสารละลายเบส<br />
จากการศึกษาสมบัติของสารละลาย พบว่า สารละลายกรดและสารละลายเบส เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ น้า<br />
ไฟฟ้าได้ เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัส ท้าปฏิกิริยากับโลหะและเกลือ กรดและเบสสามารถแตกตัวเป็นไอออน เมื่อเป็น<br />
สารละลาย เราจะศึกษาต่อไปถึงไอออนในสารละลายกรดและเบส ซึ่งท้าให้สารละลายแสดงสมบัติเฉพาะตัวดังกล่าว<br />
1. ไอออนในสารละลายกรด<br />
ในสารละลายกรดทุกชนิด จะมีไอออนที่เหมือนกันอยู่ส่วนหนึ่งคือ H + หรือ เมื่อรวมกับน้าได้เป็น H 3 O + (ไฮโดร<br />
เนียมไอออน) ท้าให้กรดมีสมบัติเหมือนกัน ตัวอย่างเช่น สารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ซึ่งเกิดจากกรด HCl ละลาย<br />
ในน้า โมเลกุลของ HCl และ น้าต่างก็เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์มีขั้ว ท้าให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างขั้วของ HCl และน้า โดยที่<br />
โปรตอน (H + ) ของ HCl ถูกดึงดูดโดยโมเลกุลของน้าเกิดเป็นไฮโดรเนียมไอออน (H + + H 2 O H 3 O + ) ในบางครั้งเขียน<br />
แทน H 3 O + ด้วย H + โดยเป็นที่เข้าใจว่า H + นั้นจะอยู่รวมกับโมเลกุลของน้าในรูป H 3 O + เสมอ<br />
HCl (g) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + Cl - (aq)<br />
ภาพที่ 4 ไฮโดรเนียมไอออน<br />
ไฮโดรเนียมไอออนในน้าไม่ได้อยู่เป็นไอออนเดียว แต่จะมีน้าหลายโมเลกุลมาล้อมรอบอยู่ด้วย เช่น อาจอยู่ในรูป<br />
ของ H 5 O 2 + , H 7 O 3 + , H 9 O 4 + เป็นต้น<br />
ภาพที่ 5 ไฮโดรเนียมไอออนที่อยู่ในรูป H 9 O + 4 ไอออน<br />
ตัวอย่าง สมการแสดงการแตกตัวเป็นไอออนของกรดในน้า<br />
HNO 3 (l) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + NO - 3 (aq)<br />
H 2 SO 4 (l) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + SO 2- 4 (aq)<br />
CH 3 COOH (l) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + CH 3 COO - (aq)<br />
HClO 4 (l) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + ClO - 4 (aq)<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 5
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
2. ไอออนในสารละลายเบส<br />
ในสารละลายเบสทุกชนิดจะมีไอออนที่เหมือนกันอยู่คือ ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH - ) ซึ่งท้าให้เบสมีสมบัติ<br />
เหมือนกัน และมีสมบัติต่างไปจากกรด ตัวอย่างเช่น เมื่อ NaOH ละลายน้าจะแตกตัวได้ OH - ดังนี้<br />
NaOH (s) <br />
H 2 O Na + (aq) + OH - (aq)<br />
KOH (s) <br />
H 2 O K + (aq) + OH - (aq)<br />
NH 3 (g) + H 2 O (l) NH 4 + (aq) + OH - (aq)<br />
สรุปสมบัติทั่วๆ ไปของสารละลายกรด<br />
1. มีรสเปรี้ยว<br />
2. มีสมบัติในการกัดได้<br />
3. เปลี่ยนสีอินดิเคเตอร์ เช่น กระดาษลิตมัสจากน้าเงินเป็นแดง<br />
4. น้าไฟฟ้าได้<br />
5. ท้าปฏิกิริยากับแมกนีเซียม หรือโลหะบางชนิดได้แก๊ส H 2<br />
Mg (s) + HCl (aq) MgCl 2 (aq) + H 2 (g)<br />
6. ท้าปฏิกิริยากับเบส ได้เกลือกับน้า เรียกว่า ปฏิกิริยาสะเทิน (Neutralization reaction) เช่น<br />
NaOH + HCl NaCl + H 2 O<br />
7. ท้าปฏิกิริยากับเกลือคาร์บอเนต (CO 3 2- ) หรือเกลือไฮโดรเจนคาร์บอเนต (HCO 3 - ) จะได้<br />
เกลือ + น้า + แก๊สคาร์บอนไดซ์ออกไซด์ เช่น<br />
CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + H 2 O + CO 2<br />
2NaHCO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2H 2 O + 2CO 2<br />
8. ท้าปฏิกิริยากับโลหะซัลไฟด์จะได้เกลือและแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ (แก๊สไข่เน่า) เช่น<br />
FeS + 2HCl FeCl 2 + H 2 S<br />
BaS + H 2 SO 4 BaSO 4 (s) + H 2 S<br />
สรุปสมบัติทั่วๆ ไปของสารละลายเบส<br />
1. มีรสฝาด<br />
2. ถูกมือลื่นคล้ายสบู่<br />
3. น้าไฟฟ้าได้<br />
4. ผสมกับไขมันได้สบู่<br />
5. เปลี่ยนสีอินดิเคเตอร์ เช่น กระดาษลิตมัสจากสีแดงเป็นสีน้าเงิน ฟินอล์ฟทาลีนจากไม่มีสีเป็นสีแดง เป็นต้น<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 6
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ประโยชน์ของสารละลายกรดและเบสในชีวิตประจ าวัน<br />
สารละลายกรดและเบสมีบทบาทที่ส้าคัญในชีวิตประจ้าวัน ทั้งมีอยู่ในธรรมชาติและที่สังเคราะห์ขึ้นใช้ประโยชน์<br />
ในด้านต่างๆ เช่น ในด้านอาหาร อุตสาหกรรม การแพทย์ ตัวอย่างเช่น น้าส้มสายชู น้าส้ม น้ามะนาว เหล่านี้ล้วนเป็น<br />
สารละลายกรด น้าส้มสายชู ประกอบด้วยกรดแอซิติก น้าส้มและน้ามะนาวประกอบด้วยกรดซิตริก นอกจากนั้น ก็มีกรด<br />
คาร์บอนิกในน้าโซดา กรดซัลฟิวริกในสารละลายที่อยู่ในแบตเตอรี่ สารละลายเบสที่คุ้นเคยในชีวิตประจ้าวันได้แก่ โซดา<br />
ท้าขนม (Na 2 CO 3 ) เมื่อละลายในน้าจะเป็นเบสมิลด์ออฟแมกนีเซียมหรือ Mg(OH) 2 ใช้เป็นยารักษาโรคในกระเพาะอาหาร<br />
เป็นต้น<br />
ตารางที่ 2 สรุปประโยชน์ของสารละลายกรดและเบสบางชนิด<br />
กรดหรือเบส<br />
ประโยชน์<br />
กรดไฮโดรคลอริก (HCl)<br />
1. ใช้ในอุตสาหกรรมเตรียมสารเคมีต่างๆ<br />
2. ใช้ในการผลิตผงชูรส<br />
3. ใช้ในการถลุงโลหะ<br />
4. ใช้ในห้องปฏิบัติการและในทางการแพทย์<br />
5. ใช้เป็นส่วนประกอบของน้ายาล้างเครื่องสุขภัณฑ์<br />
6. มีในกระเพาะอาหารส้าหรับใช้ในการย่อยโปรตีน<br />
กรดซัลฟิวริก (H 2 SO 4 ) ใช้เป็นสารเริ่มต้นที่ส้าคัญอย่างหนึ่งในอุตสาหกรรมเคมี เช่น การผลิตปุ๋ย เส้นใยสังเคราะห์ ท้า<br />
แบตเตอรี่<br />
กรดไนตริก (HNO 3 ) 1. ใช้ในการผลิตปุ๋ยเคมีและสารเคมี<br />
2. ใช้ในการทดสอบอัลบูมินในปัสสาวะ (อัลบูมินเป็นโปรตีนชนิดหนึ่ง กรดไนตริกจะท้าให้โปรตีน<br />
แข็งตัวและตกตะกอนได้สารสีเหลือง)<br />
กรดคาร์บอนิก (H 2 CO 3 ) เป็นองค์ประกอบส่วนหนึ่งของน้าอัดลมที่เกิดจากการละลายของแก๊ส CO 2 ในน้า<br />
กรดไฮโปคลอรัส (HClO) ใช้เป็นสารฆ่าเชื้อโรคในห้องน้า<br />
กรดโบริก (H 3 BO 3 ) ใช้เป็นสารฆ่าเชื้อโรคและใช้เป็นน้ายาล้างตา<br />
กรดแอซีทิลซาลิซิลิก (C 9 H 8 O 4 ) ใช้ท้ายาแอสไพริน<br />
กรดแอสคอร์บิกหรือวิตามินซี พบในผลไม้ประเภทส้ม ใช้รักษาโรคเลือดออกตามไรฟัน<br />
(C 6 H 8 o 6 )<br />
กรดออกซาลิก (H 2 C 2 O 4 ) ใช้ก้าจัดรอยเปื้อนสนิม<br />
แคลเซียมไฮดรอกไซด์ (Ca(OH) 2 ) 1. ใช้แก้ดินเปรี้ยว<br />
2. สารละลายแคลเซียมไฮดรอกไซด์ใช้ลดกรดในกระเพราะอาหาร<br />
มิลค์ออฟแมกนีเซียม (Mg(OH) 2 ) 1. ใช้เป็นยาลดกรดในกระเพาะ<br />
2. แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ผสมน้าในลักษณะสารแขวนลอย ใช้เป็นยาขับถ่าย<br />
แอมโมเนีย (NH 3 ) 1. ใช้เป็นส่วนผสมของน้ายาล้างกระจกและในน้ายาปรับผ้านุ่ม<br />
2. สารละลายแอมโมเนีย-แอมโมเนียมคาร์บอเนต ใช้ดมแก้ลม<br />
โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 1. ใช้ในการท้าสบู่<br />
2. ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตผงชูรส<br />
3. ใช้ก้าจัดไขมันหรือสารอินทรีย์ จึงนิยมใช้ล้างท่อระบายน้าที่อุดตัน<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 7
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 3 ทฤษฎีกรด-เบส<br />
ในการที่จะให้นิยามของกรด-เบส และในการจ้าแนกสารต่างๆ ว่าเป็นกรดหรือเบสนั้น นักวิทยาศาสตร์ ได้ศึกษา<br />
ตั้งทฤษฎีกรด-เบส ขึ้นหลายทฤษฎีด้วยกัน ทฤษฎีกรด-เบสที่ส้าคัญมีดังนี้<br />
1. ทฤษฎีกรด-เบสของอาร์เรเนียส<br />
อาร์เรเนียส เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน ได้ตั้งทฤษฎีกรด-เบส ในปี ค.ศ. 1887 (พ.ศ. 2430) อาร์เรเนียส<br />
ศึกษาสารที่ละลายน้า (Aqueous solution) และการน้าไฟฟ้าของสารละลายนั้น เขาพบว่าสารอิเล็กโทรไลต์จะแตกตัว<br />
เป็นไอออน เมื่อละลายอยู่ในน้า และให้นิยามกรดไว้ว่า<br />
“กรด คือ สารที่เมื่อละลายน้าแล้วแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน” เช่น<br />
HCl (g) <br />
H 2 O H + (aq) + Cl - (aq)<br />
HClO 4 (l) <br />
H 2 O H + (aq) + ClO - 4 (aq)<br />
CH 3 COOH (l) <br />
H 2 O H + (aq) + CH 3 COO - (aq)<br />
H 2 SO 4 (l) <br />
H 2 O H + (aq) + SO 2- 4 (aq)<br />
H 2 CO 3 (l) <br />
H 2 O H + (aq) + HCO - 3 (aq)<br />
“เบสคือ สารที่ละลายน้าแล้วแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน” เช่น<br />
NaOH (s) <br />
H 2 O Na + (aq) + OH - (aq)<br />
Ca(OH) 2 (s) <br />
H 2 O Ca 2+ (aq) + 2OH - (aq)<br />
KOH (s) <br />
H 2 O K + (aq) + OH - (aq)<br />
NH 4 OH (l) <br />
H 2 O NH + 4 (aq) + OH - (aq)<br />
ข้อจ ากัดของทฤษฎีกรด-เบส อาร์เรเนียส<br />
* ทฤษฎีกรด-เบส อาร์เรเนียส จะเน้นเฉพาะการแตกตัวในน้า ให้เป็น H + และ OH - ไม่รวมถึงตัวท้าละลายอื่นๆ<br />
ท้าให้อธิบายความเป็นกรด-เบสได้จ้ากัด<br />
* สารที่จะเป็นกรดได้ต้องมี H + อยู่ในโมเลกุล และสารที่จะเป็นเบสได้ก็ต้องมี OH - อยู่ในโมเลกุล<br />
2. ทฤษฎีกรด-เบส ของเบรินสเตต-เลารี<br />
โจฮันส์ นิโคลัส เบรินสเตต นักเคมีชาวเดนมาร์ก และ โทมัส มาร์ติน ลาวรี นักเคมีชาวอังกฤษ ได้ศึกษาการให้<br />
และรับโปรตอนของสาร เพื่อใช้ในการอธิบายและจ้าแนกกรด-เบสได้กว้างขึ้น และได้ตั้งทฤษฎีกรด-เบสขึ้นในปี<br />
ค.ศ.1923 (พ.ศ.2466)<br />
กรด คือ สารที่สามารถให้โปรตอนกับสารอื่นๆ ได้ (Proton donor)<br />
เบส คือ สารที่สามารถรับโปรตอนจากสารอื่นได้ (Proton acceptor)<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 8
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
พิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้<br />
1. ให้ H +<br />
HCN + H 2 O H 3 O + + Cl -<br />
รับ H +<br />
HCl เป็นสารที่ให้โปรตอน (H + ) ดังนั้น HCl จึงเป็นกรด<br />
H 2 O เป็นสารที่รับโปรตอน (H + ) ดังนั้น H 2 O จึงเป็นเบส<br />
2. ให้ H +<br />
+ H 2 O H 3 O + + NH 3<br />
รับ H +<br />
+<br />
NH 4 เป็นสารที่ให้โปรตอน (H + ) ดังนั้น NH + 4 จึงเป็นกรด<br />
H 2 O เป็นสารที่รับโปรตอน (H + ) ดังนั้น H 2 O จึงเป็นเบส<br />
NH 4<br />
+<br />
3. ให้ H +<br />
+<br />
H 2 O + NH 3 NH 4 + OH -<br />
รับ H +<br />
H 2 O เป็นสารที่ให้โปรตอน (H + ) ดังนั้น H 2 O จึงเป็นกรด<br />
NH 3 เป็นสารที่รับโปรตอน (H + ) ดังนั้น NH 3 จึงเป็นเบส<br />
จากปฏิกิริยาทั้ง 3 ปฏิกิริยา จะมีสารที่ให้และรับโปรตอนในแต่ละปฏิกิริยา และมี H 3 O + และ OH - เกิดขึ้น แต่<br />
บางปฏิกิริยาอาจจะไม่มีสารทั้งสองชนิดนี้เลย ทฤษฎีนี้ก็ยังคงอธิบายได้ เช่น<br />
4. ให้ H +<br />
NH 4<br />
+<br />
NH + 4 เป็นกรด<br />
-<br />
NH 2 เป็นเบส<br />
+ NH 2<br />
-<br />
รับ H +<br />
NH 3 + NH 3<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 9
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ลองท าสิครับ<br />
5.<br />
6.<br />
H 2 O + CN - HCN + OH -<br />
HS - + H 2 O H 3 O + + S 2-<br />
7.<br />
H 2 O + CO 2- HCO 3<br />
-<br />
+ OH –<br />
8.<br />
HCl + HCO 3<br />
-<br />
H 2 CO 3 + Cl -<br />
ข้อจ ากัดของทฤษฎีกรด-เบสของเบรินสเตต-ลาวรี<br />
ทฤษฎีกรด-เบสของเบรินสเตต-ลาวรี ใช้อธิบายสมบัติของกรด-เบส ได้กว้างกว่าทฤษฎีของอาร์เรเนียส แต่ยังมี<br />
ข้อจ้ากัดคือ สารที่จะท้าหน้าที่เป็นกรดจะต้องมีโปรตอนอยู่ในสารนั้น<br />
สารที่เป็นได้ทั้งกรดและเบส (Amphoteric)<br />
สารบางตัวท้าหน้าที่เป็นทั้งกรด เมื่อท้าปฏิกิริยากับสารตัวหนึ่ง และท้าหน้าที่เป็นเบส เมื่อท้าปฏิกิริยากับอีกสาร<br />
หนึ่ง นั่นคือเป็นได้ทั้งกรดและเบส สารที่มีลักษณะนี้เรียกว่า สารแอมโฟเทอริก(Amphoteric) เช่น H 2 O , HCO 3 - เป็นต้น<br />
กรณีของ H 2 O<br />
ให้ H +<br />
+<br />
H 2 O + NH 3 NH 4<br />
กรด เบส รับ H +<br />
+ OH –<br />
ให้ H +<br />
+<br />
NH 4 + H 2 O H 3 O + + NH 3<br />
กรด เบส รับ H +<br />
ในกรณีนี้ H 2 O เป็นกรดเมื่อท้าปฏิกิริยากับ NH 3 และเป็นเบสเมื่อท้าปฏิกิริยากับ NH 4<br />
+<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 10
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
กรณีของ HCO 3<br />
-<br />
ให้ H +<br />
-<br />
HCl + HCO 3<br />
กรด เบส รับ H +<br />
H 2 CO 3 + Cl –<br />
ให้ H +<br />
-<br />
HCO 3 + OH - H 2 O +<br />
2–<br />
CO 3<br />
กรด เบส รับ H +<br />
-<br />
ในกรณีนี้ HCO 3 เป็นเบสเมื่อท้าปฏิกิริยากับ HCl และเป็นกรดเมื่อท้าปฏิกิริยากับ OH -<br />
ดังนั้นอาจจะสรุปได้ว่า สารที่เป็นแอมโฟเทอริก ถ้าท้าปฏิกิริยากับสารที่ให้โปรตอนได้ดีกว่า ตัวมันเองจะรับ<br />
โปรตอน (ท้าหน้าที่เป็นเบส) แต่ถ้าไปท้าปฏิกิริยากับสารที่ให้โปรตอนได้ไม่ดี ตัวมันเองจะเป็นตัวให้โปรตอนกับสารนั้น<br />
(ท้าหน้าเป็นกรด)<br />
3. ทฤษฎีกรด-เบสของลิวอีส<br />
ในปี ค.ศ. 1923 (พ.ศ. 2466) ลิวอีสได้เสนอนิยามของกรดและเบสดังนี้<br />
กรด คือ สารที่สามารถรับอิเล็กตรอนคู่ จากเบส แล้วเกิดพันธะโคเวเลนต์<br />
เบส คือ สารที่สามารถให้อิเล็กตรอนคู่ในการเกิดพันธะโคเวเลนต์<br />
ปฏิกิริยาระหว่างกรด-เบส ตามทฤษฎีนี้ อธิบายในเทอมที่มีการใช้อิเล็กตรอนคู่ร่วมกัน กรดรับอิเล็กตรอน<br />
เรียกว่าเป็น Electrophile และเบสให้อิเล็กตรอนเรียกว่าเป็น Nucleophile และตามทฤษฎีนี้สารที่เป็นเบสต้องมี<br />
อิเล็กตรอนคู่อิสระ เช่น<br />
F<br />
F B<br />
F<br />
กรด<br />
+<br />
NH3<br />
เบส<br />
เบส<br />
ในกรณีนี้ NH 3 เป็นเบส มีอิเล็กตรอนคู่ 1 คู่ จะให้อิเล็กตรอนคู่กับกรดในการเกิดพันธะโคเวเลนต์ และ BF 3 รับ<br />
อิเล็กตรอนจาก NH 3 , BF 3 จึงเป็นกรด<br />
ทฤษฎีของลิวอิสนี้มีข้อดีคือ สามารถจ้าแนกกรด-เบส ที่ไม่มีทั้ง H หรือ OH - ในสารนั้น และแม้ว่าสารนั้นไม่ได้อยู่<br />
ในรูปสารละลาย แต่อยู่ในสถานะแก๊สก็สามารถใช้ทฤษฎีลิวอิสอธิบายความเป็นกรดเบสได้<br />
F<br />
F<br />
F<br />
B<br />
NH3<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 11
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างอื่นๆ เช่น<br />
Cl<br />
CH3 Cl CH3<br />
Cl Al + O Cl Al<br />
- +<br />
O<br />
CH<br />
Cl<br />
3 Cl<br />
CH3<br />
กรด เบส เบส<br />
SnCl4 + Cl - 2 SnCl6 2-<br />
กรด<br />
เบส<br />
Ag+ + 2 NH3<br />
[H3N Ag NH3] +<br />
กรด<br />
กรด<br />
เบส<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 12
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 4 คู่กรด-เบส<br />
จากปฏิกิริยาของกรดกับเบสที่กล่าวถึงแล้ว ตามทฤษฎีของเบรินสเตต-ลาวรี จะเห็นว่าในปฏิกิริยาหนึ่งๆ อาจจะ<br />
จัดคู่กรด-เบสได้ 2 คู่ด้วยกัน ตัวอย่างเช่น<br />
คู่กรด – เบส 2<br />
+ H 2 O H 3 O + + NH 3<br />
กรด 1 เบส 2 กรด 2 เบส 1<br />
NH 4<br />
+<br />
คู่กรด – เบส 1<br />
ปฏิกิริยาตัวอย่างนี้ ปฏิกิริยาไปข้างหน้า NH 4 + ท้าหน้าที่เป็นกรด เพราะให้ H + กับ H 2 O แล้วได้เป็น NH 3 และ<br />
H 2 O รับ H + ท้าหน้าที่เป็นเบส ส่วนปฏิกิริยาย้อนกลับ H 3 O + เป็นกรด เพราะให้ H + กับ NH 3 ซึ่งเป็นเบส แล้วได้ H 2 O<br />
และ NH 4 + ตามล้าดับ<br />
เรียก NH 4 + ว่าคู่กรดของ NH 3 (เบส)<br />
H 2 O ว่าคู่เบสของ H 3 O + (กรด)<br />
NH 3 ว่าคู่เบสของ NH 4<br />
+<br />
H 3 O + ว่าคู่กรดของ H 2 O<br />
จะเห็นได้ว่า คู่กรด-เบสนั้นจะมีจ้านวนโปรตอน (H) ต่างกัน 1 ตัว หรืออาจกล่าวได้ว่า จ้านวนโปรตอนของคู่<br />
กรด จะมากกว่าโปรตอนคู่เบสอยู่ 1 ตัวเสมอ<br />
ตัวอย่างอื่นๆ ของปฏิกิริยาคู่กรด-เบส<br />
1. NH 3 (aq) + H 2 O (l) OH – (aq) + NH 4 + (aq)<br />
2. CH 3 COO - (aq) + H 2 O (l) OH – (aq) + CH 3 COOH (aq)<br />
3. H 2 S (aq) + H 2 O (l) HS – (aq) + H 3 O + (aq)<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 13
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 1 ให้เขียนคู่กรด-เบสของสารต่อไปนี้<br />
วิธีท า<br />
ก. คู่เบสของ H 2 O และ HNO 3<br />
ข. คู่กรดของ SO 4<br />
2-<br />
และ C 2 H 3 O 2<br />
-<br />
ก. คู่เบสของ H 2 O และ HNO 3 คือ OH - -<br />
และ NO 3 ตามล้าดับ<br />
2-<br />
-<br />
-<br />
ข. คู่กรดของ SO 4 และ C 2 H 3 O 2 คือ HSO 4 และ HC 2 H 3 O 2 ตามล้าดับ<br />
ตัวอย่างที่ 2 สารคู่ใดต่อไปนี้ ข้อใดเป็นคู่กรด - เบสกันบ้าง<br />
ก. H 2 O - OH - ง. NH + 4 - NH 3<br />
ข. H 3 O + - OH - 2<br />
จ. H 2 CO 3 - CO 3<br />
-<br />
ค. H 2 PO 4<br />
2-<br />
- HPO 4<br />
วิธีท า ข้อ ก ค และ ง เป็นคู่กรดเบสกัน ข้อ ข. และ จ ไม่เป็นคู่กรดเบสกัน<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 14
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 5 ความแรงของกรดและเบส<br />
การเปรียบเทียบความแรงของกรดและเบส อาจจะพิจารณาได้ดังนี้<br />
1. ดูจากการแตกตัวของกรด<br />
กรดที่มีการแตกตัวมาก มีความเป็นกรดมาก กรดและเบสที่แตกตัวได้ 100% จะเรียกว่ากรดแก่ และเบสแก่<br />
ตามล้าดับ ซึ่งสามารถน้าไฟฟ้าได้ดี แต่ถ้ากรดและเบสนั้นแตกตัวได้เพียงบางส่วนก็จะเรียกว่า กรดอ่อน หรือเบสอ่อน<br />
ตามล้าดับ ซึ่งการน้าไฟฟ้าจะไม่ดี<br />
ส้าหรับการพิจารณาค่าการแตกตัวของกรดและเบสนั้น นอกจากจะคิดจากเปอร์เซ็นต์การแตกตัว หรืออาจจะดู<br />
ได้จากค่าคงที่สมดุลของการแตกตัวของกรดหรือเบส (K a หรือ K b ) เช่น<br />
สารละลายกรด 4 ชนิด มีค่าคงที่ของการแตกตัวของกรดเป็นดังนี้<br />
HClO 2 K a = 1.1 x 10 -2<br />
HF K a = 6.8 x 10 -4<br />
CH 3 COOH K a = 1.8 x 10 -5<br />
H 2 CO 3 K a = 4.4 x 10 -7<br />
ความแรงของกรดเรียงล้าดับจากมากไปหาน้อยตามค่า K a ได้ดังนี้<br />
HClO 2 > HF > CH 3 COOH > H 2 CO 3<br />
ในท้านองเดียวกัน ความแรงของเบส ก็พิจารณาจากค่า K b กล่าวคือ ถ้ามีค่า K b มาก มีความเป็นเบสมากกว่า<br />
K b น้อย เช่น<br />
NH 3 K b = 1.76 x 10 -5<br />
N 2 H 4 K b = 9.5 x 10 -7<br />
C 6 H 5 NH 2 K b = 4.3 x 10 -10<br />
ความเป็นเบส NH 3 > N 2 H 4 > C 6 H 5 NH 2<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 15
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
2. ดูจากความสามารถในการให้และรับโปรตอน<br />
กรดแก่ ได้แก่ กรดที่ให้โปรตอนได้มาก กรดอ่อน ได้แก่ กรดที่ให้โปรตอนได้น้อย<br />
เบสแก่ ได้แก่ เบสที่รับโปรตอนได้มาก เบสอ่อน ได้แก่ เบสที่รับโปรตอนได้น้อย<br />
โดยมีข้อสังเกตเกี่ยวกับคู่กรด-เบส ดังนี้<br />
ถ้ากรดเป็นกรดแก่ คู่เบสจะเป็นเบสอ่อน เช่น<br />
HCl (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + Cl - (aq)<br />
กรดแก่<br />
เบสอ่อน<br />
ถ้ากรดเป็นกรดอ่อน คู่เบสจะเป็นเบสแก่ เช่น<br />
HS - (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + S 2- (aq)<br />
กรดอ่อน<br />
เบสแก่<br />
ถ้าเบสเป็นเบสแก่ คู่กรดจะเป็น กรดอ่อน เช่น<br />
H 3 O + (aq) + S 2- (aq) HS - (aq) + H 2 O (l)<br />
เบสแก่ กรดอ่อน<br />
ถ้าเบสเป็นเบสอ่อน คู่กรดจะเป็น กรดแก่ เช่น<br />
Cl - (aq) + H 3 O + (aq) HCl (aq) + H 2 O (l)<br />
เบสอ่อน<br />
กรดแก่<br />
ตารางที่ 1 ล้าดับความแรงของกรดและเบสตัวอย่างตามทฤษฎีของเบรินสเตต-ลาวรี<br />
คู่กรด คู่เบส<br />
กรดเปอร์คลอริก<br />
กรดไฮโดรไอโอดิก<br />
กรดไฮโดรโบรมิก<br />
กรดไฮโดรคลอริก<br />
กรดไนตริก<br />
กรดซัลฟิวริก<br />
ไฮโดรเนียมไอออน<br />
ไฮโดรเจนซัลเฟตไอออน<br />
กรดไนตรัส<br />
กรดแอซิติก<br />
กรดคาร์บอนิก<br />
แอมโมเนียมไอออน<br />
ไบคาร์บอเนตไอออน<br />
น้า<br />
เมทานอล<br />
แอมโมเนีย<br />
HClO 4<br />
HI<br />
HBr<br />
HCl<br />
HNO 3<br />
H 2 SO 4<br />
H 3 O +<br />
-<br />
HSO 4<br />
HNO 2<br />
CH 3 COOH<br />
H 2 CO 3<br />
+<br />
NH 4<br />
-<br />
HCO 3<br />
H 2 O<br />
CH 3 OH<br />
NH 3<br />
เปอร์คลอเรตไอออน<br />
ไอโอไดด์ไอออน<br />
โบรไมด์ไอออน<br />
คลอไรด์ไอออน<br />
ไนเตรตไอออน<br />
ไฮโดรเจนซัลเฟตไอออน<br />
น้า<br />
ซัลเฟตไอออน<br />
ไนตรัสไอออน<br />
แอซิเตตไอออน<br />
ไบคาร์บอเนตไอออน<br />
แอมโมเนีย<br />
คาร์บอเนตไอออน<br />
ไฮดรอกไซด์ไอออน<br />
เมทออกไซด์ไอออน<br />
เอไมด์ไอออน<br />
-<br />
ClO 4<br />
I -<br />
Br -<br />
Cl -<br />
-<br />
NO 3<br />
-<br />
HSO 4<br />
H 2 O<br />
2-<br />
SO 4<br />
-<br />
NO 2<br />
CH 3 COO -<br />
-<br />
HCO 3<br />
NH 3<br />
2-<br />
CO 3<br />
OH -<br />
CH 3 O -<br />
-<br />
NH 2<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 16
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
3. ดูจากการเรียงล าดับในตารางธาตุ<br />
การพิจารณาความแรงของกรดและเบสดูจากการเรียงล้าดับของธาตุที่อยู่ในกรดนั้น ตามตารางธาตุ ซึ่งแบ่งออก<br />
ได้เป็น<br />
3.1 กรดออกซี หมายถึง กรดที่ประกอบด้วย H, O และธาตุอื่นอีก เช่น<br />
HNO 3 H 3 PO 4 H 3 AsO 4 HClO 4 ถ้าจ้านวนอะตอมออกซิเจนเท่ากัน ความแรง<br />
ของกรดเรียงล้าดับดังนี้<br />
ดังนั้น H 2 SO 4 > H 2 SeO 4 , H 3 PO 4 > H 3 AsO 4<br />
3.2 กรดที่ไม่มีออกซิเจน เช่น HCl, HBr, HF, และ HI ความแรงของกรดแรงล้าดับดังนี้<br />
HI > HBr > HCl > HF<br />
H 2 S > H 2 O<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 17
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 6 การแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่<br />
การแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่ จะแตกตัวได้หมด 100% หมายถึง การแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่ เป็น<br />
ไอออนได้หมดในตัวท้าละลายซึ่งส่วนใหญ่เป็นน้า เช่น การแตกตัวของกรด HCl จะได้ H + หรือ H 3 O + และ Cl - ไม่มี HCl<br />
เหลืออยู่ หรือการแตกตัวของเบส เช่น NaOH ได้ Na + และ OH - ไม่มี NaOH เหลืออยู่<br />
การแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่นั้น เขียนแทนด้วยลูกศร ซึ่งแสดงการเปลี่ยนแปลงไปข้างหน้าเพียง<br />
อย่างเดียว เช่น<br />
HCl (aq) H + (aq) + Cl - (aq)<br />
1 โมล 1 โมล 1 โมล<br />
[HCl] = [H + ] = [Cl - ] = 1 โมล/ลิตร<br />
HClO 4 (aq) H + (aq) + ClO - 4 (aq)<br />
0.5 โมล 0.5 โมล 0.5 โมล<br />
NaOH (aq) Na + (aq) + OH - (aq)<br />
0.1 โมล 0.1 โมล 0.1 โมล<br />
การค านวณเกี่ยวกับการแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่<br />
ตัวอย่างที่ 1 จงค้านวณหา [H 3 O + ] , [NO - 3 ] ในสารละลาย 0.015 M HNO 3<br />
วิธีท า<br />
HNO 3 + H 2 O H 3 O + -<br />
+ NO 3<br />
0.015 0.015 0.015 mol<br />
เพราะฉะนั้น [H 3 O + ] = [NO - 3 ] = 0.015 mol/dm 3<br />
ตัวอย่างที่ 2 ถ้า KOH 0.1mol ละลายน้าและสารละลายมีปริมาตร 2 dm 3 ในสารละลายจะมีไอออนใดบ้างอย่างละกี่<br />
mol/dm 3<br />
วิธีท า<br />
KOH (s) <br />
2 K + (aq) + OH - (aq)<br />
0.1 0.1 0.1 mol / 2 dm 3<br />
0.05 0.05 0.05 mol /dm 3<br />
สารละลาย KOH 2 dm 3 มี KOH 0.1 mol<br />
สารละลาย KOH 1 dm 3 มี KOH 0.1 / 2 = 0.05 mol/dm 3<br />
ดังนั้น KOH จะแตกตัวให้ K + และ OH - อย่างละ 0.05 mol/dm 3<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 18
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 3 สารละลายกรดแก่ (HA) 250 cm 3 มีปริมาณ H 3 O + ไอออน 0.05 mol สารละลายนี้มีความเข้มข้นเท่าใด<br />
ถ้าเติมกรดนี้ลงไปอีก 0.2 mol โดยที่สารละลายมีปริมาตรคงเดิม สารละลายที่ได้จะมีความเข้มข้นเท่าใด<br />
วิธีท า<br />
HA <br />
H 2 O H 3 O + (aq) + A - (aq)<br />
0.05 0.05 0.05 mol / 250 cm 3<br />
สารละลาย HA 250 cm 3 มี HA 0.05 mol<br />
สารละลาย HA 1000 cm 3 มี HA =<br />
0.05x1000<br />
250<br />
เพราะฉะนั้นสารละลายที่ได้มีความเข้มข้น 0.20 mol/dm 3<br />
ถ้าเติมกรดอีก 0.2 mol<br />
สารละลายมี HA รวมทั้งหมด = 0.05 + 0.2 = 0.25 mol<br />
สารละลาย HA 250 cm 3 มี HA 0.25 mol<br />
สารละลาย HA 1000 cm 3 มี HA =<br />
0.25x1000<br />
250<br />
เพราะฉะนั้นสารละลายที่ได้มีความเข้มข้น 1.00 mol/dm 3<br />
= 0.20 mol<br />
= 1.00 mol<br />
ตัวอย่างที่ 4 จงหาความเข้มข้นของ OH - ที่เกิดจากการเอา NaOH 10.0 กรัม ละลายในน้าท้าเป็นสารละลาย 0.2 dm 3<br />
(Na = 23, O = 16, H = 1)<br />
วิธีท า<br />
10<br />
จ้านวนโมลของ NaOH = 40<br />
= 0.25 mol<br />
สารละลาย 0.2 dm 3 มีเนื้อของ NaOH = 0.25 mol<br />
สารละลาย 1 dm 3 มี NaOH =<br />
เพราะฉะนั้นสารละลายมีความเข้มข้น 1.25 mol/dm 3<br />
และปฏิกิริยาการแตกตัวของ NaOH เป็นดังนี้<br />
NaOH (aq) Na + (aq) + OH - (aq)<br />
1.25 mol 1.25 mol 1.25 mol<br />
เพราะฉะนั้นความเข้มข้นของ OH - = 1.25 mol/dm 3<br />
0.25x1<br />
0.2<br />
= 1.25 mol/dm 3<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 19
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 7 การแตกตัวของกรดอ่อน<br />
สารละลายกรดอ่อน เช่น กรดแอซีติก (CH 3 COOH) เมื่อละลายน้า จะน้าไฟฟ้าได้ไม่ดี ทั้งนี้ เพราะกรดแอซีติก<br />
แตกตัวเป็นไอออนได้เพียงบางส่วน เขียนแทนโดยสมการจะใช้ลูกศร เพื่อชี้ว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นทั้งปฏิกิริยาไป<br />
ข้างหน้าและปฏิกิริยาย้อนกลับ และอยู่ในภาวะสมดุลกัน เช่น<br />
CH 3 COOH (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + CH 3 COO - (aq)<br />
ปริมาณการแตกตัวของกรดอ่อน นิยมบอกเป็นร้อยละ เช่น กรด HA แตกตัวได้ร้อยละ 10 ในน้า หมายความว่า<br />
กรด HA 1 โมล เมื่อละลายน้า จะแตกตัวให้ H + เพียง 0.10 โมล<br />
จ้านวนโมลของกรดที่แตกตัว<br />
เปอร์เซ็นต์การแตกตัวของกรดอ่อน = x 100<br />
จ้านวนโมลของกรดทั้งหมด<br />
การแตกตัวของกรดอ่อนชนิดเดียวกัน จะเพิ่มขึ้นเมื่อสารละลายมีความเจือจางมากขึ้น เช่น กรดแอซีติก<br />
CH 3 COOH ความเข้มข้นต่างกันจะมีเปอร์เซ็นต์การแตกตัวต่างกัน ดังนี้<br />
CH 3 COOH 1.0 M แตกตัวได้ 0.42 %<br />
CH 3 COOH 0.10 M แตกตัวได้ 1.30 %<br />
CH 3 COOH 0.010 M แตกตัวได้ 4.20 %<br />
การแตกตัวของกรดมอนอโปรติก (monoprotic acid dissociation) กรดมอนอโปรติก คือ กรดที่แตกตัว<br />
ให้ H + ได้เพียง 1 ตัว เช่น HCOOH และ CH 3 COOH<br />
HCOOH (aq) H + (aq) + HCOO - (aq)<br />
CH 3 COOH (aq) H + (aq) + CH 3 COO - (aq)<br />
การแตกตัวของกรดพอลิโปรติก (polyprotic acid dissociation)<br />
กรดพอลิโปรติก หมายถึง กรดที่มีโปรตอนมากกว่า 1 ตัว และสามารถแตกตัวให้ H + ได้มากกว่า 1 ตัว ถ้าแตก<br />
ตัวได้ H + 2 ตัว เรียกว่า กรดไดโปรติก เช่น H 2 CO 3 , H 2 S , H 2 C 2 O 4 เป็นต้น<br />
H 2 S H + + HS -<br />
HS - H + + S 2-<br />
H 2 CO 3 H + -<br />
+ HCO 3<br />
-<br />
HCO 3 H + 2-<br />
+ CO 3<br />
กรดที่แตกตัวให้ H + ได้ 3 ตัว เรียกว่า กรดไตรโปรติก เช่น H 3 PO 4 , H 3 PO 3<br />
H 3 PO 3 H + -<br />
+ H 2 PO 4<br />
-<br />
H 2 PO 4 H + 2-<br />
+ HPO 4<br />
HPO 4<br />
2-<br />
H + + PO 4<br />
3-<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 20
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ค่าคงที่สมดุลของกรดอ่อน (K a )<br />
กรดอ่อนแตกตัวได้เพียงบางส่วน ปฏิกิริยาการแตกตัวไปข้างหน้า และปฏิกิริยาย้อนกลับเกิดขึ้นได้พร้อมกัน<br />
และปฏิกิริยาการแตกตัวของกรดอ่อนนี้จะอยู่ในภาวะสมดุล ค่าคงที่สมดุลนี้จะหาได้ดังนี้<br />
HA + H 2 O H 3 O + + A -<br />
K =<br />
[H 3 O + ][A - ]<br />
[HA][H 2 O]<br />
K คือค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยา และถือว่า [H 2 O] มีค่าคงที่ ดังนั้นจะได้ว่า<br />
K[H 2 O] = K a =<br />
[H 3 O + ][A - ]<br />
[HA]<br />
K a คือ ค่าคงที่สมดุลของกรดอ่อน (HA)<br />
ค่าคงที่สมดุลของกรดนี้ใช้เปรียบเทียบความแรงของกรดได้ ถ้าค่า K a มีค่ามากแสดงว่ากรดมีความแรงมาก แตก<br />
ตัวได้ดี ถ้าค่า K a น้อยแสดงว่ากรดแตกตัวได้น้อย มีความแรงน้อย ส้าหรับกรดที่แตกตัวได้ 100% จะไม่มีค่า K a<br />
ตัวอย่างค่า K a<br />
HF (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + F - (aq)<br />
[H<br />
K a = 3 O + ][F - ]<br />
= 6.7 x 10 -4<br />
[HF]<br />
CH 3 COOH (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + CH 3 COO - (aq)<br />
[H<br />
K a = 3 O + ][CH 3 COO - ]<br />
= 1.74 x 10 -5<br />
[CH 3 COOH]<br />
HCN (aq) + + H 2 O (l)<br />
H 3 O + (aq) + CN - (aq)<br />
[H<br />
K a = 3 O + ][CN - ]<br />
= 4.0 x 10 -10<br />
[HCN]<br />
ถ้าเปรียบเทียบความแรงของกรดโดยใช้ K a<br />
K a (HF) > K a (CH 3 COOH) > K a (HCN)<br />
เพราะฉะนั้นความแรงของกรด HF > CH 3 COOH > HCN<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 21
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
กรณีกรดไดโปรติก<br />
มีสูตรทั่วไปเป็น H 2 A แตกตัวได้ 2 ขั้น ดังนี้<br />
ขั้นที่ 1 H 2 A (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + HA - (aq)<br />
[H<br />
K a1 =<br />
3 O + ][HA - ]<br />
[H 2 A]<br />
ขั้นที่ 2 HA - (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + A 2- (aq)<br />
โดย K a1 > K a2<br />
K a2 =<br />
[H 3 O + ][A 2- ]<br />
[HA - ]<br />
ตัวอย่างเช่น H 2 S , H 2 CO 3<br />
H 2 S (aq) + H 2 O (l)<br />
H 3 O + (aq) + HS - (aq)<br />
[H<br />
K a1 = 3 O + ][HS - ]<br />
= 1.1 x 10 -7<br />
[H 2 S]<br />
HS - (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + S 2- (aq)<br />
[H<br />
K a2 = 3 O + ][S 2- ]<br />
= 1.10 x 10 -14<br />
[HS - ]<br />
จะเห็นว่าค่า K a1 > K a2<br />
หมายความว่า H 2 S แตกตัวได้มากกว่า HS -<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 22
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
กรณีกรดไตรโปรติก<br />
มีสูตรทั่วไปเป็น H 3 A จะแตกตัวได้ 3 ขั้นตอน คือ<br />
ขั้นที่ 1 H 3 A (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + H 2 A - (aq)<br />
K a1 =<br />
[H 3 O + ][H 2 A - ]<br />
[H 3 A]<br />
ขั้นที่ 2 H 2 A - (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + HA 2- (aq)<br />
K a2 =<br />
[H 3 O + ][HA 2- ]<br />
[H 2 A - ]<br />
ขั้นที่ 3 HA 2- (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + A 3- (aq)<br />
K a3 =<br />
[H 3 O + ][A 3- ]<br />
[HA 2- ]<br />
โดย<br />
K a1 > K a2 > K a3<br />
ตัวอย่างเช่น H 3 PO 4<br />
H 3 PO 4 (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + H 2 PO - 4 (aq)<br />
[H<br />
K a1 = 3 O + ][H 2 PO - 4 ]<br />
= 5.9 x 10 -3<br />
[H 3 PO 4 ]<br />
H 2 PO 4 - (aq) + H 2 O (l)<br />
H 3 O + (aq) + HPO 4 2- (aq)<br />
[H<br />
K a2 = 3 O + ][HPO 2- 4 ]<br />
= 6.2 x 10 -8<br />
[H 2 PO4 - ]<br />
HPO 4 2- (aq) + H 2 O (l)<br />
H 3 O + (aq) + PO 4 3- (aq)<br />
K a3 = [H 3 O + ][PO 3- 4 ]<br />
= 4.8 x 10 -13<br />
[HPO - 4 ]<br />
โดย K a1 > K a2 > K a3 การแตกตัวของกรด H 3 PO 4 > H 2 PO 4<br />
-<br />
> HPO 4<br />
2-<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 23
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
การค านวณเกี่ยวกับกรดอ่อน<br />
ตัวอย่างที่ 5 จงค้านวณเปอร์เซ็นต์การแตกตัวของกรด HA 1 mol/dm 3 ซึ่งมี H 3 O + 0.05 mol/dm 3<br />
วิธีท า HA (aq) + H 2 O (l) H 3 O + + A - (aq)<br />
เริ่มต้น 1 0 0<br />
ภาวะสมดุล 1 - 0.05 0.05 0.05 mol/dm 3<br />
จ้านวนโมลของกรดที่แตกตัว<br />
เปอร์เซ็นต์การแตกตัวของกรดอ่อน = x 100<br />
จ้านวนโมลของกรดทั้งหมด<br />
=<br />
0.05<br />
1<br />
x 100 = 5.0 %<br />
ตัวอย่างที่ 6 สารละลายกรด HA มีค่า K a เป็น 6.8 x 10 -4 สารละลายกรดนี้มีความเข้มข้น 1 mol/dm 3 สารละลายกรด<br />
นี้จะมีความเข้มข้นของ H 3 O + เท่าใด<br />
วิธีท า HA (aq) + H 2 O (l) H 3 O + + A - (aq)<br />
เริ่มต้น 1 0 0<br />
ภาวะสมดุล 1 - x x x<br />
K a =<br />
[H 3 O + ][A - ]<br />
[HA]<br />
6.8 x 10 -4 =<br />
X 2<br />
1 – x<br />
1 - x 1 ( c >>> K a )<br />
ดังนั้น x 2 = 6.8 x 10 -4<br />
จะได้ x = 0.0261 mol/dm 3<br />
เพราะฉะนั้น [H 3 O + ] = 0.0261 mol/dm 3<br />
ตัวอย่างที่ 7 ที่ 25 0 C กรดแอซีติก (CH 3 COOH) เข้มข้น 0.1 mol/dm 3 แตกตัวได้ 1.34 % จงค้านวณหาความเข้มข้น<br />
ของไฮโดรเนียมไอออน แอซีเตตไอออน และ K a<br />
วิธีท า<br />
0.1 mol/dm 3 CH 3 COOH แตกตัวได้ 1.34 % หมายความว่า<br />
CH 3 COOH 100 mol/dm 3 แตกตัวได้ = 1.34 mol/dm 3<br />
CH 3 COOH 0.1 mol/dm 3 1.34 x 0.1<br />
แตกตัวได้ = = 0.00134 mol/dm 3<br />
100<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 24
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
CH 3 COOH + H 2 O H 3 O + + CH 3 COO -<br />
เริ่มต้น 0.1 0 0<br />
ภาวะสมดุล 0.1- 0.00134 0.00134 0.00134<br />
K a =<br />
[H 3 O + ][CH 3 COO - ]<br />
[CH 3 COOH]<br />
=<br />
[0.00134][0.00134]<br />
[0.0987]<br />
= 1.82 x 10 -5<br />
ดังนั้นความเข้มข้นของ CH 3 COO - และ H 3 O + = 0.00134 หรือ 1.34 x 10 -3 mol/dm 3<br />
และค่า K a = 1.82 x 10 -5<br />
ตัวอย่างที่ 8 จงค้านวณหาความเข้มข้นของ H + , SO 4 2- และ HSO 4 - ของสารละลายกรด H 2 SO 4 เข้มข้น 0.05 mol/dm 3<br />
ก้าหนดค่า Ka 2 = 1.26 x 10 -2<br />
วิธีท า กรด H 2 SO 4 เป็นกรดแก่แตกตัวได้ 100 % ในขั้นที่ 1<br />
H 2 SO 4 (aq) H + (aq) + HSO - 4 (aq)<br />
0.5 0.50 0.50 mol/dm 3<br />
ขั้นที่ 2 HSO - 4 (aq) แตกตัวให้ H + 2-<br />
และ SO 4 ดังนี้<br />
HSO - 4 (aq) H + (aq) + SO 2- 4 (aq)<br />
เริ่มต้น 0.50 0.50 0 (จากการแตกตัวขั้นที่1)<br />
ภาวะสมดุล 0.50 – x 0.50 + x x<br />
K a2 =<br />
[H + ][SO 2- 4 ]<br />
[HSO - 4 ]<br />
1.26 x 10 -2 =<br />
[0.50 + x][x]<br />
[0.50 - x]<br />
0.0063 - 0.0126X = 0.5X + X 2<br />
X 2 + 0.513X - 0.0063 = 0<br />
ใช้สมการควอดราติกแก้สมการ<br />
X =<br />
=<br />
0.513<br />
(0.513)<br />
0.513<br />
0.537<br />
2<br />
เพราะฉะนั้น [H + ] = 0.012 mol/dm 3<br />
2(1)<br />
4(1)( 0.0063)<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 25<br />
2<br />
= 0.012 (ค่าที่เป็นลบไม่ใช้)<br />
[SO 4 2- ] = 0.012 mol/dm 3<br />
[HSO 4 - ] = 0.50 - 0.012 = 0.488 mol/dm 3
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 8 การแตกตัวของเบสอ่อน<br />
เบสอ่อนเมื่อละลายน้าจะแตกตัวเป็นไอออนเพียงบางส่วน และปฏิกิริยาการแตกตัวของเบสอ่อน เป็นปฏิกิริยาที่<br />
ผันกลับได้ เช่น แอมโมเนีย เมื่อละลายน้าจะมีภาวะสมดุลเกิดขึ้น ดังสมการ<br />
NH 3 (aq) + H 2 O (l) NH + 4 (aq) + OH - (aq)<br />
[NH + 4 ][OH - ]<br />
K =<br />
[NH 3 ][H 2 O]<br />
[NH +<br />
K b = K[H 2 O] = 4 ][OH - ]<br />
[NH 3 ]<br />
K b คือ ค่าคงที่สมดุลของเบส ค่า K b นี้เป็นค่าคงที่และใช้เปรียบเทียบความแรงของเบสได้ เช่นเดียวกับค่า K a<br />
โมโนโปรติกเบส (monoprotic base) จะรับ H + ได้ 1 ตัว และมีค่า K b เพียงค่าเดียว เช่น NH 3<br />
โพลิโปรติกเบส (polyprotic base) จะรับ H + ได้มากกว่า 1 ตัว และมีค่า K b ได้หลายค่า เช่น ไฮดราซีน<br />
H 2 NNH 2<br />
H 2 NNH 2 + H 2 O H 2 NNH + 3 + OH - ; K b1 = 9.1 x 10 -7<br />
H 2 NNH + 3 + H 2 O H 3 NNH + 3 + OH - ; K b2 = 1.0 x 10 -15<br />
6.5 x 10 -5<br />
ตารางที่ 1 แสดงค่าคงที่สมดุลของเบสอ่อนบางตัว<br />
ชื่อสาร สูตรโมเลกุล ปฏิกิริยา Kb (25 0 C)<br />
ไตรเมทิลเอมีน<br />
(CH 3 ) 3 N (CH 3 ) 3 N + H 2 O (CH 3 ) 3 NH + + OH -<br />
ซัลเฟตไอออน<br />
2-<br />
SO 4 SO 2- 4 + H 2 O<br />
-<br />
HSO 4 + OH - 9.8 x 10 -13<br />
เอทานอลเอมีน<br />
HOC 2 H 4 NH 2 HOC 2 H 4 NH 2 + H 2 O HOC 2 H 4 NH + 2 + OH - 3.2 x 10 -5<br />
แอมโมเนีย<br />
NH 3 NH 3 +H 2 O NH + 4 + OH -<br />
1.8 x 10 -5<br />
ไฮดราซีน<br />
N 2 H 4 N 2 H 4 + H 2 O N 2 H + 5 + OH - 1.7x10 -6 (20 0 C)<br />
ไฮดรอกซิลเอมีน<br />
HONH 2 HONH 2 + H 2 O HONH + 3 + OH - 1.1x10 -8 (20 0 C)<br />
ไพรีดีน<br />
C 5 H 5 N C 5 H 5 N + H 2 O C 5 H 5 N + OH -<br />
1.8 x 10 -9<br />
อะนิลีน<br />
C 6 H 5 NH 2 C 6 H 5 NH 2 + H 2 O C 6 H 5 NH 2 + OH - 4.3 x 10 -10<br />
ฟอสเฟตไอออน<br />
3-<br />
PO 4 PO 3- 4 + H 2 O HPO 2- 4 + OH -<br />
2.2 x 10 -2<br />
คาร์บอนเนตไอออน<br />
2-<br />
CO 3 CO 2- 3 + H 2 O HCO 2- 3 + OH -<br />
2.1 x 10 -4<br />
ไซยาไนด์ไอออน<br />
CN - CN - + H 2 O HCN + OH -<br />
1.6 x 10 -5<br />
ไฮโดรเจนซัลไฟด์ไอออน HS - HS - + H 2 O H 2 S + OH -<br />
1.1 x 10 -7<br />
ไฮโดรเจนคาร์บอเนตไอออน<br />
-<br />
HCO 3 HCO - 3 + H 2 O H 2 CO 3 + OH -<br />
2.6 x 10 -8<br />
แอซิเตตไอออน<br />
CH 3 COO - CH 3 COO - + H 2 O CH 3 COOH + OH - 5.7 x 10 -10<br />
ฟลูออไรด์ไอออน<br />
F - F - + H 2 O HF + OH -<br />
1.5 x 10 -11<br />
ไนไตรต์ไอออน<br />
-<br />
NO 2 NO - 2 + H 2 O HNO 2 + OH -<br />
1.4 x 10 -11<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 26
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
นอกจาก การบอกปริมาณการแตกตัวของเบสอ่อน ในลักษณะของค่า K b แล้วก็ยังสามารถบอกปริมาณการแตก<br />
ตัวของเบสอ่อนได้ในลักษณะของเปอร์เซ็นต์ของการแตกตัว ดังนี้<br />
จ้านวนโมลของเบสที่แตกตัว<br />
เปอร์เซ็นต์การแตกตัวของเบสอ่อน = x 100<br />
จ้านวนโมลของเบสทั้งหมด<br />
ตัวอย่างการค านวณ<br />
ตัวอย่างที่ 9 จงเขียนค่าคงที่สมดุลของเบสอ่อนต่อไปนี้ C 6 H 5 NH 2 , N 2 H 4<br />
วิธีท า C 6 H 5 NH 2 + H 2 O C 6 H 5 NH + 3 + OH -<br />
[C 6 H 5 NH + 3 ][OH - ]<br />
K b =<br />
[C 6 H 5 NH 2 ]<br />
N 2 H 4 + H 2 O N 2 H + 5 + OH -<br />
[N 2 H + 5 ][OH - ]<br />
K b =<br />
[N 2 H 4 ]<br />
ตัวอย่างที่ 10 จงค้านวณหาความเข้มข้นของ OH - ในสารละลายแอมโมเนียเข้มข้น 0.200 mol/dm 3<br />
ก้าหนดค่า K b = 1.77 x 10 -5<br />
วิธีท า NH 3 + H 2 O NH + 4 + OH -<br />
เริ่มต้น 0.200 0 0<br />
ภาวะสมดุล 0.200 - x x x mol/dm 3<br />
[NH +<br />
K b = 4 ][OH - ]<br />
[NH 3 ]<br />
1.77 x 10 -5 (x)(x)<br />
=<br />
(0.20 – x)<br />
เนื่องจาก K b มีค่าน้อยมาก x 0.200 ; 0.20 - x 0.20<br />
1.77 x 10 -5 X 2<br />
=<br />
0.20<br />
x =<br />
= 1.88 x 10 -3<br />
เพราะฉะนั้น [OH - ] = 1.88 x 10 -3 mol/dm 3<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 27
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 11 เมื่อแอมโมเนียละลายน้า จะแตกตัวให้ NH + 4 และ OH - ถ้าแอมโมเนียจ้านวน 0.106 mol ละลายในน้า<br />
1 dm 3 ที่ภาวะสมดุลแตกตัวให้ NH + 4 และ OH - เท่ากัน คือ 1.38 x 10 -3 mol จงหาค่าคงที่ของการ<br />
แตกตัวของ NH 3<br />
วิธีท า NH 3 + H 2 O NH + 4 + OH -<br />
เริ่มต้น 0.200 0 0<br />
ภาวะสมดุล 0.200 - x x x<br />
K b =<br />
=<br />
[NH + 4 ][OH - ]<br />
[NH 3 ]<br />
[1.38 x 10 -3 ][ 1.38 x 10 -3 ]<br />
[0.106 - 1.38 x 10 -3 ]<br />
K b = 1.82 x 10 -5<br />
ตัวอย่างที่ 12 สารละลาย NH 3 0.10 mol/dm 3 แตกตัวให้ NH + 4 และ OH - = 1.88 x 10 -3 mol/dm 3 จะแตกตัวได้กี่<br />
เปอร์เซ็นต์ และถ้าสารละลายเบสเข้มข้น 0.20 mol/dm 3 จะแตกตัวได้กี่เปอร์เซ็นต์<br />
วิธีท า<br />
จ้านวนโมลของเบสที่แตกตัว<br />
เปอร์เซ็นต์การแตกตัวของเบสอ่อน = x 100<br />
จ้านวนโมลของเบสทั้งหมด<br />
1.88 x 10<br />
= -3<br />
x 100<br />
0.10<br />
= 1.88 %<br />
NH 3 + H 2 O<br />
+<br />
NH 4 + OH -<br />
เริ่มต้น 0.10 0 0<br />
ภาวะสมดุล 0.10 - 1.88x10 -3 1.88x10 -3 1.88x10 -3<br />
K b =<br />
=<br />
[NH + 4 ][OH - ]<br />
[NH 3 ]<br />
(1.88x10 -3 )(1.88x10 -3 )<br />
(0.10 - 1.88x10 -3 )<br />
K b = 1.88 x 10 -5<br />
กรณีสารละลายเบสเข้มข้น 0.2 mol/dm 3<br />
NH 3 + H 2 O<br />
+<br />
NH 4 + OH -<br />
เริ่มต้น 0.20 0 0<br />
ภาวะสมดุล 0.20 - x x x<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 28
K b =<br />
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
[NH 4 + ][OH - ]<br />
[NH 3 ]<br />
1.88 x 10 -5 = x มีค่าน้อยมาก 0.20 - x 0.20<br />
(0.20 - x)<br />
x 2 = 0.20 (1.88 x 10 -5 )<br />
x = 1.94 x 10 -3<br />
เพราะฉะนั้น [NH + 4 ] = [OH - ] = 1.94 x 10 -3<br />
เปอร์เซ็นต์การแตกตัว =<br />
1.94 x 10 -3<br />
x 100<br />
0.20<br />
= 0.97 %<br />
X 2<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 29
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 9 การแตกตัวของน้ าบริสุทธิ์<br />
น้าเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนมาก แตกตัวได้น้อยมาก ดังนั้น การน้าไฟฟ้าของน้าจะน้อย จนไม่สามารถตรวจสอบ<br />
ได้ด้วยการน้าไฟฟ้าผ่านหลอดไฟ แต่ตรวจได้ด้วยเครื่องวัดกระแส (เป็นแอมมิเตอร์)<br />
ตัวอย่างการวัดการน้าไฟฟ้าของน้าชนิดต่างๆ ได้แก่ น้ากลั่นที่อุณหภูมิห้อง น้ากลั่นที่อุณหภูมิ 60 - 70 องศา<br />
เซลเซียส น้าคลอง น้าประปา และน้าฝน จะได้ผลดังตาราง<br />
ตารางที่ 1 ตัวอย่างการน้าไฟฟ้าของน้าชนิดต่างๆ<br />
น้าชนิดต่างๆ เครื่องตรวจการน้าไฟฟ้า วัดด้วยแอมมิเตอร์<br />
น้ากลั่นที่อุณหภูมิห้อง<br />
น้ากลั่นที่อุณหภูมิ 60-70 0 C<br />
น้าคลอง<br />
น้าประปา<br />
น้าฝน<br />
หลอดไฟไม่สว่าง<br />
หลอดไฟไม่สว่าง<br />
หลอดไฟไม่สว่าง<br />
หลอดไฟไม่สว่าง<br />
หลอดไฟไม่สว่าง<br />
40<br />
80<br />
90<br />
85<br />
80<br />
ตามทฤษฎีของเบรินสเตตและลาวรี น้าท้าหน้าที่เป็นทั้งกรดและเบส ไอออนที่เกิดขึ้นจากการแตกตัวของน้า<br />
และมีการถ่ายเทโปรตอนกันเองได้ (ออโตไอออไนเซชัน)<br />
ให้ H +<br />
H 2 O (l) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + OH - (aq)<br />
กรด 1 เบส 2 กรด 2 เบส 2<br />
โมเลกุลของน้าที่เสีย H + จะเปลี่ยนเป็น OH - ซึ่งมีประจุลบและโมเลกุลของน้าที่ได้รับ H + จะเปลี่ยนเป็น H 3 O +<br />
ซึ่งมีประจุบวก เราอาจเขียนสมการกรด-เบส ได้ง่ายๆ ดังนี้<br />
H 2 O (l) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + OH - (aq)<br />
เนื่องจากระบบนี้อยู่ในภาวะสมดุล สามารถเขียนสมการค่าคงที่สมดุลของ H 2 O ได้ดังนี้<br />
[H 3 O + ][OH - ]<br />
K =<br />
[H 2 O] 2<br />
K w = K[H 2 O] 2 = [H 3 O + ][OH - ] = 1 x 10 -14<br />
K w คือค่าคงที่การแตกตัวของน้า มีค่าเท่ากับ 1 x 10 -14 ที่ 25 0 C เนื่องจากน้าบริสุทธิ์แตกตัวเป็นไอออนจะให้<br />
ความเข้มข้นของ H 3 O + และ OH - เท่ากัน<br />
[H 3 O + ] = [OH - ] = K w<br />
=<br />
14<br />
1.0x10 = 1 x 10 -7 mol/dm 3 ที่ 25 0 C<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 30
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ดังนั้น น้าบริสุทธิ์จึงมีสภาพเป็นกลาง เนื่องจากปริมาณ H 3 O + เท่ากับ OH - ค่าคงที่ที่สมดุลของน้ามีค่า<br />
เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ แสดงดังตารางต่อไปนี้<br />
ตารางที่ 2 ค่า K w ของน้าที่อุณหภูมิต่างๆ<br />
อุณหภูมิ ( 0 C)<br />
0<br />
10<br />
20<br />
25<br />
30<br />
40<br />
50<br />
K w<br />
0.114 x 10 -14<br />
0.292 x 10 -14<br />
0.681 x 10 -14<br />
1.010 x 10 -14<br />
1.470 x 10 -14<br />
2.920 x 10 -14<br />
5.470 x 10 -14<br />
การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนและ ไฮดรอกไซด์ไอออนในน้ า<br />
จากที่กล่าวมาแล้ว น้าแตกตัวให้ H 3 O + และ OH - ได้เท่าๆ กัน ท้าให้สภาพความเป็นกรด และสภาพความเป็น<br />
เบสเท่ากันตลอด หรือเรียกว่าเป็นกลาง โดยที่ K w = 1 x 10 -14 และ [H 3 O + ] เท่ากับ [OH - ] = 1 x 10 -7 แต่ความเข้มข้น<br />
ของ H 3 O + และ OH - นี้จะเปลี่ยนแปลงไปเมื่อเติม H 3 O + หรือ OH - ลงไปในน้า<br />
ถ้าเติม HCl ซึ่งเป็นอิเล็กโทรไลต์แก่ลงไปในน้า HCl จะแตกตัวให้ H 3 O + และ Cl - ปริมาณ H 3 O + ในน้าจึงเพิ่มขึ้น<br />
H 2 O (l) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + OH - (aq)<br />
HCl (l) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + Cl - (aq)<br />
ตามหลักของเลอชาเตอลิเอ เมื่อ H 3 O + มากขึ้น น้าพยายามรักษาสมดุล โดยที่ H 3 O + จะรวมกับ OH -<br />
เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ คือได้ H 2 O มากขึ้น และ [OH - ] จะลดลง ปฏิกิริยาก็จะเข้าสู่ภาวะสมดุลอีกครั้งหนึ่ง<br />
K w = [H 3 O + ][OH - ]<br />
[H 3 O + ] =<br />
[OH - ]<br />
จะเห็นได้ว่าจากสมการถ้า [H 3 O + ] มากขึ้น [OH - ] ก็น้อยลง ในท้านองเดียวกัน ถ้าเติม OH - ลงไปในน้า จะท้า<br />
ให้ [OH - ] มากขึ้น [H 3 O + ] ก็น้อยลง<br />
จากสมการ K w = [H 3 O + ][OH - ] ถ้าทราบ [H 3 O + ] ก็ค้านวณหา [OH - ] ได้ หรือถ้าทราบ [OH - ] ก็ค้านวณหา<br />
[H 3 O + ] ได้ ดังตัวอย่างต่อไปนี้<br />
การพิจารณาว่าสารละลายเป็นกรดหรือเบส<br />
* ถ้า [H 3 O + ] = [OH - ] สารละลายเป็นกลาง<br />
* ถ้า [H 3 O + ] > [OH - ] สารละลายเป็นกรด<br />
* ถ้า [H 3 O + ] < [OH - ] สารละลายเป็นเบส<br />
K w<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 31
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 1 สารละลายชนิดหนึ่งมี [H 3 O + ] = 1 x 10 -2 mol/dm 3 [OH - ] จะมีค่าเท่าใด<br />
วิธีท า K w = [H 3 O + ][OH - ]<br />
1 x 10 -14 = (1 x 10 -2 ) [OH - ]<br />
[OH - ] =<br />
1 x 10 -14<br />
1 x 10 -2<br />
= 1 x 10 -12 mol/dm 3<br />
ตัวอย่างที่ 2 เมื่อเติม H 3 O + จ้านวน 1.0 x 10 -3 mol ลงไปในน้า ให้ค้านวณหาความเข้มข้นของ OH - ถ้าสารละลายนี้มี<br />
ปริมาตร 1 dm 3<br />
วิธีท า [H 3 O + ] จากน้า = 1 x 10 -7 mol/dm 3<br />
[H 3 O + ] ที่เติม = 1 x 10 -3 mol/dm 3<br />
เพราะฉะนั้น [H 3 O + ] = (1 x 10 -3 ) + (1 x 10 -7 ) 1 x 10 -3<br />
K w = [H 3 O + ][OH - ]<br />
[OH - K<br />
] = w<br />
[H 3 O + ]<br />
1 x 10<br />
= -14<br />
= 1 x 10 -11<br />
1 x 10 -3<br />
จะเห็นได้ว่า [OH - ] ลดลง (< 1 x 10 -7 ) เมื่อเติมกรดลงไป<br />
ตัวอย่างที่ 3 ถ้าสารละลายแก๊ส HCl 3.65 กรัมในน้า และสารละลายมีปริมาตร 5 dm 3 จงหาความเข้มข้นของ H 3 O +<br />
และ OH - ในสารละลาย (H = 1 , Cl = 35.5)<br />
วิธีท า<br />
3.65<br />
จ้านวนโมล HCl = = 0.10 mol<br />
1 + 35.5<br />
HCl 5 dm 3 มี HCl = 0.10 mol<br />
HCl 1 dm 3 0.10 x 1<br />
มี HCl = = 0.02 mol/dm 3<br />
5<br />
HCl เป็นกรดแก่แตกตัวได้ 100%<br />
HCl + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + Cl - (aq)<br />
0.02 0.02 0.02 mol/dm 3<br />
[H 3 O + ] = 0.02 mol/dm 3<br />
[OH - K w<br />
] =<br />
[H 3 O + ]<br />
1 x 10 -14<br />
=<br />
0.02<br />
= 0.5 x 10 -12 mol/dm 3<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 32
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 10 ความสัมพันธ์ระหว่าง K a , K b และ K w<br />
* ส้าหรับคู่กรด-เบสใดๆ K w = K a . K b<br />
เช่น NH 4 + - NH 3<br />
กรด NH 4 + + H 2 O NH 3 + H 3 O +<br />
K a =<br />
เบส NH 3 + H 2 O NH 4<br />
+<br />
K b =<br />
K a . K b =<br />
+ OH -<br />
= [H 3 O + ] [OH - ] = K w<br />
ตัวอย่างที่ 1 ก้าหนดค่า K a ของ CH 3 COOH ให้เท่ากับ 1.8 x 10 -5 ให้หาค่า K b ของคู่เบสของ CH 3 COOH<br />
วิธีท า คู่กรด CH 3 COOH + H 2 O CH 3 COO - + H 3 O +<br />
.<br />
K a =<br />
[CH 3 COO - ][H 3 O + ]<br />
[CH 3 COOH]<br />
= 1.8 x 10 -5<br />
คู่เบส CH 3 COO - + H 2 O CH 3 COOH + OH -<br />
K b =<br />
K a . K b =<br />
[NH 3 ][H 3 O + ]<br />
[NH + 4 ]<br />
[NH 4 + ][OH - ]<br />
[NH 3 ]<br />
[NH 3 ][H 3 O + ]<br />
[NH 4 + ]<br />
[NH 4 + ][OH - ]<br />
[NH 3 ]<br />
[CH 3 COOH][OH - ]<br />
[CH 3 COO - ]<br />
[CH 3 COO - ][H 3 O + ]<br />
[CH 3 COOH]<br />
[CH 3 - 3 COOH][OH - ]]<br />
[CH 3 - 3 COO - ]]<br />
K a . K b = [H 3 O + ] [OH - ] = K w<br />
1.8 x 10 -5 . K b = 1.0 x 10 -14<br />
1.0 x 10 -14<br />
K b = = 5.55 x 10 -10<br />
1.8 x 10 -5<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 33
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 2 ก้าหนดค่า K b ของ N 2 H 4 ให้เท่ากับ 1.7 x 10 -6 ให้หาค่า K a ของคู่กรดของ N 2 H 4<br />
วิธีท า N 2 H 4 + H 2 O<br />
+<br />
N 2 H 5 + OH -<br />
เบส คู่กรด<br />
K a . K b = [H 3 O + ] [OH - ] = K w<br />
K a . 1.7 x 10 -6 = 1.0 x 10 -14<br />
1.0 x 10-14<br />
K a = = 5.88 x 10 -9<br />
1.7 x 10 -6<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 34
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 11 pH ของสารละลาย<br />
pH คือ ค่าที่แสดงถึงความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน (H + ) หรือไฮโดรเนียมไอออน (H 3 O + ) ใช้บอกความเป็น<br />
กรดหรือเบสของสารละลาย โดยค่า pH ของสารละลายเป็นค่าลอการิทึมของไฮโดรเจนไอออน (หรือไฮโดรเนียมไอออน)<br />
ที่เป็นลบ<br />
pH = -log [H 3 O + ]<br />
หรือ [H 3 O] + = 10 -pH<br />
โดยที่ [H 3 O + ] คือ ความเข้มข้นของ H 3 O + หรือ H + เป็น mol/dm 3<br />
น้าบริสุทธิ์ ที่อุณหภูมิ 25 0 C จะมี [H 3 O + ] = 1 x 10 -7 mol/dm 3<br />
ดังนั้น pH = -log [H 3 O + ] = -log [1 x 10 -7 ] = 7<br />
นั่นคือ pH ของน้าบริสุทธิ์ ที่อุณหภูมิ 25 0 C เท่ากับ 7 ถือว่ามีสภาพเป็นกลาง คือไม่มีความเป็นกรดหรือเบส<br />
ถ้า [H 3 O + ] = 1 x 10 -5 ; pH = -log [H 3 O + ] = -log [1 x 10 -5 ] = 5 (เป็นกรด)<br />
ถ้า [H 3 O + ] = 1 x 10 -9 ; pH = -log [H 3 O + ] = -log [1 x 10 -9 ] = 9 (เป็นเบส)<br />
ดังนั้นสรุปว่า<br />
* pH < 7 สารละลายเป็นกรด<br />
* pH = 7 สารละลายเป็นกลาง<br />
* pH > 7 สารละลายเป็นเบส<br />
หรืออาจจะเขียนเป็นสเกลได้ดังนี้<br />
กรด<br />
pH<br />
0 7 14<br />
กลาง<br />
เบส<br />
นอกจากจะบอกความเป็นกรดเป็นเบสของสารละลายด้วยค่า pH แล้วยังสามารถบอกค่าความเป็นกรด-เบส ได้<br />
โดยใช้ค่า pOH<br />
pOH ของสารละลาย คือ ค่าที่บอกความเข้มข้นของ OH - ในสารละลายมีค่าเท่ากับ -log[OH - ]<br />
pOH = -log[OH - ]<br />
โดย pH + pOH = 14<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 35
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตารางที่ 1 สเกล pH ของสารละลายที่มีความเข้มข้นต่างๆ กัน<br />
[H 3 O + ] โมล/ลิตร pH [OH - ] โมล/ลิตร pOH<br />
1 x 10 0<br />
1 x 10 -1<br />
1 x 10 -2<br />
1 x 10 -3<br />
1 x 10 -4<br />
1 x 10 -5<br />
1 x 10 -6<br />
1 x 10 -7<br />
1 x 10 -8<br />
1 x 10 -9<br />
1 x 10 -10<br />
1 x 10 -11<br />
1 x 10 -12<br />
1 x 10 -13<br />
1 x 10 -14 0<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
13<br />
14<br />
1 x 10 -14<br />
1 x 10 -13<br />
1 x 10 -12<br />
1 x 10 -11<br />
1 x 10 -10<br />
1 x 10 -9<br />
1 x 10 -8<br />
1 x 10 -7<br />
1 x 10 -6<br />
1 x 10 -5<br />
1 x 10 -4<br />
1 x 10 -3<br />
1 x 10 -2<br />
1 x 10 -1<br />
1 x 10 0 14<br />
13<br />
12<br />
11<br />
10<br />
9<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
กลาง<br />
วิธีวัด pH ของสารละลายวัดได้ 2 วิธี ดังนี้<br />
1. วิธีเปรียบเทียบสี วิธีนี้เป็นการวัด pH โดยประมาณ (มีความถูกต้อง 0.5 หน่วย pH) ซึ่งท้าได้โดยเติมอินดิ<br />
เคเตอร์ที่เหมาะสมลงไปในสารละลายที่ต้องการวัด pH แล้วเปรียบเทียบกับสารละลาย ท้าได้โดยเติมอินดิเคเตอร์ที่<br />
เหมาะสมลงไปในสารละลายที่ต้องการวัด pH แล้วเปรียบเทียบสีกับสารละลายบัฟเฟอร์ที่ทราบค่า pH แน่นอน ซึ่งได้เติม<br />
อินดิเคเตอร์ชนิดเดียวกันไปแล้ว หรือใช้กระดาษชุบอินดิเคเตอร์ (กระดาษ pH) จุ่มลงไปแล้วเปรียบเทียบกับสีมาตรฐาน<br />
2. วิธีวัดความต่างศักย์ วิธีนี้วัด pH ได้อย่างละเอียด (มีความถูกต้อง 0.01 หน่วย pH) โดยการใช้เครื่องมือ<br />
ที่เรียกว่า พีเอชมิเตอร์ ซึ่งวัด pH ของสารละลายได้โดยการวัดความต่างศักย์ระหว่างขั้วไฟฟ้า 2 ขั้ว<br />
ภาพที่ 1 เครื่องพีเอชมิเตอร์<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 36
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 1 ให้หาค่า pH ของสารละลายที่มี H 3 O + เท่ากับ 1 x 10 -11 และ 6 x 10 -14 mol/dm 3<br />
วิธีท า [H 3 O + ] = 1 x 10 -11<br />
pH = -log[H 3 O + ] = -log[1 x 10 -11 ] = 11<br />
[H 3 O + ] = 6 x 10 -4<br />
pH = -log[H 3 O + ] = -log[6 x 10 -4 ] = 4 - log6 = 4 - 0.78 = 3.22<br />
ตัวอย่างที่ 2 จงหา pH ของสารละลายที่มีความเข้มข้นของ H 3 O + = 4.8 x 10 -13 โมล/ลิตร<br />
วิธีท า pH = -log[H 3 O + ]<br />
= -log[4.8 x 10 -13 ]<br />
= 13 - log 4.8 = 12.32<br />
ตัวอย่างที่ 3 สารละลายชนิดหนึ่งมี pH = 4.00 จะมีความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนเป็นเท่าใด<br />
วิธีท า pH = -log[H 3 O + ]<br />
4 = -log[H 3 O + ]<br />
[H 3 O + ] = 10 -4<br />
= 1 x 10 -4<br />
ตัวอย่างที่ 4 จงค้านวณหา [OH - ] และ pOH ในสารละลายซึ่งมี pH = 8.37<br />
วิธีท า pH = -log[H 3 O + ]<br />
8.37 = -log[H 3 O + ]<br />
[H 3 O + ] = 10 -8.37 = 4.3 x 10 -9 mol/dm 3<br />
[H 3 O + ][OH - ] = 1 x 10 -14<br />
[OH - ] =<br />
1.0 x 10 -14<br />
=<br />
1.0 x 10 -14<br />
[H 3 O + ]<br />
4.3 x 10 -9<br />
[OH - ] = 2.33 x 10 -6 mol/dm 3<br />
จาก pOH + pH = 14<br />
pOH = 14 - pH = 14 - 8.37 = 5.63<br />
ตัวอย่างที่ 5 จงค้านวณหา [H + ], [OH - ] , pH และ pOH ของสารละลายที่มีกรดแก่ HX 0.01 mol ในน้า 500 cm 3<br />
วิธีท า<br />
กรดแก่ HX แตกตัวได้ 100 %<br />
[HX] = 0.01 mol/ 0.5 dm 3 = 0.02 mol/dm 3<br />
HX H + (aq) + X - (aq)<br />
0.02 0.02 mol/dm 3<br />
เพราะฉะนั้น [H + ] = 0.02 mol/dm 3<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 37
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
จาก [H + ][OH - ] = 1 x 10 -14 mol/dm 3<br />
[OH - ] =<br />
1.0 x 10 -14<br />
0.02<br />
= 5.0 x 10 -13<br />
เพราะฉะนั้น [OH - ] = 5.0 x 10 -13 mol/dm 3<br />
pH = -log[H + ] = -log(0.02) = 1.70<br />
pH + pOH = 14<br />
pOH = 14 - pH = 14 - 1.70 = 12.30<br />
ตัวอย่างที่ 6 กรดไฮโดรไซยานิก (HCN) เมื่อละลายน้าแตกตัว 0.01 % สารละลายของกรดนี้เข้มข้น 0.1 mol/dm 3<br />
วิธีท า<br />
จะมี pH เท่าใด<br />
0.01 % ของ 0.1 mol/dm 3 0.01<br />
=<br />
100<br />
= 1 x 10 -5 mol/dm 3<br />
เพราะฉะนั้นกรด HCN แตกตัวไป 1 x 10 -5 mol/dm 3<br />
HCN(aq) H + (aq) + CN - (aq)<br />
เริ่มต้น 0.1 0 0<br />
สมดุล 0.1 - 1 x 10 -5 1 x 10 -5 1 x 10 -5<br />
[H + ] = 1 x 10 -5 mol/dm 3<br />
pH = -log [H + ] = -log[1 x 10 -5 ] = 5<br />
เพราะฉะนั้น pH ของสารละลาย HCN = 5<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 38
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 12 อินดิเคเตอร์<br />
อินดิเคเตอร์ คือ สารที่ใช้บอกความเป็นกรด-เบส ของสารละลายได้อย่างหนึ่ง สารประกอบที่เปลี่ยนสีได้ที่ pH<br />
เฉพาะตัว จะถูกน้ามาใช้เป็นอินดิเคเตอร์ได้ เช่น ฟีนอล์ฟทาลีน จะไม่มีสีเมื่ออยู่ในสารละลายกรด และจะเปลี่ยนเป็นสี<br />
ชมพู เมื่ออยู่ในสารละลายเบสที่มี pH 8.3<br />
HO<br />
HO<br />
C<br />
ไม่มีสี (รูปกรด)<br />
O-C=O<br />
OH-<br />
H3O+<br />
ภาพที่ 1 ฟีนอล์ฟทาลีน<br />
ลีชมพู (รูปเบส)<br />
C=O<br />
O-<br />
อินดิเคเตอร์ส้าหรับกรด-เบส เป็นสารอินทรีย์ อาจเป็นกรดหรือเบสอ่อนๆ ซึ่งสามารถเปลี่ยนจากรูปหนึ่งไปเป็น<br />
อีกรูปหนึ่งได้ เมื่อ pH ของสารละลายเปลี่ยน<br />
การเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์<br />
HIn เป็นสัญลักษณ์ของอินดิเคเตอร์ที่อยู่ในรูปกรด (Acid form)<br />
In - เป็นสัญลักษณ์ของอินดิเคเตอร์ที่อยู่ในรูปเบส (Basic form)<br />
รูปกรดและรูปเบสมีภาวะสมดุล เขียนแสดงได้ด้วยสมการ ดังนี้<br />
HIn (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + In - (aq)<br />
ไม่มีสี * (รูปกรด) สีชมพู* (รูปเบส) ; (*กรณีเป็นฟีนอล์ฟทาลีน)<br />
K ind =<br />
[H 3 O + ][In - ]<br />
[HIn]<br />
HIn และ In - มีสีต่างกันและปริมาณต่างกัน จึงท้าให้สีของสารละลายเปลี่ยนแปลงได้ ถ้าปริมาณ HIn มากก็จะมี<br />
สีของรูปกรด ถ้ามีปริมาณ In - มากก็จะมีสีของรูปเบส การที่จะมีปริมาณ HIn หรือ In มากกว่าหรือน้อยกว่านั้นขึ้นอยู่กับ<br />
ปริมาณ H 3 O + ในสารละลาย ถ้ามี H 3 O + มากก็จะรวมกับ In - ได้เป็น HIn ได้มาก แต่ถ้าอยู่ในสารละลายที่มี OH - มาก<br />
OH - จะท้าปฏิกิริยากับ H 3 O + ท้าให้ H 3 O + ลดลง ซึ่งจะมีผลท้าให้เกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าได้ In - มากขึ้น ซึ่งสามารถเขียน<br />
อธิบายด้วยสมการ ดังนี้<br />
เมื่อเติมกรด (H 3 O + ) ท้าให้ปริมาณ [H 3 O + ] ทางขวาของสมการมีมากขึ้น ปฏิกิริยาจะเกิดย้อนกลับ ท้าให้มี<br />
HIn มากขึ้นจึงเห็นเป็นสีของกรด HIn<br />
เมื่อเติมเบส (OH - ) OH - จะท้าปฏิกิริยากับ H 3 O + ท้าให้ H 3 O + น้อยลง ปฏิกิริยาจะไปข้างหน้ามากขึ้น ()<br />
ท้าให้มี In - มากขึ้น จึงเห็นเป็นสีเบสของ In -<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 39<br />
HO<br />
HO<br />
C
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
- ถ้า [HIn] มากกว่า [In - ] 10 เท่าขึ้นไป จะเห็นเป็นสีของรูปกรด (HIn)<br />
- ถ้า [In - ] มากกว่า [HIn] 10 เท่าขึ้นไป จะเห็นเป็นสีของรูปเบส (In - )<br />
[HIn] จะมากหรือน้อยกว่า [In - ] ขึ้นอยู่กับ pH ของสารละลาย (หรือปริมาณของ H 3 O + ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว<br />
ช่วง pH ที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่ง สารละลายจะมีสีผสมระหว่างรูปกรดและรูปเบส<br />
เรียกว่า ช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ (pH range หรือ pH interval)<br />
ช่วง pH ของอินดิเคเตอร์หาได้จากค่า K ind ของอินดิเคเตอร์ดังนี้<br />
HIn (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + In - (aq)<br />
[H 3 O + ][In - ]<br />
K ind =<br />
[HIn]<br />
[HIn]<br />
[H 3 O + [HIn]<br />
] = K ind<br />
[In - ]<br />
[In - ]<br />
-log [H 3 O + [HIn]<br />
] = -log K ind -log<br />
[In - ]<br />
[HIn]<br />
pH = pK ind - log<br />
[In - ]<br />
[HIn]<br />
จะเริ่มเห็นสีของรูปกรดเมื่อ 10<br />
[In - ]<br />
pH = pK ind - log10<br />
pH = pK ind - 1<br />
1<br />
จะเริ่มเห็นสีของรูปเบสเมื่อ [HIn]<br />
<br />
[In - ] 10<br />
1<br />
pH = pK ind - log 10<br />
pH = pK ind + 1<br />
นั่นคือ ช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ = pK ind 1<br />
หมายความว่า สีของอินดิเคเตอร์จะเริ่มเปลี่ยนแปลงเมื่อ pH = pK ind 1 ซึ่งเป็นค่าโดยประมาณ แต่ถ้า<br />
[HIn] มากกว่าหรือน้อยกว่า [In - ] 10 เท่าขึ้นไป อาจถึง 100 เท่า ช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ก็จะเปลี่ยนไป ช่วง pH<br />
ของอินดิเคเตอร์ที่ถูกต้องจริงๆ ของแต่ละอินดิเคเตอร์หาได้จากการทดลอง<br />
ตัวอย่างเช่น เมทิลเรด มีช่วง pH 4.4 - 6.2 หมายความว่า สารละลายที่หยดเมทิลเรดลงไป จะเปลี่ยนสีจาก<br />
รูปกรด (แดง) ไปเป็นรูปเบส (เหลือง) ในช่วง pH ตั้งแต่ 4.4 - 6.2 นั่นคือ<br />
ถ้า pH < 4.4 จะให้สีแดง (รูปกรด<br />
pH อยู่ระหว่าง 4.4 - 6.2 จะให้สีผสมระหว่างสีแดงกับเหลือง คือ สีส้ม<br />
pH > 6.2 จะให้สีเหลือง (รูปเบส)<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 40
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
สีของอินดิเคเตอร์แต่ละชนิด จะเปลี่ยนในช่วง pH ที่ต่างกัน ซึ่งแสดงได้ดังภาพที่ 2<br />
ภาพที่ 2 สีของอินดิเคเตอร์แต่ละชนิด<br />
อย่างไรก็ตาม อินดิเคเตอร์ชนิดหนึ่งๆ จะใช้หาค่า pH ของสารละลายได้อย่างคร่าวๆ เท่านั้น เช่น เมื่อน้า<br />
สารละลายมาเติม เมทิลออเรนจ์ลงไป (ช่วง pH ของเมทิลออเรนจ์เท่ากับ 3.0 - 4.4 และสีที่เปลี่ยนอยู่ในช่วง สีแดง <br />
เหลือง) ถ้าสารละลายมีสีเหลืองหลังจากหยดเมทิลออเรนจ์ แสดงว่าสารละลายนี้มี pH ตั้งแต่ 4.4 ขึ้นไป ซึ่งอาจมีฤทธิ์<br />
เป็นกรด กลางหรือ เบส ก็ได้ ดังนั้น การหาค่า pH ของสารละลายหนึ่งๆ อาจจะต้องใช้อินดิเคเตอร์หลายๆ ตัว แล้วน้า<br />
ข้อมูลมาวิเคราะห์ pH ของสารละลายร่วมกัน<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 41
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 1 การทดลองหาค่า pH ของสารละลายชนิดหนึ่ง โดยใช้อินดิเคเตอร์ 5 ชนิดด้วยกัน ผลการทดลองเป็นดังนี้<br />
ชนิดของอินดิเคเตอร์ ช่วง pH สีที่เปลี่ยน สีสารละลายที่ได้จากการทดลอง<br />
1. methyl yellow<br />
2. Bromeresol green<br />
3. Methyl red<br />
4. Bromothymol blue<br />
5. Phenophtalein<br />
2.9-4.0<br />
3.8-5.4<br />
4.4-6.2<br />
6.0-7.6<br />
8.0-9.6<br />
สีแดง-เหลือง<br />
เหลือง-น้าเงิน<br />
แดง-เหลือง<br />
เหลือง-น้าเงิน<br />
ไม่มีสี-สีชมพู<br />
เหลือง<br />
น้าเงิน<br />
ส้ม<br />
เหลือง<br />
ไม่มีสี<br />
ให้หาค่า pH ของสารละลายจากข้อมูลการทดลองข้างต้น<br />
แนวคิด จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 1 แสดงว่า pH ของสารละลาย > 4<br />
จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 2 แสดงว่า pH ของสารละลายอยู่ระหว่าง 4.4-6.2<br />
จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 3 แสดงว่า pH ของสารละลาย > 5.4<br />
จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 4 แสดงว่า pH ของสารละลาย < 6<br />
จากอินดิเคเตอร์ชนิดที่ 5 แสดงว่า pH ของสารละลาย < 8.0<br />
สรุปได้ว่า สารละลายมี pH อยู่ระหว่าง 5.4 - 6<br />
การหา pH ของสารละลายโดยใช้อินดิเคเตอร์หลายๆ ชนิดนี้ ไม่สะดวกในการใช้ จึงมีการคิดที่จะน้าอินดิเคเตอร์<br />
หลายๆ ชนิด ซึ่งเปลี่ยนสีในช่วง pH ต่างๆ กันมาผสมกันในสัดส่วนที่เหมาะสม จะสามารถใช้บอกค่า pH ของสารละลาย<br />
ได้ละเอียดขึ้น อินดิเคเตอร์ผสมนี้เรียกว่า ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ ซึ่งสามารถเปลี่ยนสีได้ในสารละลายที่มี pH ต่างๆ<br />
กันเกือบทุกค่า<br />
การใช้ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ หยดยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ลงในสารละลายที่ต้องการหาค่า pH ประมาณ 3<br />
หยดต่อสารละลาย 3 cm 3 สังเกตสีของสารละลายแล้วเปรียบเทียบกับสีมาตรฐานของยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ที่ pH<br />
ต่างๆ ว่าสีของสารละลายตรงกับสีมาตรฐานที่ pH ใด ก็จะมีค่าเท่ากับ pH นั้น<br />
สูตรของยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ มีหลายสูตรด้วยกัน ตัวอย่างเช่น<br />
สูตรที่ 1 เมทิลออเรนจ์ 0.05 กรัม (ช่วง pH 3.0-4.4) เหลือง-ส้มเหลือง<br />
เมทิลเรด 0.15 กรัม (ช่วง pH 4.4-6.2) แดง-เหลือง<br />
โบรโมไทมอลบลู 0.30 กรัม (ช่วง pH 6.0-7.5) เหลือง-น้าเงิน<br />
ฟีนอล์ฟทาลีน 0.35 กรัม (ช่วง pH 8.2-10.0) ไม่มีสี-แดงม่วง<br />
ทั้งหมดละลายใน 66% เอทานอล จ้านวน 1 ลิตร<br />
สูตรที่ 2 0.1% เมทิลออเรนจ์ 0.5 cm 3 0.1% โบรโมไทมอลบลู 3.0 cm 3<br />
0.1% เมทิลเรด 1.5 cm 3 0.1% ฟีนอล์ฟทาลีน 3.5 cm 3<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 42
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตารางที่ 1 การเปลี่ยนสีของสารละลาย เมื่อใช้ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์<br />
pH สารละลาย<br />
สี<br />
3<br />
แดง<br />
4<br />
ส้มแดง<br />
5<br />
ส้ม<br />
6<br />
ส้มเหลือง<br />
7<br />
เหลือง เขียว<br />
8<br />
เขียว<br />
9<br />
น้าเงินเขียว<br />
10<br />
ม่วง<br />
11<br />
ม่วงแดง<br />
อินดิเคเตอร์ที่พบในธรรมชาติ<br />
นอกจากอินดิเคเตอร์กรด-เบส ที่เป็นสารอินทรีย์ที่กล่าวมาแล้ว ในธรรมชาติยังมีสารหลายชนิดที่มีสมบัติ<br />
เหมาะสมที่จะใช้เป็นอินดิเคเตอร์ได้ กล่าวคือ มีสีต่างกันที่ pH ต่างกัน สารเหล่านี้พบในดอกไม้ ผลไม้ ผัก หรือรากไม้บาง<br />
ชนิด เช่น ในกะหล่้าปลีสีแดง (Red cabage) มีสารที่เป็นอินดิเคเตอร์ จากการทดลองสกัดสารจากกะหล่้าปลีสีแดง ซึ่ง<br />
เมื่อละลายเป็นกรดจะได้สีแดง (a) แต่เมื่อเติมเบสลงไปจะมีสีหลายสี ได้แก่ เขียว น้าเงิน เหลือง (b) และเมื่อสารละลาย<br />
เบส สารละลายจะเปลี่ยนเป็นสีน้าเงิน แสดงว่าอินดิเคเตอร์ที่สกัดได้จากกะหล่้าปลีสีแดง จะเปลี่ยนสีแดงเป็นน้าเงิน<br />
ในช่วงกรดเป็นเบส<br />
สารละลายมีสีแดง สารละลายมีหลายสี สารละลายมีสีน้าเงิน<br />
กรด เขียว น้าเงิน เหลือง เบส<br />
ภาพที่ 3 การสกัดอินดิเคเตอร์จากกะหล่้าปลีสีแดง และการเปลี่ยนสีของสารละลาย<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 43
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ดอกกุหลาบสีแดง เมื่อน้ามาละลายในแอลกอฮอล์และอีเทอร์ 1 : 1 จะให้สารละลายซึ่งเป็นอินดิเคเตอร์ตาม<br />
ธรรมชาติ เช่นกัน เมื่อน้าสารละลายนี้มาหยดในสารละลายที่มี pH 1, 3, 7, 9 และ 11 ปริมาณเล็กน้อย พบว่าให้<br />
สารละลายสี แดง ส้ม น้าตาล และเขียว ตามล้าดับ โดยที่อินดิเคเตอร์นี้จะเปลี่ยนสีในช่วง pH 2 ช่วง คือ 5-7 (แดง-<br />
น้าตาล) และ 8-10(น้าตาล-เขียว)<br />
ภาพที่ 4 การทดลองสกัดอินดิเคเตอร์จากดอกกุหลาบแดง<br />
และการทดสอบการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์จากกุหลาบแดง<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 44
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตารางที่ 2 อินดิเคเตอร์ที่พบในธรรมชาติ<br />
ชนิดพืช สารที่ใช้สกัด ช่วง pH ที่เปลี่ยนสี สีที่เปลี่ยน<br />
อัญชัน<br />
ดาวเรือง<br />
ดาวเรือง<br />
น้า<br />
แอลกอฮอล์<br />
น้า<br />
หางนกยูง<br />
หางนกยูง<br />
แคแดง<br />
เข็มแดง<br />
เข็มแดง<br />
กระเจี๊ยบ<br />
คริสต์มาส<br />
คริสต์มาส<br />
บานไม่รู้โรย<br />
บานไม่รู้โรย<br />
ส้มเกลี้ยง(ผิว)<br />
สารภี<br />
สารภี<br />
ทองกวาว<br />
น้า<br />
แอลกอฮอล์<br />
น้า<br />
น้า<br />
แอลกอฮอล์<br />
น้า+แอลกอฮอล์+อีเทอร์<br />
น้า<br />
แอลกอฮอล์+อีเทอร์<br />
น้า<br />
แอลกอฮอล์<br />
น้า<br />
แอลกอฮอล์<br />
น้า<br />
น้า<br />
1-3<br />
2-3<br />
11-12<br />
9-10<br />
3-4<br />
7-8<br />
10-11<br />
2-3<br />
10-11<br />
4-5<br />
6-7<br />
6-7<br />
7-8<br />
5-6<br />
6-7<br />
6-7<br />
5-6<br />
8-9<br />
6-7<br />
8-9<br />
10-12<br />
10-11<br />
11-13<br />
11-12<br />
11-12<br />
12-13<br />
11-12<br />
แดง - ม่วง<br />
ไม่มีสี - เหลืองอ่อน<br />
เหลือง - เหลืองน้าตาล<br />
ไม่มีสี - เหลือง<br />
ส้ม - เหลือง<br />
เหลือง - เขียว<br />
เขียว - เหลือง<br />
ชมพู - ส้ม<br />
ส้ม - เหลือง<br />
บานเย็น - แดง<br />
แดง - เขียว<br />
แดง - เหลือง<br />
เหลือง – เขียว<br />
ชมพู - เหลือง<br />
เหลือง - เขียว<br />
แดง - เขียว<br />
ชมพู - เขียวอ่อน<br />
เขียว - เขียวน้าตาล<br />
แดง - ชมพู<br />
แดง - ม่วง<br />
ม่วง - น้าเงิน<br />
ไม่มีสี - เหลือง<br />
เขียวอ่อน - เหลือง<br />
เหลืองอ่อน - เหลืองเข้ม<br />
เหลือง - น้าตาลเหลือง<br />
น้าตาลเหลือง - น้าตาลแดง<br />
เหลืองเขียว - แดง<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 45
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 13 สารละลายกรด-เบส ในชีวิตประจ าวัน<br />
ค่า pH ของสารละลายในสิ่งมีชีวิตมีค่าเฉพาะตัว เช่น pH ของเอนไซม์ในกระเพาะอาหารมีค่าประมาณ 1.5<br />
pH ของเลือดและน้าลาย มีค่าเท่ากับ 7.4 และ 6.8 ตามล้าดับ<br />
ตารางที่ 1 แสดงค่า pH ของสารละลายในร่างกาย<br />
สาร<br />
น้าย่อยในกระเพาะอาหาร<br />
ปัสสาวะ<br />
น้าลาย<br />
เลือด<br />
น้าดี<br />
ช่วง pH<br />
1.6-2.5<br />
5.5-7.0<br />
6.2-7.4<br />
7.35-7.45<br />
7.8-8.6<br />
นอกจากสารละลายในร่างกายเราจะมีค่า pH เฉพาะตัวแล้ว ก็จะพบว่าสารละลายกรดและสารละลายเบสที่พบ<br />
ในชีวิตประจ้าวันนั้น มีทั้งกรดอ่อนจนถึงกรดแก่ และเบสอ่อนถึงเบสแก่ ภาพที่ 14.11 แสดงถึง pH ของสารละลายต่างๆ<br />
สารละลายกรดจะมีค่า pH น้อยกว่า 7 ส้าหรับ สารละลายเบสจะมีค่า pH มากกว่า 7 น้าบริสุทธิ์มีสภาพเป็นกลางไม่เป็น<br />
กรดหรือเบส ในขณะที่น้าฝนจะมีความเป็นกรดอ่อนๆ เนื่องจากในอากาศมีแก๊ส CO 2 ซึ่งรวมกับน้าได้กรดคาร์บอนิก ซึ่ง<br />
เป็นกรดอ่อน ส่วนในน้าทะเลจะมีเกลือแร่ต่างๆ ซึ่งเมื่อละลายในน้าจะได้สารละลายไฮดรอกไซด์ ซึ่งมีสภาพเป็นเบส<br />
ภาพที่ 1 pH ของสารต่างๆ ในชีวิตประจ้าวัน<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 46
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
น้าโซดาและน้าส้มสายชู (pH < 7)<br />
น้ายาล้างห้องน้า น้ายาท้าความสะอาด<br />
Milk of magnesia (pH > 7)<br />
การใช้พีเอชมิเตอร์วัด pH ของน้าส้มสายชู และ milk of magnesia<br />
ภาพที่ 2 การทดลองวัด pH ของสารละลาย และตัวอย่างสารต่างๆ ในชีวิตประจ้าวัน<br />
เราอาจสรุป pH ของสารละลายในชีวิตประจ าวันได้ดังนี้<br />
1. ของเหลวบางชนิดอาจจะมีช่วง pH กว้าง และบางชนิดมีช่วง pH แคบตามข้อมูลในตาราง<br />
2. ถ้าทานอาหารประเภทผัก ปัสสาวะจะมี pH สูง แต่ถ้าทานเนื้อสัตว์มากปัสสาวะจะมี pH ต่้า<br />
3. ในร่างกายของคนเราของเหลวบางชนิดมี pH แปรไปได้ในช่วงค่อนข้างกว้าง โดยที่ร่างกายยังคงอยู่ในสภาพ<br />
ปกติไม่เจ็บป่วย แต่ของเหลวบางชนิดในคนปกติมี pH ค่อนข้างคงที่ เช่น เลือดมีค่า pH แปรไปได้เพียง 0.10 เท่านั้น<br />
ส้าหรับคนที่เป็นโรคเบาหวานรุนแรง ค่า pH ของเลือดอาจลดต่้าลงกว่า 7.35 ท้าให้เกิดอาการคลื่นไส้ ถ้าลดลงต่้ามากๆ<br />
อาจหมดสติถึงตายได้<br />
อย่างไรก็ตาม ปกติในร่างกายของคนจะมีระบบที่ควบคุมค่า pH ของเลือดไว้ให้คงที่<br />
4. ในน้าฝนซึ่งน่าจะมีสมบัติเป็นกลาง แต่พบว่ามี pH ประมาณ 5.6-6.0 เท่านั้น และปัจจุบันในประเทศ<br />
อุตสาหกรรม pH ของน้าฝนมีค่าต่้าถึง 2.8 จากการตรวจสอบพบว่านอกจากมี CO 2 ละลายอยู่แล้วยังมี H 2 SO 4 และ<br />
HNO 3 ละลายปนอยู่ด้วย<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 47
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ฝนกรด (Acid rain)<br />
น้าฝนที่มี pH ประมาณ 5.6 - 6.0 ซึ่งมีภาวะเป็นกรดอ่อนๆ ปัจจุบันในประเทศอุตสาหกรรม pH ของน้าฝนมี<br />
ค่าต่้ากว่า 5.6 ทั้งนี้เนื่องจากมีการเผาไหม้เชื้อเพลิง เช่น ถ่านหิน น้ามัน เป็นต้น ซึ่งเชื้อเพลิงเหล่านี้มีสารซัลเฟอร์ (S) อยู่<br />
ท้าให้เกิดแก๊ส SO 2 ซึ่งเมื่อถูกปล่อยออกมาสู่บรรยากาศ และละลายในน้า หรือถูกออกซิไดส์ต่อเป็น SO 3 แล้วละลายใน<br />
น้าฝนได้กรด H 2 SO 4 แล้วจะไปเพิ่มความเป็นกรดให้กับน้าฝน ซึ่งอาจจะท้าให้ pH ต่้ากว่า 3 ในบริเวณที่มีสภาพแวดล้อม<br />
ไม่ดี<br />
SO 3 (g) + H 2 O (l) H 2 SO 4 (aq)<br />
ผลที่เกิดขึ้นคือ ฝนกรดจะไปท้าลายต้นไม้ ท้าลายชีวิตสัตว์น้า ท้าให้โลหะเกิดการผุกร่อน หินถูกกัดเซาะ เป็นต้น<br />
SO 2 อาจจะรวมกับน้าได้เป็น H 2 SO 3 และนอกจากสารประกอบของซัลเฟอร์แล้วก็อาจมีสารประกอบของ N<br />
ซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็น NO 2 , HNO 2 และ HNO 3 ได้เช่นกัน ซึ่งเมื่อละลายในน้าฝนก็จะไปเพิ่มความเป็นกรดให้กับน้าฝนได้<br />
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นคือ<br />
2NO (g) + O 2 (g) 2NO 2 (g)<br />
2NO (g) + H 2 O (l) HNO 2 (aq) + HNO 3 (aq)<br />
ความเป็นกรดเบสของน้าและดินมีความส้าคัญต่อการเพาะปลูกและการเลี้ยงสัตว์น้า เช่น กุ้ง ซึ่งในการเลี้ยงกุ้ง<br />
pH ของน้าต้องเป็นกลาง กุ้งจึงจะเจริญเติบโตได้ดี เป็นต้น และโดยทั่วไปดินที่มี pH ต่้า เกินไปอาจจะไม่เหมาะสมต่อ<br />
การเจริญเติบโตของพืช พืชแต่ละชนิดจะเติบโตในภาวะที่ต่างกัน ข้าวจะเจริญเติบโตในดินเปรี้ยว คือ เป็นกรดเล็กน้อย<br />
ดังนั้น จึงต้องมีการตรวจวัด pH ของดินและน้า เพื่อช่วยให้เกษตรสามารถจัดการกับการเพาะปลุกได้ดี เช่น ถ้า pH ต่้า<br />
มากก็อาจใช้ปูนขาว หรือขี้เถ้าโรยลงไปในดินเพื่อลดความเป็นกรดของดินได้<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 48
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 14 ปฏิกิริยาของกรดและเบส<br />
1. ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส<br />
จากทฤษฎีกรด-เบสของเบรินสเตตและลาวรี กรดคือสารที่ให้โปรตอน และเบสคือ สารที่รับโปรตอน เมื่อกรด<br />
ท้าปฏิกิริยากับเบส จึงมีการถ่ายโอนโปรตอนระหว่างกรดและเบสนั่นเอง ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาระหว่าง HCl และ NaOH<br />
สามารถเขียนปฏิกิริยาได้ดังนี้<br />
HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O<br />
HCl เป็นกรดจะให้โปรตอน (H + ) กับเบส NaOH ได้เกลือ NaCl กับน้า โปรตอนถ่ายโอนจากกรด HCl ไปให้กับ<br />
เบส NaOH เมื่อเขียนสมการไอออนิกสุทธิระหว่างกรดและเบสจะได้ดังนี้<br />
H + (aq) + OH - (aq) H 2 O (l)<br />
ปฏิกิริยาระหว่าง H + จากสารละลายกรดกับ OH - จากสารละลายเบสได้ H 2 O เรียกว่า ปฏิกิริยาสะเทิน<br />
(Neutralization reaction)<br />
ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส จะได้เกลือกับน้าเป็นส่วนใหญ่ แต่จะมีบางปฏิกิริยาที่ได้เกลือเพียงอย่างเดียว เช่น<br />
ปฏิกิริยาระหว่าง HCl กับ NH 3 ได้เกลือ NH 4 Cl ซึ่งเกลือ NH 4 Cl จะแตกตัวให้ NH + 4 และ Cl - ท้าให้สารละลายน้า<br />
ไฟฟ้าได้<br />
HCl (aq) + NH 3 NH 4 Cl (aq) NH 4 + (aq) + Cl - (aq)<br />
ตัวอย่างปฏิกิริยาระหว่างกรดซัลฟิวริกกับแบเรียมไฮดรอกไซด์จะได้ตะกอน BaSO 4 กับน้า<br />
H 2 SO 4 (aq) + Ba(OH) 2 (aq) BaSO 4 (s) + 2H 2 O (l)<br />
สารละลาย H 2 SO 4 และสารละลาย BaSO 4 น้าไฟฟ้าได้ แต่เมื่อน้ามาผสมเข้าด้วยกันแล้วสารละลายที่ได้ไม่<br />
สามารถน้าไฟฟ้าได้เพราะ BaSO 4 เป็นของแข็งที่ละลายน้าได้น้อยมาก จึงไม่มีไอออนที่จะน้าไฟฟ้าได้<br />
ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส แบ่งออกได้ตามชนิดของปฏิกิริยาดังนี้<br />
1. ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสแก่ เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่ HCl กับเบสแก่ KOH ได้เกลือ KCl และน้า<br />
HCl (aq) + KOH (aq) KCl (aq) + H 2 O (l)<br />
2. ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่ HCl กับเบสอ่อน NH 4 OH ได้เกลือ<br />
NH 4 Cl และน้า<br />
HCl (aq) + NH 4 OH (aq) NH 4 Cl (aq) + H 2 O (l)<br />
3. ปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่ เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรด CH 3 COOH และเบส NaOH ได้เกลือ<br />
โซเดียมแอซิเตต (CH 3 COONa) และน้า<br />
CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)<br />
4. ปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสอ่อน เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรด HCN กับเบส NH 4 OH ได้เกลือ NH 4 CN<br />
และน้า<br />
HCN (aq) + NH 4 OH (aq) NH 4 CN (aq) + H 2 O (l)<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 49
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบสในน้านี้จะท้าให้สารละลายที่ได้แสดงสมบัติเป็นกรด เบส หรือกลางได้ ซึ่งพิจารณา<br />
ได้เป็น 2 กรณี<br />
1. ในกรณีกรดและเบสท้าปฏิกิริยากันแล้วมีกรดหรือเบสเหลืออยู่ ถ้ามีกรดเหลืออยู่สารละลายแสดงสมบัติเป็น<br />
กรด ถ้ามีเบสเหลืออยู่สารละลายก็จะแสดงสมบัติเป็นเบส<br />
2. ถ้ากรดกับเบสท้าปฏิกิริยากันหมดพอดี ได้เกลือกับน้า สารละลายของเกลือที่ได้จากปฏิกิริยา จะแสดงสมบัติ<br />
เป็นกรด เบส หรือกลาง ขึ้นอยู่กับชนิดของเกลือนั้นว่ามาจากกรดและเบสประเภทใด ทั้งนี้เพราะเกลือแต่ละชนิดจะเกิด<br />
การแตกตัวและท้าปฏิกิริยากับน้า เรียกว่า ไฮโดรไลซิส ซึ่งจะท้าให้สารละลายแสดงสมบัติกรด-เบสต่างกัน รายละเอียด<br />
อยู่ในหัวข้อต่อไป<br />
2. ปฏิกิริยาของกรดหรือเบสกับสารบางชนิด<br />
กรดนอกจากจะสามารถท้าปฏิกิริยาสะเทินกับเบสได้เกลือกับน้า แล้วยังสามารถท้าปฏิกิริยากับโลหะบางชนิด<br />
เช่น Zn, Fe ได้แก๊ส H 2 และเกลือของโลหะนั้น หรือท้าปฏิกิริยากับเกลือคาร์บอนเนต เช่น CaCO 3 , Na 2 CO 3 หรือเกลือ<br />
NaHCO 3 ได้แก๊ส CO 2<br />
ตัวอย่างปฏิกิริยาระหว่าง HCl กับ CaCO 3 จะได้เกลือและแก๊ส CO 2<br />
HCl(aq) + CaCO 3 (s) CaCl 2 (aq) + CO 2 (g)<br />
เบสก็เช่นเดียวกันนอกจากจะท้าปฏิกิริยาสะเทินกับกรดได้เกลือกับน้าแล้ว ยังสามารถท้าปฏิกิริยากับเกลือ<br />
แอมโมเนียมเช่น NH 4 Cl, (NH 4 ) 2 SO 4 จะได้แก๊ส NH 3 หรือท้าปฏิกิริยากับเกลือ เช่นปฏิกิริยาระหว่าง NaOH กับ FeCl 3<br />
ได้สารผลิตภัณฑ์ดังนี้<br />
3NaOH (aq) + FeCl 3 (aq) Fe(OH) 2 (s) + 3NaCl (aq)<br />
ดังนั้น จะเห็นได้ว่ากรดและเบสท้าปฏิกิริยากันเองได้ และทั้งกรดและเบสก็สามารถท้าปฏิกิริยากับสารอื่นได้ด้วย<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 50
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 15 เกลือ (Salt)<br />
เกลือเป็นสารประกอบไอออนิก ประกอบด้วยไอออนบวก (แคตไอออน) และไอออนลบ (แอนไอออน) ยกเว้น<br />
OH - ตัวอย่างเช่น NaCl ประกอบด้วยโซเดียมไอออน (Na + ) และคลอไรด์ไอออน (Cl - ) แบเรียมซัลเฟต (BaSO 4 )<br />
ประกอบด้วยแบเรียมไอออน (Ba 2+ ) และซัลเฟตไอออน (SO 4 2- ) เกลือ NaCl ละลายในน้าได้ดีและให้ Na + และ Cl - แต่<br />
เกลือ BaSO 4 เป็นเกลือที่ไม่ละลายน้า ท้าให้สารละลายของเกลือ NaCl น้าไฟฟ้าได้ดี แต่สารละลายของเกลือ BaSO 4 ไม่<br />
น้าไฟฟ้า<br />
เราอาจจ าแนกเกลือออกได้เป็นประเภทต่างๆ ดังนี้<br />
1. เกลือปกติ (Normal salt) เกลือปกติเป็นเกลือที่ไม่มีไฮโดรเจนหรือไฮดรอกไซด์ไอออนที่อาจถูกแทนที่<br />
ดังนั้น จึงประกอบด้วยไอออนบวกคือโลหะ หรือกลุ่มธาตุที่เทียบเท่าโลหะ เช่น NH 4 + (แอมโมเนียมไอออน) กับไอออนลบ<br />
ซึ่งเป็นอนุมูลกรด (Acid radical) ตัวอย่างของเกลือปกติ เช่น NaCl K 2 SO 4 , Ca 3 (PO 4 ) 2 , NH 4 NO 3 , (NH 4 ) 2 SO 4 ,<br />
ZnSO 4 เป็นต้น<br />
2. เกลือกรด (Acid salt) เกลือประเภทนี้มี H อะตอมอยู่ในโมเลกุลของเกลือ ซึ่งสามารถไอออไนซ์ได้ (แตก<br />
ตัวเป็นไอออนได้) เช่น NaHSO 4 , NaHCO 3 , Na 2 HPO 4 , NaH 2 PO 4 เป็นต้น<br />
3. เกลือเบสิก (Base salt) เกลือประเภทนี้มีไอออนลบ OH - และไอออนบวก เช่น Pb(OH)Cl, Bi(OH) 2 Cl<br />
เป็นต้น<br />
4. เกลือสองเชิง (Double salt) เกิดจากเกลือปกติสองชนิดรวมกันเป็นโมเลกุลใหญ่ เช่น Al(SO 4 ) 3 .24H 2 O ,<br />
K 2 SO 4 เป็นต้น<br />
5. เกลือเชิงซ้อน (Complex salt) ประกอบด้วยไอออนลบที่ไอออนเชิงซ้อน เช่น K 3 Fe(CN) 6 เป็นต้น<br />
การเรียกชื่อเกลือ<br />
1. ให้อ่านโลหะแล้วตามด้วยอนุมูลกรด เช่น<br />
NaCl = โซเดียมคลอไรด์ KI = โพแทสเซียมไอโอไดด์<br />
MgS = แมกนีเซียมซัลไฟด์<br />
ถ้าอนุมูลกรดมาจากกรดที่ลงท้ายด้วย ous ต้องเปลี่ยนเป็น ite แต่ถ้าลงท้ายด้วย ic ต้องเปลี่ยนเป็น ate เช่น<br />
Na 2 CO 3 = โซเดียมคาร์บอเนต Ca 3 (PO 4 ) 2 = แคลเซียมฟอสเฟต<br />
K 2 SO 4 = โพแทสเซียมซัลเฟต Na 2 SO 4 = โซเดียมซัลเฟต<br />
2. ถ้าโลหะมีเลขออกซิเดชัน (ประจุไฟฟ้า) มากกว่า 1 ค่าให้บอกไว้ในวงเล็บหลังโลหะนั้น แล้วอ่านตามด้วย<br />
อนุมูลกรด เช่น<br />
Fe(NO 3 ) 2 = ไอร์ออน (II) ไนเตรต Fe(NO 3 ) 3 = ไอร์ออน (III) ไนเตรต<br />
SnCl 2 = ทิน (II) คลอไรด์ SnCl 4 = ทิน (IV) คลอไรด์<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 51
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
วิธีการเตรียมเกลือ<br />
1. เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส<br />
เช่น<br />
กรด + เบส เกลือ + น้า<br />
HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l)<br />
H 2 SO 4 (aq) + Ba(OH) 2 (aq) BaSO 4 (s) + 2H 2 O (l)<br />
“เกลือที่เกิดจากกรดและเบสท าปฏิกิริยากัน ไอออนบวกของเกลือจะมาจากเบส<br />
ส่วนไอออนลบของเกลือมาจากกรด”<br />
เกลือที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส แบ่งออกได้เป็น<br />
1.1 เกลือที่เกิดจากกรดแก่และเบสแก่ ตัวอย่างเช่น<br />
* NaCl เกิดจากกรด HCl กับเบส NaOH,<br />
HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l)<br />
* Ca(NO 3 ) 2 เกิดจาก HNO 3 และ Ca(OH) 2<br />
HNO 3 (aq) + Ca(OH) 2 (aq) Ca(NO 3 ) 2 (aq) + H 2 O (l)<br />
1.2 เกลือที่เกิดจากกรดอ่อนกับเบสแก่ เช่น<br />
* NaClO เกิดจาก HClO และ NaOH<br />
HClO (aq) + NaOH (aq) NaClO (aq) + H 2 O (l)<br />
* Ba(C 2 H 3 O 2 ) 2 เกิดจาก C 2 H 3 O 2 H และ Ba(OH) 2<br />
C 2 H 3 O 2 H(aq) + Ba(OH) 2 (aq) Ba(C 2 H 3 O 2 ) 2 (aq) + H 2 O (l)<br />
1.3 เกลือที่เกิดจากกรดแก่กับเบสอ่อน เช่น<br />
* NH 4 Cl เกิดจาก HCl กับ NH 3<br />
HCl (aq) + NH 3 (g) NH 4 Cl (aq) + H 2 O (l)<br />
* Al(NO 3 ) 3 เกิดจาก HNO 3 (aq) และ Al(OH) 3 (aq)<br />
HNO 3 (aq) + Al(OH) 3 (aq) Al(NO 3 ) 3 (aq) + H 2 O (l)<br />
1.4 เกลือที่เกิดจากกรดอ่อนและเบสอ่อน เช่น<br />
* NH 4 CN เกิดจากกรด HCN กับเบส NH 3<br />
HCN(aq) + NH 3 (g) NH 4 CN (aq) + H 2 O (l)<br />
* FeCO 3 เกิดจากกรด H 2 CO 3 (aq) กับเบส Fe(OH) 2 (aq)<br />
H 2 CO 3 (aq) + Fe(OH) 2 (aq) FeCO 3 (aq) + H 2 O (l)<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 52
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
2. เตรียมจากปฏิกิริยาของโลหะกับกรด<br />
โลหะ + กรด เกลือ + แก๊ส<br />
โลหะ + กรด เกลือ + น้า + แก๊ส<br />
เช่น Mg (s) + 2HCl (aq) MgCl 2 (aq) + H 2 (g)<br />
Zn(s) + H 2 SO 4 (aq) ZnSO 4 (aq) + H 2 (g)<br />
3Cu(s) + 8HNO 3 (aq) 3Cu(NO 3 ) 2 (aq) + H 2 O (l) + 2NO (g)<br />
3. เตรียมจากปฏิกิริยาของโลหะออกไซด์กับกรด<br />
โลหะออกไซด์ + กรด เกลือ + น้า<br />
เช่น CaO (s) + H 2 SO 4 (aq) CaSO 4 (s) + H 2 O (l)<br />
CuO (s) + H 2 SO 4 (aq) CuSO 4 (s) + H 2 O (l)<br />
MgO (s) + 2HCl (aq) MgCl 2 (aq) + H 2 O (l)<br />
4. เตรียมจากปฏิกิริยาของเกลือกับกรด เช่น<br />
FeS(s) + 2HCl (aq) FeCl 2 (aq) + H 2 S (g)<br />
Na 2 CO 3 (s) + H 2 SO 4 (aq) Na 2 SO 4 (aq) + H 2 CO 3 (aq)<br />
NaHCO 3 (s) + HCl(aq) NaCl(aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)<br />
BaCO 3 (s) + 2HCl (aq) BaCl 2 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)<br />
5.เตรียมจากปฏิกิริยาของเกลือกับเกลือ<br />
NaCl (aq) + AgNO 3 (aq) AgCl(s) + NaNO 3 (aq)<br />
BaCl 2 (aq) + Na 2 SO 4 (aq) BaSO 4 (s) + 2NaCl (aq)<br />
ZnCl 2 (aq) + Na 2 S (aq) ZnS (s) + 2NaCl (aq)<br />
6.โดยการรวมตัวกันโดยตรงของโลหะกับอโลหะ<br />
2Na(s) + Cl 2 (g) 2NaCl (aq)<br />
Fe (s) + S (s) FeS<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 53
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ประโยชน์ของเกลือ<br />
เกลือหลายชนิดมีประโยชน์มากทั้งในชีวิตประจ้าวัน และในอุตสาหกรรม ดังแสดงในตารางที่ 1<br />
ตารางที่ 1 แสดงสูตร ชื่อทางเคมี ชื่อทางการค้า และประโยชน์ของเกลือ<br />
สูตร ชื่อทางเคมี ชื่อทางการค้า ประโยชน์<br />
NaCl โซเดียมคลอไรด์ เกลือแกง<br />
1. ใช้ปรุงอาหาร และ ถนอมอาหาร<br />
2. ใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมผลิตโซดาไฟ<br />
(NaOH) และโซดาแอช (Na 2 CO 3 )<br />
KCl<br />
KNO 3<br />
โพแทสเซียมคลอไรด์<br />
โพแทสเซียมไนเตรต<br />
-<br />
ดินประสิว<br />
ใช้เป็นปุ๋ยเคมี<br />
NH 4 NO 3 แอมโมเนียมไนเตรต<br />
-<br />
Ca 3 (PO 4 ) 2 แคลเซียมฟอสเฟต - เป็นส่วนประกอบของกระดูกและฟัน<br />
BaSO 4 แบเรียมซัลเฟต -<br />
ไม่ยอมให้รังสีเอกซ์ผ่าน ใช้ในการตรวจระบบ<br />
ทางเดินอาหารของคนไข้<br />
NaHCO 3 โซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต -<br />
CaCO 3 แคลเซียมคาร์บอเนต หินปูน<br />
ใช้เป็นยาลดกรดในกระเพาะอาหาร<br />
Na 2 SO 4<br />
MgSO 4<br />
โซเดียมซัลเฟต<br />
แมกนีเซียมซัลเฟต<br />
-<br />
ดีเกลือ<br />
ใช้เป็นยาขับถ่าย<br />
MgCO 3 แมกนีเซียมคาร์บอเนต -<br />
NH 4 Cl แอมโมเนียมคลอไรด์ - ใช้เป็นยาขับปัสสาวะและขับเสมหะ<br />
FeSO 4 ไอร์ออน (II) ซัลเฟต - ใช้รักษาโรคโลหิตจาง<br />
KI โพแทสเซียมไอโอไดด์ - ใช้รักษาโรคคอพอก<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า <strong>54</strong>
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 16 ไฮโดรไลซิส<br />
ไฮโดรไลซิส หมายถึง ปฏิกิริยาระหว่างสาร(เกลือ) กับน้า<br />
ไฮโดรไลซิสของเกลือ หมายถึง ปฏิกิริยาระหว่างเกลือกับน้า เกลือเป็นอิเล็กโทรไลต์แก่ เมื่อเกลือละลายในน้า เกลือ<br />
จะแตกตัวออกเป็นไอออนบวกและไอออนลบทั้งหมด ดังนั้น สมบัติของสารละลายของเกลือ จึงขึ้นอยู่กับไอออนบวกและ<br />
ไอออนลบในสารละลายนั้น ไอออนบางตัวสามารถท้าปฏิกิริยากับน้าและให้ H + หรือ OH - ได้ ปฏิกิริยานี้เรียกว่า<br />
ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส เช่น<br />
* ไอออนลบ เช่น X - เมื่อท้าปฏิกิริยากับน้า จะเขียนสมการได้ดังนี้<br />
X - (aq) + H 2 O (l) HX (aq) + OH - (aq)<br />
จะเห็นว่าจากปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของไอออนลบ X - ที่เกิดขึ้น X - (aq) จะรับ H + จากน้าแล้วได้ OH - (aq) ดังนั้น<br />
สารละลายที่ได้จึงมีสมบัติเป็นเบส<br />
* ไอออนบวก เช่น NH + 4 (aq) เมื่อท้าปฏิกิริยากับน้า จะเขียนสมการได้ดังนี้<br />
NH + 4 (aq) + H 2 O(l) NH 3 (g) + H 3 O + (aq)<br />
จะเห็นว่าจากปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของไอออนบวก NH + 4 (aq) ที่เกิดขึ้น NH + 4 จะให้โปรตอนกับ H 2 O (l) แล้วได้<br />
H 3 O + (aq) ดังนั้นสารละลายที่ได้จึงมีสมบัติเป็นกรด<br />
ดังนั้นจึงอาจสรุปได้ว่า “ถ้าไอออนลบของเกลือเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสจะท าให้สารละลาย<br />
แสดงสมบัติความเป็นเบส และถ้าไอออนบวกของเกลือเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส จะท าให้<br />
สารละลายแสดงสมบัติความเป็นกรด”<br />
* การพิจารณาว่าไอออนลบใดจะเกิดไฮโดรไลซิสหรือไม่นั้นมีหลักพิจารณาดังนี้<br />
1. ถ้าเป็นไอออนลบของกรดแก่ เช่น Cl - , Br - , I - , NO - 3 และ ClO - 4 จะไม่ท้าปฏิกิริยากับน้า ดังนั้น จะไม่มีผลต่อ<br />
ค่าความเป็นกรด-เบสของสารละลาย<br />
2. ไอออนลบของกรดอ่อน เช่น CH 3 COO - , ClO - , CN - และ CO 2- 3 สามารถรับโปรตอนจากน้าเกิดปฏิกิริยา<br />
ไฮโดรไลซิสได้สารละลายที่เป็นเบส เช่น ปฏิกิริยาของ CH 3 COO - กับน้า<br />
CH 3 COO - (aq) + H 2 O (l) CH 3 COOH (aq) + OH - (aq)<br />
* การพิจารณาว่าไอออนบวกใดจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสหรือไม่มีหลักพิจารณาดังนี้<br />
1. ไอออนบวกของโลหะหมู่ IA หรือ IIA (ยกเว้น Be) ได้แก่ Li + , Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ และ Ba 2+ จะ<br />
ไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส รวมทั้งไอออนบวกของเบสแก่ทั้งหมด<br />
2. แอมโมเนียมไอออนของเกลือแอมโมเนียมจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส และท้าให้สารละลายเป็นกรด<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 55
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
1. การไฮโดรไลซิสของเกลือที่เกิดจากกรดแก่และเบสแก่<br />
เกลือประเภทนี้เมื่อละลายในน้าจะไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับน้า ทั้งนี้เพราะ ทั้งไอออนบวกที่มาจากเบสแก่<br />
และไอออนลบที่มจากกรดแก่ ต่างก็ไม่ท้าปฏิกิริยากับน้า เช่น NaCl เมื่อละลายน้าได้ Na + และ Cl - ทั้ง Na + ซึ่งมาจาก<br />
เบสแก่ และ Cl - ซึ่งมาจากกรดแก่ HCl จะไม่ท้าปฏิกิริยากับน้า ไม่มีผลต่อค่า pH ของสารละลาย สารละลายจึงเป็น<br />
กลาง คือมี [H 3 O + ] และ [OH - ] ที่แตกตัวจากน้ามีปริมาณเท่ากัน pH ของสารละลายเท่ากับ 7<br />
2. การไฮโดรไลซิสของเกลือที่เกิดจากกรดอ่อนกับเบสแก่<br />
เกลือประเภทนี้เมื่อละลายน้าจะได้ไอออนลบที่มาจากกรดอ่อนที่มีสมบัติเป็นคู่เบสที่แรงพอสมควร ไอออนลบที่<br />
เกิดขึ้นจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับน้าได้ OH - ไอออนท้าให้ สารละลายแสดงสมบัติความเป็นเบส<br />
ตัวอย่างเช่น NaClO เมื่อละลายน้าจะให้ Na + และ ClO - ดังนี้<br />
NaClO (s) Na + (aq) + ClO - (aq)<br />
ClO - จะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส โดยรับโปรตอนจากน้าได้เป็น HClO และ OH - ตามสมการ<br />
ClO - (aq) + H 2 O (l) HClO (aq) + OH - (aq)<br />
ส้าหรับ Na + (aq) ไอออน ซึ่งมาจากเบสแก่ NaOH ไม่เกิดการไฮโดรไลซิส<br />
ดังนั้นสารละลายที่เกิดจากการละลายของเกลือ NaClO ในน้าแล้วเกิดการไฮโดรไลซิสของ ClO - (aq) จะได้ OH -<br />
ไอออน จึงแสดงสมบัติเป็นเบส pH ของสารละลายมีค่ามากกว่า 7<br />
3. การไฮโดรไลซิสของเกลือที่เกิดจากกรดแก่กับเบสอ่อน<br />
เกลือประเภทนี้เมื่อละลายน้าจะให้ไอออนบวกที่มาจากเบสที่เป็นคู่กรด ที่มีความแรงพอสมควร ไอออนบวกนี้จะ<br />
เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับน้าให้ H 3 O + ท้าให้ สารละลายแสดงสมบัติเป็นกรด<br />
ส่วนไอออนลบซึ่งมาจากกรดแก่ ไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ตัวอย่างเช่น<br />
NH 4 Cl ซึ่งเกิดจากกรดแก่ HCl กับเบสอ่อน NH 3<br />
NH 4 Cl แตกตัวในน้าได้ NH 4 + และ Cl - ทั้งหมด<br />
NH 4 Cl (aq) NH + 4 (aq) + Cl - (aq)<br />
Cl - ไม่เกิดการไฮโดรไลซิส แต่ NH + 4 เกิดไฮโดรไลซิส โดย NH + 4 จะให้โปรตอนกับ H 2 O ได้เป็น NH 3 (aq) และ<br />
H 3 O (aq) ดังสมการ<br />
NH + 4 (aq) + H 2 O (l) NH 3 (aq) + H 3 O + (aq)<br />
จะเห็นได้ว่าผลจากการไฮโดรไลซิสของ NH 4 Cl จะได้ H 3 O + ดังนั้นสารละลายของเกลือ NH 4 Cl จึงแสดงสมบัติ<br />
เป็นกรด pH ของสารละลายมีค่าน้อยกว่า 7<br />
4. การไฮโดรไลซิสของเกลือที่เกิดจากกรดอ่อนและเบสอ่อน<br />
เกลือประเภทนี้เมื่อละลายน้าได้ไอออนบวกและไอออนลบ ซึ่งไอออนทั้งสองนี้ สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส<br />
ได้ทั้งคู่ ไอออนบวกของเกลือจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสได้ H 3 O + ส่วนไอออนลบได้ OH - ดังนั้นความเป็นกรด-เบส<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 56
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ของสารละลายจึงขึ้นอยู่กับว่าไอออนบวกหรือไอออนลบเกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซิสได้ดีกว่ากัน โดยพิจารณาจาก<br />
ค่าคงที่ของการแตกตัวของคู่เบส (K b ) (ไอออนลบ) หรือค่าคงที่การแตกตัวของคู่กรด K a (ไอออนบวก)<br />
ตัวอย่างเช่น เกลือ NH 4 CN ที่เกิดจากกรดอ่อน HCN และเบสอ่อน NH 4 OH<br />
NH 4 OH แตกตัวในน้าให้ NH + 4 และ CN - ดังสมการ<br />
NH 4 CN (aq) NH + 4 (aq) + CN - (aq)<br />
NH + 4 และ CN - เกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซิสดังนี้<br />
NH + 4 (aq) + H 2 O (l) NH 3 (aq) + H 3 O + (aq) ; K a = 5.6 x 10 -10<br />
CN - (aq) + H 2 O (l) HCN (aq) + OH - (aq) ; K b = 5.6 x 10 -5<br />
เนื่องจาก ค่า K b > K a ดังนั้นแสดงว่า CN - เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสให้ OH - +<br />
ได้ดีกว่า NH 4<br />
ดังนั้น [OH - ] > [H 3 O + ] สารละลายของเกลือ NH 4 CN จึงแสดงสมบัติเป็นเบส pH มีค่ามากกว่า 7<br />
ตัวอย่างที่ 1 จงเขียนสมการแสดงการละลายน้าของเกลือโซเดียมแอซิเตต และให้บอกว่าสารละลายเป็นกรดหรือเบส<br />
วิธีท า เกลือโซเดียมแอซิเตต มีสูตรโมเลกุลเป็น CH 3 COONa เมื่อละลายน้าจะแตกตัวให้ Na + และ CH 3 COO - หมด<br />
ดังสมการ<br />
CH 3 COONa (s) Na + (aq) + CH 3 COO - (aq)<br />
Na + ไอออน ไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส<br />
CH 3 COO - เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส โดย CH 3 COO - รับโปรตอนจากน้าได้เป็นกรดแอซิติก<br />
CH 3 COO - (aq) + H 2 O (l) CH 3 COOH (aq) + OH - (aq)<br />
ผลจากการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสได้ OH - ดังนั้นสารละลายของเกลือโซเดียมแอซิเตตจึงมีสมบัติเป็นเบส<br />
ตัวอย่างที่ 2 F - ไอออนเกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซิสหรือไม่ ถ้าเกิดสารละลายเป็นกรดหรือเบส<br />
วิธีท า F - ไอออนเป็นไอออนลบของเกลือที่เกิดจากกรดอ่อน HF ดังนั้น F - ไอออนเป็นคู่เบสที่มีความแรงเมื่อท้าปฏิกิริยา<br />
กับน้าจึงสามารถรับโปรตอนจากน้าได้เป็น HF และ OH - ดังสมการ<br />
F - (aq) + H 2 O (l) HF(aq) + OH - (aq)<br />
ผลจากการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของ F - จะได้ OH - ดังนั้นสารละลายจึงแสดงสมบัติความเป็นเบส<br />
ตัวอย่างที่ 3 NH 4 Br เมื่อละลายน้าจะมีผลต่อค่า pH ของสารละลายอย่างไร ?<br />
วิธีท า NH 4 Br ละลายในน้าจะแตกตัวให้ NH 4 + และ Br -<br />
NH 4 Br (s) NH + 4 (aq) + Br - (aq)<br />
Br - มาจากกรดแก่ HBr จึงไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส<br />
NH + 4 เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสได้ H 3 O + ท้าให้สารละลายแสดงสมบัติความเป็นกรดโดย ให้ H + กับน้าได้<br />
NH 3 (aq) และ H 3 O + (aq) ดังนี้<br />
NH + 4 (aq) + H 2 O (l) NH 3 (aq) + H 3 O + (aq)<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 57
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 4 เกลือ LiNO 3 เมื่อละลายในน้าจะมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงค่า pH ของสารละลายหรือไม่<br />
วิธีท้า LiNO 3 เมื่อละลายน้าแตกตัวได้ Li + (aq) และ NO 3 - (aq)<br />
LiNO 3 (s) Li + (aq) + NO - 3 (aq)<br />
Li + เป็นไอออนบวกของโลหะหมู่ IA จึงไม่เกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซิส<br />
-<br />
NO 3 เป็นไอออนลบของกรดแก่ HNO 3 ไม่เกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซิสเช่นกัน<br />
ดังนั้นเกลือ LiNO 3 เมื่อละลายน้าไม่ท้าให้ค่า pH ของสารละลายเปลี่ยนแปลง เนื่องจากมีสมบัติเป็นกลาง<br />
5. การไฮโดรไลซิสของไอออนลบของเกลือที่เกิดจากกรดพอลิโปรติก<br />
ไอออนลบของเกลือที่เกิดจากกรดพอลิโปรติก เช่น CO 2- 3 , PO 3- 4 สามารถเกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซิสได้หลาย<br />
ขั้น เนื่องจากสามารถรับ H + จาก H 2 O ได้มากกว่า 1 โปรตอน เช่น<br />
ปฏิกิริยาการไฮโดรไลซิสของเกลือ Na 2 CO 3 (s)<br />
เมื่อ เกลือ Na 2 CO 3 (s) ละลายน้า จะเกิดการแตกตัวเป็นไอออนได้หมด คือ<br />
Na 2 CO 3 (s) Na + 2-<br />
(aq) + CO 3 (aq)<br />
Na + ไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส เนื่องจากมาจาก เบสแก่ NaOH<br />
CO 2- 3 (aq) เกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซิสได้ 2 ขั้นตอนดังนี้<br />
CO 2- 3 (aq) + H 2 O (l) HCO - 3 (aq) + OH - (aq)<br />
และ HCO - 3 (aq) + H 2 O (l) H 2 CO 3 (aq) + OH - (aq)<br />
การค านวณเกี่ยวกับการไฮโดรไลซิสของเกลือแบบต่างๆ<br />
จากที่กล่าวมาแล้ว เกลือที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบสนั้น อาจเกิดหรือไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสก็ได้<br />
ขึ้นอยู่กับชนิดของเกลือ<br />
1. การค านวณเกี่ยวกับเกลือที่เกิดจากกรดแก่และเบสแก่<br />
“เกลือชนิดนี้ไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสสารละลายแสดงสมบัติเป็นกลาง”<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 58
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
2. การค านวณเกี่ยวกับเกลือที่เกิดจากกรดอ่อนและเบสอ่อน เช่น CH 3 COoNa เกลือชนิดนี้แตกตัวให้ไอออน<br />
ลบที่สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสได้<br />
CH 3 COONa แตกตัว 100 % ได้ CH 3 COO - (aq) และ Na + (aq)<br />
CH 3 COONa (aq) CH 3 COO - (aq) + Na + (aq)<br />
CH 3 COO - ที่ได้ก็คือเบสอ่อน ซึ่งสามารถรับโปรตอนจากน้าได้เป็นกรดแอซิติก และได้ OH - ซึ่งมาจากการที่<br />
โมเลกุลของน้าที่ให้โปรตอน ท้าให้สารละลายเป็นเบส<br />
CH 3 COO - (aq) + H 2 O (l) CH 3 COOH (aq) + OH - (aq)<br />
เนื่องจาก CH 3 COO - (aq) เป็นเบสอ่อน เมื่อเกิดปฏิกิริยาจะเกิดภาวะสมดุล โดยมีค่าคงที่สมดุล K ดังนี้<br />
K =<br />
[CH 3 COOH][OH - ]<br />
[CH 3 COO - ][H 2 O]<br />
[CH<br />
K[H 2 O] = K h = 3 COOH][OH - ]<br />
………………….. (1)<br />
[CH 3 COO - ]<br />
K h คือ ค่าคงที่สมดุลของการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส<br />
[H<br />
ถ้าคูณด้านขวาของสมการ (1) ด้วย 3 O + ]<br />
จะได้<br />
[H 3 O + ]<br />
[CH 3 COOH][OH - ] [H 3 O + ]<br />
K h = . ……………………. (2)<br />
[CH 3 COO - ] [H 3 O + ]<br />
เนื่องจาก [OH - ][H 3 O + ] = K w และ<br />
[CH 3 COOH][OH - ] 1<br />
=<br />
[CH 3 COO - ][H 3 O + ] K a<br />
1<br />
เมื่อแทนค่า K w และ ลงในสมการที่ (2) จะได้ว่า<br />
K a<br />
K<br />
K h = w 1.0 x 10 -14<br />
= = K b<br />
K a<br />
K a<br />
เมื่อทราบค่า K a ของกรดแอซิติกก็สามารถค้านวณหา K h ได้ หรือเมื่อทราบ K h ก็สามารถค้านวณหา [OH - ]<br />
และ จาก [OH - ] ก็สามารถค้านวณหาค่า pH ของสารละลายได้ หรือถ้าไม่ทราบค่า K a ของกรด CH 3 COOH แต่<br />
ทราบค่า K b ของคู่เบส CH 3 COO - ก็ค้านวณได้เช่นกันจากความสัมพันธ์<br />
K b =<br />
K w<br />
K a<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 59
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 5 เกลือ CH 3 COONa จ้านวน 0.100 mol ละลายในน้า 1 dm 3 สารละลายจะมี pH เท่าใด<br />
(K a ของ CH 3 COOH เท่ากับ 1.76 x 10 -5 )<br />
วิธีท า K h =<br />
K w 1.0 x 10 -14<br />
=<br />
K a<br />
= 5.7 x 10 -10<br />
เมื่อ CH 3 COO - (aq) ที่แตกตัวจากกรดเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ซึ่งสมมติให้เกิดเท่ากับ x mol/dm 3<br />
CH 3 COO - (aq) + H 2 O (l) CH 3 COOH (aq) + OH - (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.1 0 0 mol/dm 3<br />
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนแปลง -x +x +x mol/dm 3<br />
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล 0.1-x +x +x mol/dm 3<br />
1.76 x 10 -5 [CH 3 COOH][OH - ]<br />
X 2<br />
K h = =<br />
[CH 3 COO - ]<br />
X 2<br />
0.1 – x<br />
0.1 – x<br />
= 5.7 x 10 -10<br />
(0.1 - x 0.1) x = 5.7 x 10 -6 mol/dm 3<br />
x = [OH - ] = 5.7 x 10 -6 mol/dm 3<br />
[H + ] =<br />
1.0 x 10 -14<br />
5.7 x 10 -6 = 1.3 x 10 -9 mol/dm 3<br />
pH = -log 1.3 x 10 -9 = 8.89<br />
หมายเหตุ ถ้าโจทย์ก้าหนด K b ของ CH 3 COO - มาให้ให้แทนค่า K b = K h ได้เลย<br />
K b = K h =<br />
[CH 3 COOH][OH - ]<br />
[CH 3 COO - ]<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 60
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
3.การค านวณเกี่ยวกับเกลือที่เกิดจากกรดแก่และเบสอ่อน เช่น NH 4 Cl ซึ่งเป็นเกลือที่เกิดจากกรดแก่ HCl<br />
และเบสอ่อน NH 4 OH , เกลือ NH 4 Cl เมื่อละลายน้าจะแตกตัวให้ NH 4 + และ Cl -<br />
NH 4 + เป็นกรดอ่อน สามารถให้โปรตอน (H + ) กับน้าได้ H 3 O + ท้าให้สารละลายเป็นเบส ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นแสดง<br />
ได้ดังนี้<br />
NH 4 Cl (aq) NH + 4 (aq) + Cl - (aq)<br />
NH + 4 (aq) + H 2 O (l) NH 3 (aq) + H 3 O + (aq)<br />
[NH<br />
K = 3 ][H 3 O + ]<br />
[NH + 4 ][H 2 O]<br />
[NH<br />
K[H 2 O] = K h = 3 ][H 3 O + ]<br />
[NH + 4 ]<br />
[OH - ]<br />
คูณ ด้านขวาของสมการจะได้<br />
[OH - ]<br />
[NH 3 ][H 3 O + ]<br />
K h = .<br />
[NH + 4 ]<br />
เนื่องจาก K w = [OH - ][H 3 O + ] และ K b =<br />
K w<br />
K b<br />
[OH - ]<br />
[OH - ]<br />
ดังนั้น K h = = K a<br />
[NH 4 + ][OH - ]<br />
[NH 3 ]<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 61
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 6 ให้หาค่า pH ของสารละลาย 0.10 mol/dm 3 NH 4 Cl (ก้าหนด K b ของ NH 3 = 1.8x 10 -5 )<br />
วิธีท า<br />
NH 4 Cl (aq) NH + 4 (aq) + Cl - (aq)<br />
K h =<br />
K w<br />
1.0 x 10 -14<br />
= K a =<br />
K b 1.8 x 10 -5 = 5.5 x 10 -10<br />
NH + 4 (aq) + H 2 O (l) NH 3 (aq) + H 3 O + (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.10 0 0<br />
ความเข้มที่ภาวะสมดุล 0.10 - x +x +x mol/dm 3<br />
K h =<br />
[NH + 4 ][OH - ]<br />
[NH 3 ]<br />
5.5 x 10 -10 =<br />
x 2<br />
0.1 - x<br />
x = 0.1x5.5x10<br />
10<br />
= 7.45 x 10 -6<br />
x = [H 3 O + ] = 7.45 x 10 -6<br />
pH = -log [H 3 O + ] = -log[7.45 x 10 -6 ] = 5.12<br />
หมายเหตุ ถ้าทราบค่า K a ของ NH 4 + (เท่ากับ 5.5 x 10 -10 ) ก็แทนค่า K a ได้โดยตรงจากความสัมพันธ์<br />
x 2<br />
K h = K a =<br />
0.1 - x<br />
= 5.5 x 10 -10<br />
x = 7.45 x 10 -6<br />
x = [H 3 O + ] = 7.45 x 10 -6<br />
pH = -log [H 3 O + ] = -log[7.45 x 10 -6 ] = 5.12<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 62
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
4.การค านวณเกี่ยวกับเกลือที่เกิดจากกรดอ่อนและเบสอ่อน<br />
เกลือที่เกิดจากกรดอ่อนและเบสอ่อน เมื่อแตกตัวในน้าจะให้ไอออนที่มาจากกรดอ่อนและไอออนที่มาจากเบส<br />
อ่อน ไอออนทั้งสองเกิดการไฮโดรไลซิสได้ท้าให้เกิดทั้ง OH - และ H 3 O + ในสารละลาย สารละลายอาจเป็นกรด กลาง<br />
หรือเบสก็ได้ ขึ้นอยู่กับปริมาณ OH - หรือ H 3 O +<br />
ตัวอย่างของเกลือชนิดนี้ได้แก่ NH 4 CN , CH 3 COONH 4 เป็นต้น<br />
ปฏิกิริยาการแตกตัวของ NH 4 CN ในน้าเขียนได้ดังนี้<br />
NH 4 CN (s) NH + 4 (aq) + CN - (aq)<br />
NH + 4 และ CN - เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสได้ H 3 O + และ OH - (aq)<br />
NH + 4 (aq) + H 2 O (l) NH 3 (aq) + H 3 O + (aq)<br />
CN - (aq) + H 2 O (l) HCN<br />
ถ้าพิจารณาว่า NH + 4 เป็นกรดอ่อน K a ของ NH + 4 จะเป็นตัวก้าหนดปริมาณการแตกตัวของ NH + 4 ในท้านอง<br />
เดียวกัน K b ของ CN - ก็เป็นตัวก้าหนดปริมาณการแตกตัวของ CN - ในน้า<br />
+<br />
* ถ้า K a ของ NH 4 > K b ของ CN -<br />
สารละลายจะเป็นกรด เนื่องจากเกิด H 3 O + มากกว่า OH -<br />
+<br />
* ถ้า K a ของ NH 4 < K b ของ CN -<br />
สารละลายจะเป็นเบส เนื่องจากเกิด H 3 O + น้อยกว่า OH -<br />
นอกจากนี้ยังอาจใช้สูตรส้าเร็จในการค้านวณหา pH ของสารละลายของเกลือจากกรดอ่อนและเบสอ่อนได้ดังนี้<br />
[H 3 O + ] =<br />
K w .K a<br />
Kb<br />
ตัวอย่างที่ 7 จงหา pH ของสารละลาย 0.1 โมล/ลิตรของ NH 4 CN ก้าหนดให้ K a ของ HCN = 4 x 10 -10 K b ของ<br />
NH 4 OH = 1.8 x 10 -5<br />
วิธีท า จากสูตร [H 3 O + ] =<br />
=<br />
K w .K a<br />
Kb<br />
(1.0x10<br />
14<br />
)(4.0x10<br />
10<br />
)<br />
1.8x10<br />
5<br />
= 4.7 x 10 -10<br />
pH = -log[H 3 O + ]<br />
= -log[4.7 x 10 -10 ] = -0.67 + 10 = 9.33<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 63
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 8 ให้ค้านวณหา pH ของสารละลายที่เกิดจากการไฮโดรไลซิสของเกลือ Na 2 S เข้มข้น 0.020 mol.dm 3<br />
(ส้าหรับ H 2 S K a1 = 1.0 x 10 -7 , K a2 = 1.0 x 10 -15 )<br />
วิธีท า<br />
Na 2 S 2Na + (aq) + S 2- (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.020 0 0<br />
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนแปลง -x +x +x<br />
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล 0.020 - x +x +x<br />
K h =<br />
K w<br />
Ka<br />
2 (H 2S)<br />
K w<br />
Ka<br />
2 (H 2S)<br />
= K<br />
(S )<br />
[HS - ][OH - ]<br />
=<br />
[S 2- ]<br />
1.0 x 10 -14 x 2<br />
=<br />
1.0 x 10 -15 0.020 – x<br />
x 2 + 10x - 0.02 = 0<br />
x =<br />
b 2 =<br />
10<br />
10<br />
2<br />
4( 0.02)(1)<br />
2(1)<br />
[HS - ][OH - ]<br />
[S 2- ]<br />
= 0.002<br />
x = [OH - ] = 0.002<br />
K<br />
เนื่องจาก K h ในขั้นที่ 2 = w 1.0 x 10 -14<br />
= = 1.0 x 10 -7<br />
K a1 1.0 x 10 -7<br />
ซึ่งมีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับ K h ในขั้นที่ 1 ดังนั้น [OH - ] คิดจากขั้นที่ 1 เพียงขั้นเดียว<br />
pOH = -log(0.002) = 2.70<br />
pH = 14 - pOH = 14 - 2.70 = 11.30<br />
ตัวอย่างที่ 9 สารละลาย NH 4 Cl 0.20 mol/dm 3 pH = 4.96 ให้ค้านวณหาค่า K h<br />
วิธีท า NH 4 Cl (aq) NH + 4 (aq) + Cl - (aq)<br />
NH + 4 (aq) + H 2 O (l) NH 3 (aq) + H 3 O + (l)<br />
เริ่มต้น 0.20 0 0<br />
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนไป -x +x +x<br />
ความเข้มที่ภาวะสมดุล 0.20 – x x x<br />
x 2<br />
K h =<br />
0.20 – x<br />
จากค่า pH = 4.96<br />
x = [H 3 O + ] = 10 -4.96 = 1.1 x 10 -5 mol/dm 3<br />
x 2<br />
(1.1 x 10 -5 ) 2<br />
K h = = = 5.6 x 10 -10 mol/dm 3<br />
0.20 – x 0.20 – (1.1 x 10 -5 )<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 64<br />
K w<br />
K a1
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 10 ให้ค้านวณหาค่า pH ของสารละลายที่เกิดจากการผสม สารละลาย 0.10 mol/dm 3 NaOH จ้านวน<br />
300 cm 3 และสารละลาย CH 3 COOH 0.15 mol/dm 3 จ้านวน 200 cm 3<br />
(ก้าหนด K a ของ CH 3 COOH = 1.8 x 10 -5 )<br />
วิธีท า จ้านวนโมล NaOH =<br />
0.1<br />
x 300<br />
1000<br />
= 0.03 mol<br />
จ้านวนโมล CH 3 COOH =<br />
0.15<br />
x 200<br />
1000<br />
= 0.03 โมล<br />
NaOH + CH 3 COOH (aq) CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)<br />
0.3 0.3 0.3 mol/0.5 dm 3<br />
เพราะฉะนั้นจะเกิดเกลือ CH 3 COONa = 0.3 mol/0.5 dm 3 = 0.6 mol/dm 3<br />
CH 3 COONa (aq) CH 3 COO - (aq) + Na + (aq)<br />
0.6 0.6 0.6 mol/dm 3<br />
CH 3 COO - (aq) + H 2 O (l) CH 3 COOH (aq) + OH - (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.6 0 0 mol/dm 3<br />
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนไป -x +x +x mol/dm 3<br />
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล 0.6-x x x mol/dm 3<br />
K<br />
K h = w [CH 3 COOH][OH - ]<br />
=<br />
K a [CH 3 COO - ]<br />
1.0 x 10 -14 x 2<br />
=<br />
1.0 x 10 -5 0.60 – x<br />
5.55 x 10 -10 x 2<br />
=<br />
0.60 – x<br />
[OH - 10<br />
] = x = 0.60x5.5x10<br />
<br />
= 1.83 x 10 -6 mol/dm 3<br />
pOH = -log [OH - ] = -log[1.83 x 10 -6 ] = 5.73<br />
pH = 14 - 5.73 = 8.27<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 65
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 17 ปฏิกิริยาการสะเทิน (Neutralization reaction)<br />
ปฏิกิริยาการสะเทิน หมายถึง ปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบส ซึ่งเข้าท้าปฏิกิริยาพอดีกันได้สารผลิตภัณฑ์ คือ<br />
เกลือและน้า<br />
ตัวอย่างของปฏิกิริยาสะเทิน ได้แก่ ปฏิกิริยาระหว่างกรด HCl กับ NaOH ปฏิกิริยาระหว่าง CH 3 COOH กับ<br />
NaOH เป็นต้น<br />
HCl(aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l)<br />
CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)<br />
HCl (aq) + NH 4 OH (aq) NH 4 Cl (aq) + H 2 O (l)<br />
การหาปริมาณสารซึ่งเป็นกรดหรือเบส โดยอาศัยปฏิกิริยาการสะเทิน<br />
เราสามารถหาปริมาณสารซึ่งเป็นกรดหรือเบส โดยอาศัยปฏิกิริยาการสะเทินข้างต้น<br />
การหาปริมาณที่เป็นกรดหรือเบสนี้ ใช้วิธีที่สารละลายตัวอย่างที่เป็นกรดหรือเบส ท้าปฏิกิริยากับสารละลายที่<br />
ทราบความเข้มข้นที่แน่นอนซึ่งเป็นเบสหรือกรด แล้ววัดปริมาตรของสารละลายทั้งสองที่เข้าท้าปฏิกิริยากัน<br />
สารละลายที่ทราบความเข้มข้นที่แน่นอน เรียกว่า สารละลายมาตรฐาน และกระบวนการหาปริมาณสารโดย<br />
วิธีใช้สารละลายมาตรฐานให้ท้าปฏิกิริยากับสารตัวอย่าง เรียกว่า วิธีการไทเทรต<br />
การไทเทรตกรด-เบส หมายถึง กระบวนการหาปริมาณสาร โดยวิธีใช้สารละลายมาตรฐานที่ทราบค่าความ<br />
เข้มข้นที่แน่นอน ให้ท้าปฏิกิริยากับสารตัวอย่าง โดยอาศัยหลักการเกิดปฏิกิริยาระหว่างสารละลายกรดและเบสที่เข้าท้า<br />
ปฏิกิริยากันพอดี ท้าให้ค้านวณหาความเข้มข้นหรือปริมาณของสารตัวอย่างดังกล่าวได้<br />
วิธีการไทเทรตกรด-เบส คือ น้าสารละลายกรดหรือเบสตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์หาปริมาณ มาท้าการ<br />
ไทเทรตกับสารละลายเบสหรือกรดมาตรฐานที่ทราบค่าความเข้มข้นที่แน่นอน กล่าวคือ ถ้าสารละลายตัวอย่างเป็น<br />
สารละลายกรด ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นเบส น้ามาท้าการไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรของสารละลายมาตรฐาน<br />
ที่ใช้ในการท้าปฏิกิริยาพอดีกัน จากนั้นน้าไปค้านวณหาปริมาณของสารตัวอย่างต่อไป หรือทางตรงกันข้าม ถ้าใช้<br />
สารละลายตัวอย่างเป็นเบส ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นกรด<br />
ตัวอย่างเช่น การหาค่าสารละลายกรด HCl ว่ามีความเข้มข้นเท่าใดเราอาจใช้สารละลายมาตรฐาน NaOH<br />
เข้มข้น 0.100 mol/dm 3 มาท้าการไทเทรตกับสารละลาย HCl ตัวอย่าง จ้านวนหนึ่ง (อาจจะเป็น 50 cm 3 ) เมื่อทราบ<br />
ปริมาตรของ NaOH ที่ใช้ในการท้าปฏิกิริยาพอดีกับ HCl จ้านวน 50 cm 3 นี้โดยอินดิเคเตอร์เป็นตัวบอกจุดยุติ แล้วเราก็<br />
สามารถค้านวณหาความเข้มข้นของกรด HCl ได้<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 66
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
สารละลายมาตรฐาน ที่ทราบความเข้มข้นแน่นอน บรรจุอยู่ในเครื่องแก้วที่เรียกว่า บิวเรตต์ ซึ่งจะมีก๊อกไขปิด-<br />
เปิดเพื่อหยดสารละลายมาตรฐานมายังขวดรูปกรวยที่บรรจุสารละลายตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์ ในการไทเทรต ค่อยๆ<br />
หยดสารละลายมาตรฐานลงมาท้าปฏิกิริยากับสารตัวอย่างในขวดรูปกรวย เขย่า<br />
หรือหมุนขวดรูปกรวยเพื่อให้สารผสมกันพอดี ไทเทรตจนกระทั่งอินดิเคเตอร์<br />
เปลี่ยนสีก็หยุดไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรสารละลายมาตรฐานที่ใช้ เพื่อน้าไป<br />
บิวเรตต์ ค้านวณหา pH สารละลายต่อไป<br />
เครื่องแก้วเชิงปริมาตร ที่ใช้ในการถ่ายเทของเหลวตัวอย่าง ลงในขวดรูป<br />
กรวยจะใช้เครื่องแก้วที่สามารถ อ่านปริมาตรได้ค่าที่ละเอียด และมีค่าถูกต้อง<br />
มากที่สุด นั่นคือจะใช้ ปิเปตต์ (จะไม่ใช้กระบอกตวงเพราะให้ค่าที่ไม่ละเอียด<br />
และความถูกต้องน้อย) ซึ่งมีขนาดต่างๆ ให้เลือกใช้ เช่น ขนาด 1, 5, 10, 25,<br />
50 cm 3 เป็นต้น<br />
ขวดรูปกรวย<br />
วิธีใช้ปิเปตต์ จะใช้ลูกยางช่วยในการดูดสารละลาย โดยในตอนแรก บีบ<br />
อากาศออกจากลูกยาง ที่อยู่ปลายบนของปิเปตต์ แล้วจุ่มปลายปิเปตต์ ลงใน<br />
สารละลายที่ต้องการปิเปตต์ แล้วค่อยๆ ปล่อยลูกยาง สารละลายจะถูกดูด<br />
ขึ้นมาในปิเปตต์ เมื่อสารละลายอยู่เหนือขีดบอกปริมาตร ดึงลูกยางออก รีบใช้<br />
นิ้วชี้กดที่ปลายปิเปตต์ค่อยๆ ปล่อยสารละลายออกจนถึงขีดบอกปริมาตรบน<br />
รูปที่ 1 การไทเทรตกรด-เบส<br />
จากนั้นก็ปล่อยสารละลาย ออกจากปิเปตต์สู่ขวดรูปกรวยจนหมด<br />
รูปที่ 2 แสดงการใช้ปิเปตต์<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 67
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
รูปที่ 3 แสดงการใช้บิวเรตต์<br />
ปฏิกิริยาในการไทเทรตกรด-เบส<br />
ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้อง ในการไทเทรตกรด-เบสต่างๆ ได้แก่<br />
1. ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสแก่<br />
2. ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน<br />
3. ปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่<br />
ส้าหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสอ่อนไม่นิยมน้ามาใช้ในการไทเทรตกรด-เบส เพราะที่จุดสมมูล หรือจุดที่<br />
กรดและเบสท้าปฏิกิริยาพอดีกัน สังเกตการเปลี่ยนแปลงได้ไม่ชัดเจน<br />
ปฏิกิริยาระหว่างกรด-เบส เขียนแทนด้วยสมการ<br />
H + (aq) + OH - (aq) H 2 O (l)<br />
จุดสมมูล (Equivalence point)<br />
ในการไทเทรตกรด-เบส จุดที่กรดและเบสท าปฏิกิริยากันพอดี หรือจุดที่ H 3 O + ไอออนหรือ H + ท า<br />
ปฏิกิริยาพอดีกับ OH - ไอออน ด้วยจ านวนโมลที่เท่ากัน เรียกว่า จุดสมมูล<br />
ถ้าใช้พีเอชมิเตอร์ วัดหาค่า pH ณ จุดสมมูลจะพบว่า จุดสมมูลของปฏิกิริยาระหว่างกรด-เบส แต่ละปฏิกิริยา<br />
หรือแต่ละคู่จะมี pH ที่จุดสมมูลแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับชนิดของกรดและเบสที่เข้าท้าปฏิกิริยากัน แต่สามารถระบุอย่าง<br />
คร่าวๆ ได้ ดังนี้<br />
- ถ้าเป็นการไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสแก่ pH ของสารละลาย ณ จุดสมมูลประมาณ 7<br />
- ถ้าเป็นการไทเทรตระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่ pH ของสารละลาย ณ จุดสมมูลจะมากกว่า 7<br />
- ถ้าเป็นการไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน pH ของสารละลาย ณ จุดสมมูลจะน้อยกว่า 7<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 68
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
จุดยุติ (End point)<br />
การที่จะทราบว่า ปฏิกิริยาการไทเทรตถึงจุดสมมูลหรือยังนั้น จะต้องมีวิธีการที่จะหาจุดสมมูล วิธีการหนึ่งคือ<br />
การใช้อินดิเคเตอร์ โดยอินดิเคเตอร์จะต้องเปลี่ยนสีที่จุดที่พอดีหรือใกล้เคียงกับจุดสมมูล นั่นคือ จุดที่อินดิเคเตอร์<br />
เปลี่ยนสี จะเรียกว่า จุดยุติ ดังนั้น จึงต้องเลือกอินดิเคเตอร์ให้เหมาะสมที่จะให้เห็นการเปลี่ยนสีที่จุดสมมูลพอดี<br />
ถ้าเลือกใช้อินดิเคเตอร์ไม่เหมาะสม จะท้าให้เกิด ความคลาดเคลื่อนของการไทเทรต (titration error) ซึ่งเกิด<br />
จากการที่มีความแตกต่างระหว่างจุดสมมูลและจุดยุติของการไทเทรต กล่าวคือ จุดสมมูลและจุดยุติ ไม่ได้อยู่ในช่วง pH<br />
เดียวกัน ท้าให้เกิดการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ก่อนหรือหลังจุดสมมูล<br />
การค านวณเกี่ยวกับการไทเทรตกรด-เบส<br />
การค้านวณเกี่ยวกับการไทเทรต จะเกี่ยวข้องกับการค้านวณต่อไปนี้<br />
1. การค านวณความเข้มข้นของกรดหรือเบสที่เข้าท าปฏิกิริยากันพอดี<br />
ปริมาณของกรดหรือเบสจะค้านวณได้จากปริมาณสัมพันธ์ในสมการของปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบส<br />
a กรด + b เบส p เกลือ + q น้า<br />
จากปฏิกิริยาอัตราส่วนระหว่างกรดและเบสเป็นดังนี้<br />
จ้านวนโมลของกรด<br />
จ้านวนโมลของเบส<br />
=<br />
a<br />
b<br />
เมื่อ<br />
หรือ a M a V a = b M b V b<br />
M a , M b คือ ความเข้มข้นเป็น โมล/ลิตร ของกรดและเบส ตามล้าดับ<br />
V a , V b คือ ปริมาตรเป็น ลิตร ของสารละลายกรดและเบส ตามล้าดับ<br />
a , b คือ จ้านวนโมลของกรดและเบส ตามล้าดับ<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 69
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 18 กราฟของการไทเทรต<br />
เป็นกราฟที่ได้จากการเขียนระหว่าง pH ของสารละลายที่เปลี่ยนไปขณะไทเทรต กับปริมาตรของสารละลาย<br />
มาตรฐาน จะได้กราฟที่มีรูปร่างเปลี่ยนแปลง ขึ้นอยู่กับความแรงของกรด และเบสที่เกี่ยวข้องในการท้าไทเทรต ความ<br />
เข้มข้นของกรดและเบส สภาวะที่เกิดเป็นบัฟเฟอร์ และการเกิดไฮโดรไลซิสของเกลือ จุดประสงค์ของการเขียนกราฟของ<br />
การไทเทรต เพื่อศึกษาดูว่า การไทเทรตระหว่างกรด-เบสคู่นั้นจะท้าได้หรือไม่ และยังใช้เป็นส่วนหนึ่งในการเลือกใช้<br />
อินดิเคเตอร์อีกด้วย ซึ่งกราฟของการไทเทรตนี้ แบ่งออกได้เป็น 3 ช่วง คือ<br />
1. ก่อนถึงจุดสมมูล<br />
2. ที่จุดสมมูล จ้านวนโมลของกรดจะท้าปฏิกิริยาพอดีกับเบส<br />
3. หลังจุดสมมูล<br />
1. การไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสแก่<br />
การไทเทรตกรดแก่ด้วยเบสแก่นั้น ทั้งกรดแก่และเบสแก่ต่างก็แตกตัวได้หมด ตัวอย่างเช่น การไทเทรต<br />
สารละลายกรดเกลือ (HCl) ด้วยสารละลายมาตรฐานเบส NaOH ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นคือ<br />
HCl(aq) + NaOH(aq) H 2 O (l) + NaCl (aq)<br />
จากปฏิกิริยาได้เกลือ NaCl (aq) ซึ่งมีสภาพเป็นกลางในตัวท้าละลายที่เป็นน้า<br />
รูปที่ 1 เป็นกราฟของการไทเทรตระหว่าง HCl 0.1 mol/dm 3 ปริมาตร 100 cm 3 กับ สารละลาย NaOH 0.1<br />
mol/dm 3 ก่อนการไทเทรตสารละลายมีแต่กรด HCl เพียงอย่างเดียว และความเข้มข้นเท่ากับ 0.1 mol/dm 3 ดังนั้น<br />
pH ของสารละลายที่จุดเริ่มต้นจะเท่ากับ 1.0 เมื่อเติมสารละลาย NaOH ลงในสารละลายกรดเกลือ จะท้าให้ความ<br />
เข้มข้นของ H + ลดลงเรื่อยๆ ท้าให้ pH เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อถึงจุดสมมูล และจุดนี้ pH ของสารละลายเท่ากับ 7<br />
รูปที่ 1 กราฟการไทเทรตระหว่าง<br />
สารละลาย HCl 0.1 mol/dm 3 ปริมาตร 100 cm 3 กับสารละลาย NaOH 0.1 mol/dm 3<br />
การไทเทรตระหว่างกรดแก่และเบสแก่ สารละลายผลิตภัณฑ์ที่ได้เป็นเกลือที่ไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ดังนั้น<br />
การหาค่า pH ก็ค้านวณจากปริมาณ H 3 O + หรือ OH - ที่มีอยู่ในสารละลายนั้นโดยตรง<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 70
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 1 ในการไทเทรต HCl 0.100 mol/dm 3 ปริมาตร 25.0 cm 3 ด้วยสารละลาย NaOH เข้มข้น 0.100<br />
mol/dm 3 ของ ให้หาค้านวณหา pH ของสารละลาย เมื่อเติม NaOH ลงไปเท่ากับ<br />
ก. 20.0 cm 3 (ก่อนจุดสมมูล)<br />
ข. 25.0 cm 3 (จุดสมมูล)<br />
ค. 25.10 cm 3 (หลังจุดสมมูล)<br />
วิธีท า ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นคือ HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l)<br />
จากปฏิกิริยา HCl 1 mol ท้าปฏิกิริยาพอดีกับ NaOH 1 mol หรือ จ้านวนโมลของกรดและเบสที่ใช้ต้องเท่ากัน<br />
ก. เติม NaOH 20.0 cm 3 (ก่อนจุดสมมูล)<br />
20<br />
จ้านวนโมลของ NaOH = x 0.100 = 0.002 mol<br />
1000<br />
25 0<br />
จ้านวนโมลของ HCl = x 0.100 = 0.0025 mol<br />
1000<br />
เพราะฉะนั้น มี HCl เหลือ = 0.0025 - 0.002 = 0.0005 mol<br />
จาก HCl แตกตัวได้ 100 %<br />
HCl (aq) H 3 O + (aq) + Cl - (aq)<br />
0.0005 0.0005 mol<br />
เพราะฉะนั้นความเข้มข้นของ H 3 O + = 0.0005 mol / (20+25) cm 3 หรือ<br />
0.0005<br />
= x 1000 = 0.0111 mol/dm 3<br />
(20+25)<br />
pH = -log [H 3 O + ]<br />
= -log (0.0111) = 1.95<br />
ข. เติม NaOH 25.0 cm 3 (ที่จุดสมมูล)<br />
25<br />
จ้านวนโมล NaOH = x 0.100 = 0.0025 mol<br />
1000<br />
25<br />
จ้านวนโมลของ HCl = x 0.100 = 0.0025 mol<br />
1000<br />
เพราะฉะนั้นไม่มี NaOH หรือ HCl เหลือมีแต่ NaCl แสดงอยู่ที่จุดสมมูลสารละลายมี pH = 7<br />
ค. เติม NaOH 25.10 cm 3 (หลังจุดสมมูล)<br />
จ้านวนโมล NaOH =<br />
25.1<br />
1000<br />
x 0.100 = 0.00251 mol<br />
จ้านวนโมลของ HCl =<br />
25<br />
1000<br />
x 0.100 = 0.0025 mol<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 71
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
เพราะฉะนั้น มี NaOH เหลือ = 0.00251 - 0.002 = 0.00001 mol<br />
จาก HCl แตกตัวได้ 100 %<br />
HCl (aq) H 3 O + (aq) + Cl - (aq)<br />
0.00001 0.00001 mol<br />
เพราะฉะนั้นความเข้มข้นของ H 3 O + = 0.00001 mol/ (25+30) cm 3 หรือ<br />
0.00001<br />
=<br />
(25+30)<br />
x 1000 = 1.8 x 10 -4 mol/dm 3<br />
pOH = -log [OH - ]<br />
= -log (1.8 x 10 -4 ) = 3.74<br />
pH = 14.0 - 3.74 = 10.26<br />
2. การไทเทรตระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่<br />
การไทเทรตกรดอ่อนกับเบสแก่ เช่น กรดแอซิติก (CH 3 COOH) กับโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เมื่อถึงจุดสมมูล<br />
สารละลายที่ได้จะมีโซเดียมแอซิเตต ซึ่งเกิดไฮโดรไลซิสได้ และสารละลายจะมี pH > 7<br />
กราฟของการไทเทรตจะเขียนได้ในลักษณะต่อไปนี้<br />
รูปที่ 2 กราฟของการไทเทรตระหว่างกรดแอซิติก (CH 3 COOH) กับโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH)<br />
กราฟจะแบ่งออกเป็น 3 ช่วง คือ ก่อนจุดสมมูล ที่จุดสมมูล และหลังจุดสมมูล กราฟของการไทเทรตของกรด<br />
แอซิติก กับ NaOH ต่างจากกราฟระหว่าง HCl กับ NaOH ค่า pH ของจุดเริ่มต้นไทเทรตของของกรดแอซิติก กับ NaOH<br />
จะมีค่า pH ประมาณ 3 ในขณะที่จุดเริ่มต้นของการไทเทรตของกรด HCl กับ NaOH มีค่าประมาณ 1.0 ท้าให้จุดสมมูล<br />
ของกรดแอซิเตตจะมีการเปลี่ยนแปลง pH ไม่มากเท่ากรดแอซิติก เมื่อไทเทรตกับ NaOH และ pH ที่จุดสมมูลมี<br />
ค่าประมาณ 9<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 72
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
กรณีที่ 1 การค านวณ pH ของสารละลายจากปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่<br />
การไทเทรตกรดอ่อนกับเบสแก่ เช่น กรด CH 3 COOH กับ NaOH จะได้เกลือ CH 3 COONa ซึ่งเกิดไฮโดรไลซิสได้<br />
สารละลายที่เป็นแบสมี pH > 7 ที่จุดสมมูล<br />
ตัวอย่างที่ 2 ให้ค้านวณหา pH ของสารละลายที่เกิดจากการไทเทรตระหว่าง CH 3 COOH 0.1000 mol/dm 3 ปริมาตร<br />
50.00 cm 3 และสารละลาย NaOH 0.100 mol/dm 3 เมื่อเติมโซเดียมไฮดรอกไซด์<br />
ก. 10.00 cm 3 (ก่อนจุดสมมูล)<br />
ข. 50.00 cm 3 (ที่จุดสมมูล)<br />
ค. 50.10 cm 3 (หลังจุดสมมูล)<br />
วิธีท า<br />
ก. เติม NaOH 10.00 cm 3 (ก่อนจุดสมมูล)<br />
จ้านวนโมลของ NaOH =<br />
10<br />
1000<br />
x 0.100 = 0.001 mol<br />
50<br />
จ้านวนโมลของ CH 3 COOH =<br />
1000<br />
จากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นคือ<br />
x 0.100 = 0.005 mol<br />
NaOH (aq) + CH 3 COOH (aq) CH 3 COONa (aq) + H 2 O<br />
เริ่มต้น 0.001 0.005 mol<br />
จ้านวนโมลที่ใช้ 0.001 0.001 0.001 mol<br />
เหลือ 0.00 0.005-0.001 0.001 mol<br />
จ้านวนโมลของ NaOH 1 mol จะท้าปฏิกิริยาพอดีกับ CH 3 COOH 1 mol<br />
เพราะฉะนั้น จ้านวนโมลของ CH 3 COOH ที่เหลือจากการท้าปฏิกิริยา = 0.005 - 0.001<br />
= 0.004 mol<br />
0.004<br />
ดังนั้น ความเข้มข้นของ CH 3 COOH ที่เหลือ = x 1000 = 0.0666 mol/dm 3<br />
60<br />
และ จ้านวนโมลของ CH 3 COONa ที่เกิดขึ้น = 0.001 mol<br />
0.001<br />
ดังนั้น ความเข้มข้นของ CH 3 COONa ที่เกิดขึ้น = x 1000 = 0.0166 mol/dm 3<br />
60<br />
แต่ CH 3 COONa แตกตัวให้ CH 3 COO - (aq) และ Na + (aq) ดังสมการ<br />
CH 3 COONa (aq) CH 3 COO - (aq) + Na + (aq)<br />
0.0166 0.0166 mol/dm 3<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 73
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
เมื่อค้านวณหาความเข้มข้นของ CH 3 COO - ทั้งหมดที่เหลือและได้จากการแตกตัวของ CH 3 COONa จะได้ดังนี้<br />
CH 3 COOH (aq) CH 3 COO - (aq) + H + (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.0666 0 0 mol/dm 3<br />
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนแปลง -x +x +x mol/dm 3<br />
+0.0166 (ที่ได้จาก CH 3 COONa) mol/dm 3<br />
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล 0.0666-x x+0.0166 x mol/dm 3<br />
K a =<br />
=<br />
[CH 3 COO - ][H + ]<br />
[CH 3 COOH]<br />
(x + 0.0166)(x)<br />
(0.0666 - x)<br />
x + 0.0166 0.0166 (x มีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับ 0.0666)<br />
และ 0.0666 - x 0.0666<br />
K a = 0.0166x<br />
0.0666<br />
= 1.80 x 10 -5<br />
x = [H 3 O + ] = 7.22 x 10 -5<br />
ดังนั้น pH = -log [H 3 O + ] = -log [7.22 x 10 -5 ] = 4.14<br />
ข. เมื่อเติม NaOH 50.00 cm 3 (ที่จุดสมมูล)<br />
จ้านวนโมลของ NaOH =<br />
50<br />
1000<br />
x 0.100 = 0.005 mol<br />
จ้านวนโมลของ CH 3 COOH =<br />
50<br />
1000<br />
x 0.100 = 0.005 mol<br />
จากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นคือ<br />
NaOH (aq) + CH 3 COOH (aq) CH 3 COONa (aq) + H 2 O<br />
เริ่มต้น 0.005 0.005 mol<br />
จ้านวนโมลที่ใช้ 0.005 0.005 0.005 mol<br />
เหลือ 0.000 0.000 0.005 mol<br />
ดังนั้นไม่มี NaOH และ CH 3 COONa เหลือ แต่เกิด CH 3 COONa 0.005 mol/ปริมาตร 100 cm 3<br />
0.005<br />
หรือมีความเข้มข้น = x 1000 = 0.05 mol/dm 3<br />
100<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 74
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
CH 3 COONa แตกตัวให้ CH 3 COO - และ CH 3 COO - เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสดังนี้<br />
CH 3 COO - (aq) + H 2 O CH 3 COOH (aq) + OH - (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.0500 0 0 mol/dm 3<br />
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนแปลง -x +x +x mol/dm 3<br />
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล 0.0500-x x x mol/dm 3<br />
K h =<br />
K W 1.0 x 10 -14<br />
=<br />
K a 1.8 x 10 -5 =<br />
[CH 3 COOH][OH - ]<br />
[CH 3 COO - ]<br />
5.60 x 10 -10 =<br />
x 2<br />
0.05 - x<br />
K a มีค่าน้อยดังนั้น 0.05 - x 0.05<br />
0.05<br />
= 5.60 x 10 -10<br />
x = [OH - ] = 5.29 x 10 -6<br />
ดังนั้น pOH = -log[OH - ] = 5.27<br />
pH = 14.00 - 5.27 = 8.73<br />
ค. เติม NaOH 50.10 cm 3 (หลังจุดสมมูล)<br />
จ้านวนโมลของ NaOH =<br />
50.10<br />
1000<br />
x 0.100 = 0.00501 mol<br />
จ้านวนโมลของ CH 3 COOH =<br />
50<br />
1000<br />
x 0.100 = 0.005 mol<br />
จากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นคือ<br />
x 2<br />
NaOH (aq) + CH 3 COOH (aq) CH 3 COONa (aq) + H 2 O<br />
เริ่มต้น 0.00501 0.005 mol<br />
จ้านวนโมลที่ใช้ 0.005 0.005 0.005 mol<br />
เหลือ 0.00501 - 0.005 0.0 0.005 mol<br />
เพราะฉะนั้น จ้านวนโมลของ NaOH ที่เหลือจากการท้าปฏิกิริยา = 0.00501 - 0.005<br />
ดังนั้นความเข้มข้นของ NaOH = 0.00001 x<br />
= 0.00001 mol<br />
1000<br />
= 0.0001<br />
100.10<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 75
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
NaOH (aq) Na + (aq) + OH - (aq)<br />
0.0001 0.0001 0.0001<br />
OH - จากการแตกตัวของ NaOH มีค่ามากกว่า OH - ที่เกิดจากการไฮโดรไลซิสของ CH 3 COONa<br />
ดังนั้น pH ของสารละลายคิดได้จากความเข้มข้นของ OH - เพียงสารเดียว<br />
pOH = -log[OH - ] = -log[0.0001] = 4<br />
pH = 14 - 4 = 10.00<br />
กรณีที่ 2 การค านวณ pH ของสารละลายจากปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน<br />
การไทเทรตกรดแก่กับเบสอ่อน เช่น กรด HCl กับ NH 3 จะได้เกลือ NH 4 Cl ซึ่งเกิดไฮโดรไลซิสได้สารละลายที่<br />
เป็นกรดมี pH < 7 ที่จุดสมมูล<br />
ตัวอย่างที่ 3 ในการไทเทรตสารละลาย NH 3 0.1000 mol/dm 3 ปริมาตร 25.00 cm 3 ด้วยสารละลาย HCl 0.100<br />
mol/dm 3 ให้ค้านวณหา pH ของสารละลายเมื่อเติม HCl ลงไป ( K b ของ NH 3 เท่ากับ1.8 x 10 -5 )<br />
ก. 20.00 cm 3 (ก่อนจุดสมมูล)<br />
ข. 25.00 cm 3 (ที่จุดสมมูล)<br />
ค. 25.10 cm 3 (หลังจุดสมมูล)<br />
วิธีท า<br />
ก. เมื่อเติม HCl ลงไป 20.00 cm 3 (ก่อนจุดสมมูล)<br />
จ้านวนโมล HCl =<br />
20<br />
1000<br />
x 0.100 = 0.002 mol/ 45 cm 3<br />
25<br />
จ้านวนโมล NH 3 =<br />
1000<br />
จากปฏิกิริยา<br />
x 0.100 = 0.0025 mol/ 45 cm 3<br />
NH 3 (aq) + HCl (aq) NH 4 Cl (aq)<br />
เริ่มต้น 0.0025 0.002 0<br />
จ้านวนโมลที่ใช้ 0.002 0.002 0.002 mol<br />
NH 3 1 mol ท้าปฏิกิริยาพอดีกับ HCl 1 mol ได้ NH 4 Cl 1 mol<br />
ดังนั้นมี NH 3 เหลือ = 0.0025 - 0.002 = 0.0005 mol/ 45 cm 3<br />
หรือ [NH 3 ] =<br />
0.0005<br />
45<br />
x 1000 = 0.0111 mol/dm 3<br />
มี NH 4 Cl เกิดขึ้น = 0.002 mol/45 cm 3 หรือ =<br />
0.002<br />
45<br />
x 1000 = 0.044 mol/dm 3<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 76
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
แต่ NH 4 Cl แตกตัวให้ NH 4 + และ Cl - ดังสมการ<br />
NH 4 Cl (aq) NH + 4 (aq) + Cl - (aq)<br />
และความเข้มข้นของ NH + 4 ที่เกิดขึ้น เท่ากับ 0.044 mol/dm 3 เพราะ NH 4 Cl แตกตัวได้ 100%<br />
NH 3 ที่เหลือจากการท้าปฏิกิริยาแตกตัวเป็นไอออนดังสมการ<br />
NH 3 (aq) + H 2 O (l) NH + 4 (aq) + OH - (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.0111 0 0 mol/dm 3<br />
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนแปลง -x +x +x mol/dm 3<br />
+0.044<br />
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล 0.0111 - x 0.044 + x x mol/dm 3<br />
K b<br />
[NH + 4 ][OH - ] (x + 0.044)(x)<br />
= =<br />
[NH 3 ]<br />
0.0111 - x<br />
1.8 x 10 -5 =<br />
(x + 0.044)(x)<br />
0.0111 - x<br />
1.8 x 10 -5 =<br />
0.044x<br />
0.0111<br />
x = 4.50 x 10 -6 mol/dm 3<br />
x = [OH - ] = 4.50 x 10 -6 mol/dm 3<br />
ดังนั้น pOH = -log[OH - ] = -log[4.50 x 10 -6 ] = 5.34<br />
pH = 14 - 5.34 = 8.66<br />
ข. เมื่อเติม HCl 25.00 cm 3 (ที่จุดสมมูล)<br />
25<br />
จ้านวนโมล HCl = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50 cm 3<br />
1000<br />
25<br />
จ้านวนโมล NH 3 = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50 cm 3<br />
1000<br />
จากปฏิกิริยา<br />
NH 3 (aq) + HCl (aq) NH 4 Cl (aq)<br />
เริ่มต้น 0.0025 0.0025 0<br />
จ้านวนโมลที่ใช้ 0.0025 0.0025 0.0025 mol<br />
NH 3 1 mol ท้าปฏิกิริยาพอดีกับ HCl 1 mol ได้ NH 4 Cl 1 mol<br />
ดังนั้นไม่มี กรดหรือเบสเหลือมีแต่ NH 4 Cl ในสารละลาย<br />
[NH 4 Cl] =<br />
0.0025<br />
50.00<br />
x 1000 = 5.0 x 10 -2 mol/dm 3<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 77
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
NH 4 Cl แตกตัวในน้าให้ NH + 4 และ Cl - ซึ่ง NH + 4 เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสดังนี้<br />
NH + 4 (aq) + H 2 O(l) NH 3 (aq) + H 3 O + (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.05<br />
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนแปลง -x +x +x<br />
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล 0.05-x x x<br />
K h =<br />
K [NH<br />
= 3 ][H 3 O + ] 1.0 x 10 -14<br />
w<br />
=<br />
K [NH + 4 ]<br />
1.8 x 10 -5<br />
b<br />
x 2<br />
5.60 x 10 -10 =<br />
0.05 – x<br />
x = 5.29 x 10 -6<br />
x = [H 3 O + ] = 5.29 x 10 -6<br />
pH = -log[H 3 O + ] = -log[5.29 x 10 -6 ] = 5.3<br />
ค. เมื่อเติม HCl 25.10 cm 3 (หลังจุดสมมูล)<br />
25.10<br />
จ้านวนโมล HCl = x 0.100 = 0.00251 mol/ 50.10 cm 3<br />
1000<br />
25<br />
จ้านวนโมล NH 3 = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50.10 cm 3<br />
1000<br />
จากปฏิกิริยา<br />
NH 3 (aq) + HCl (aq) NH 4 Cl (aq)<br />
เริ่มต้น 0.0025 0.00251 0<br />
จ้านวนโมลที่ใช้ 0.0025 0.0025 0.0025 mol<br />
NH 3 1 mol ท้าปฏิกิริยาพอดีกับ HCl 1 mol ได้ NH 4 Cl 1 mol<br />
ดังนั้นเหลือ HCl ในสารละลาย = 0.00251 - 0.0025 = 0.00001 mol/50.10 cm 3<br />
เพราะฉะนั้น [HCl] ที่เหลือ<br />
0.00001<br />
=<br />
50.10<br />
x 1000 = 0.0002 mol/dm 3<br />
HCl เป็นกรดแก่ แตกตัวให้ H 3 O + และ Cl - 100% และ [H 3 O + ] ที่ได้จะมีปริมาณมากกว่า H 3 O + ที่เกิดจากการ<br />
เกิดไฮโดรไลซิสของ NH 4 Cl ดังนั้น [H 3 O + ] ของสารละลายจึงคิดจาก HCl เพียงสารเดียว<br />
HCl (aq) H 3 O + (aq) + Cl - (aq)<br />
0.0002 0.0002 0.0002 mol/dm 3<br />
pH = -log [H 3 O + ]<br />
= -log 0.0002<br />
= 3.7<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 78
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
เมื่อน้าค่า pH มาเขียนกราฟระหว่าง pH กับปริมาตร HCl จะได้กราฟดังนี้<br />
กราฟที่ได้เมื่อเริ่มไทเทรต จะมีค่า pH สูง (ประมาณ 11.0) ทั้งนี้ เพราะสารละลายในขวดรูปกรวยเป็น NH 3 จึงมี<br />
ค่า pH > 7 และเมื่อไทเทรตต่อไปค่า pH จะลดลงเพราะการเติม HCl ลงไปที่จุดยุติ pH ของสารละลายมีค่าประมาณ<br />
5.3<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 79
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 19 การไทเทรตกรดพอลิโปรติก<br />
กรดโพลิโปรติกสามารถให้โปรตอน (H + ) กับเบสได้มากกว่า 1 โปรตอน ตัวอย่างเช่น กรดซัลฟิวริก (H 2 SO 4 ) เป็น<br />
กรดไดโปรติก ให้โปรตอนได้ 2 ตัว กรดฟอสฟอริก (H 3 PO 4 ) เป็นกรดไตรโปรติก ให้โปรตอนได้ 3 ตัว สมการแสดงภาวะ<br />
สมดุลของกรดพอลิโปรติก สามารถเขียนได้ดังนี้<br />
K 1<br />
H 2 M + H 2 O H 3 O + + HM -<br />
K 2<br />
HM - + H 2 O H 3 O + + M 2-<br />
H 2 M เป็นกรดไดโปรติก มีค่าคงที่การแตกตัว K 1 และ K 2 ในการไทเทรตกรดไดโปรติกนี้กับเบส กรดจะท้า<br />
ปฏิกิริยากับเบสเป็น 2 ขั้นด้วยกัน และมีจุดสมมูลเกิดขึ้น 2 จุดด้วยกัน<br />
* จุดสมมูลที่หนึ่ง โปรตอนตัวแรกท้าปฏิกิริยาพอดีกับเบส<br />
* จุดสมมูลที่สอง โปรตอนตัวที่สองท้าปฏิกิริยาพอดีกับเบส<br />
ความเข้มข้นของ H + ในสารละลาย หรือ pH ของสารละลายจะขึ้นอยู่กับค่า K 1 และ K 2 ในการไทเทรตกรดพอลิ<br />
K 1<br />
โปรติกนี้ ถ้า < 10 3 จะเกิดความคลาดเคลื่อนได้โดยเฉพาะที่จุดสมมูลที่หนึ่ง<br />
K 2<br />
ตัวอย่างที่ 4 ในการไทเทรตกรด H 2 M เข้มข้น 0.100 mol/dm 3 25.00 cm 3 ด้วย NaOH เข้มข้น 0.100 mol/dm 3<br />
ให้ค้านวณหา pH ของสารละลายเมื่อเติม NaOH (K 1 (H 2 M) = 1.20 x 10 -2 , K 2 (HM - ) = 5.96 x 10 -7 )<br />
ก. 5.00 cm 3<br />
ข. 25.00 cm 3<br />
ค. 25.50 cm 3<br />
ง. 50.00 cm 3<br />
วิธีท า ก. เติม NaOH 5.00 cm 3 (ก่อนจุดสมมูลที่หนึ่ง)<br />
5<br />
จ้านวนโมล NaOH = x 0.100 = 0.0005 mol/ 30 cm 3<br />
1000<br />
25<br />
จ้านวนโมล H 2 M = x 0.100 = 0.0025 mol/ 30 cm 3<br />
1000<br />
จากปฏิกิริยา<br />
H 2 M(aq) + NaOH (aq) NaHM (aq) + H 2 O (l)<br />
เริ่มต้น 0.0025 0.0005 0<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 80
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
จ้านวนโมลที่ใช้ 0.0005 0.0005 0.0005 mol<br />
H 2 M 1 mol ท้าปฏิกิริยาพอดีกับ NaOH 1 mol ได้ NaHM 1 mol<br />
ดังนั้นมี H 2 M เหลือ = 0.0025 - 0.0005 = 0.0020 mol/ 30 cm 3<br />
0.0020<br />
หรือ [H 2 M] = x 1000 = 0.0666 mol/dm 3<br />
30<br />
มี NaHM เกิดขึ้น = 0.0005 mol/30 cm 3 0.0005<br />
หรือ = x 1000 = 0.0166 mol/dm 3<br />
แต่ NaHM แตกตัวให้ Na + และ HM - 30<br />
100 % ดังสมการ<br />
NaHM (aq) Na + (aq) + HM - (aq)<br />
และความเข้มข้นของ HM - ที่เกิดขึ้น เท่ากับ 0.0166 mol/dm 3 เพราะ NaHM แตกตัวได้ 100%<br />
H 2 M ที่เหลือจากการท้าปฏิกิริยาแตกตัวเป็นไอออนดังสมการ<br />
H 2 M (aq) + H 2 O (l) HM - (aq) + H 3 O + (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.0666 0 0 mol/dm 3<br />
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนแปลง -x +x +x mol/dm 3<br />
+0.0166 (มาจาก NaHM)<br />
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล 0.0666 – x 0.0166 + x x mol/dm 3<br />
K 1 =<br />
[HM - ][H 3 O + ] (0.0166 + x)(x)<br />
=<br />
[H 2 M]<br />
0.0666 – x<br />
1.2 x 10 -2 =<br />
(0.0166 + x)(x)<br />
0.0666 – x<br />
x 2 + (2.87x10 -2 )(x) - 8.00x10 -4 = 0<br />
x = 1.74 x 10 -2 mol/dm 3<br />
x = [H 3 O + ] = 1.74 x 10 -2 mol/dm 3<br />
ดังนั้น pH = -log [H 3 O + ]<br />
= -log [1.74 x 10 -2 ] = 1.76<br />
ข. เมื่อเติม NaOH 25.00 cm 3 (จุดสมมูลที่หนึ่ง)<br />
25<br />
จ้านวนโมล NaOH = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50 cm 3<br />
1000<br />
25<br />
จ้านวนโมล H 2 M = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50 cm 3<br />
1000<br />
จากปฏิกิริยา<br />
H 2 M(aq) + NaOH (aq) NaHM (aq) + H 2 O (l)<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 81
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
เริ่มต้น 0.0025 0.0025 0<br />
จ้านวนโมลที่ใช้ 0.0025 0.0025 0.0025 mol<br />
H 2 M 1 mol ท้าปฏิกิริยาพอดีกับ NaOH 1 mol ได้ NaHM 1 mol<br />
ดังนั้นไม่มี H 2 M และ NaOH เหลือ แต่เกิด NaHM<br />
มี NaHM เกิดขึ้น = 0.0025 mol/50 cm 3 หรือ =<br />
0.0025<br />
50<br />
x 1000 = 0.05 mol/dm 3<br />
NaHM แตกตัวให้ Na + และ HM - 100 % ดังสมการ<br />
NaHM (aq) Na + (aq) + HM - (aq)<br />
HM - เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสดังสมการ<br />
HM - (aq) + H 2 O (l) M 2- (aq) + H 3 O + (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.05 0 0<br />
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนไป -x +x +x<br />
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล 0.05 – x x x<br />
K 2 =<br />
[M 2- ][H 3 O + ]<br />
[HM - ]<br />
5.96 x 10 -7 =<br />
x 2<br />
0.05 - x<br />
x = 1.73 x 10 -4<br />
x = [H 3 O + ] = 1.73 x 10 -4<br />
pH = -log [H 3 O + ]<br />
= -log [1.73 x 10 -4 ] = 3.76<br />
ค. เมื่อเติม NaOH 25.50 cm 3 (หลังจุดสมมูลที่หนึ่งและก่อนจุดสมมูลที่สอง)<br />
25.50<br />
จ้านวนโมล NaOH = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50.50 cm 3<br />
1000<br />
25<br />
จ้านวนโมล H 2 M = x 0.100 = 0.0025 mol/ 50.50 cm 3<br />
1000<br />
จากปฏิกิริยา<br />
H 2 M(aq) + NaOH (aq) NaHM (aq) + H 2 O (l)<br />
เริ่มต้น 0.0025 0.00255 0<br />
จ้านวนโมลที่ใช้ 0.0025 0.0025 0.0025 mol<br />
H 2 M 1 mol ท้าปฏิกิริยาพอดีกับ NaOH 1 mol ได้ NaHM 1 mol<br />
ดังนั้นมี NaOH เหลือ = 0.00255 - 0.0025 = 0.00005 mol/ 50.50 cm 3<br />
0.00005<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง<br />
50.50<br />
หน้า 82
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
หรือ [NaOH] = x 1000 = 0.0010 mol/dm 3<br />
และมี NaHM เกิดขึ้น = 0.0025 mol/50.50 cm 3 0.0025<br />
หรือ = x 1000 = 0.049 mol/dm 3<br />
50.50<br />
จากนั้น NaOH ที่เหลือท้าปฏิกิริยากับ NaHM ได้ดังสมการ<br />
NaOH (aq) + NaHM (aq) Na 2 M (aq) + H 2 O (l)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.0010 0.049 0 mol/dm 3<br />
ความเข้มข้นที่ใช้ 0.0010 0.0010 0.0010 mol/dm 3<br />
ดังนั้น ความเข้มข้นของ NaHM ที่เหลือเท่ากับ 0.049 - 0.0010 = 0.048 mol/dm 3<br />
ซึ่ง NaHM แตกตัวให้ HM - และ Na + หมด 100 %<br />
ความเข้มข้นของ HM - ที่เหลือในสารละลายจึงเท่ากับ = 0.048 mol/dm 3<br />
แต่ Na 2 M แตกตัวให้ Na + และ M 2- ได้ 100% ดังสมการ<br />
Na 2 M (aq) Na + (aq) + M 2- (aq)<br />
0.0010 0.0010 0.0010 mol/dm 3<br />
นั่นคือ [M 2- ] = 0.0010 mol/dm 3<br />
HM - ที่เหลือเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสดังสมการ<br />
HM - (aq) + H 2 O (l) M 2- (aq) + H 3 O + (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.048 0.0010 0.0 mol/dm 3<br />
ความเข้มข้นเปลี่ยนไป -x +x +x mol/dm 3<br />
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล 0.048 – x x + 0.0010 x mol/dm 3<br />
K 2 =<br />
[M 2- ][H 3 O + ]<br />
[HM - ]<br />
5.96 x 10 -7 =<br />
(x + 0.0010)(x)<br />
0.048 – x<br />
5.96 x 10 -7 =<br />
0.0010x<br />
0.048<br />
( x+0.0010 0.0010 และ 0.048-x 0.048)<br />
x = 2.86 x 10 -5<br />
x = [H 3 O + ] = 2.86 x 10 -5<br />
pH = -log [H 3 O + ]<br />
= -log [2.86 x 10 -5 ] = 4.55<br />
ง. เมื่อเติม NaOH 50.00 cm 3 (จุดยุติที่สอง)<br />
จ้านวนโมล NaOH =<br />
25.5<br />
1000<br />
x 0.100 = 0.0025 mol/ 75 cm 3<br />
25<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง 1000<br />
หน้า 83
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
จ้านวนโมล H 2 M = x 0.100 = 0.0025 mol/ 75 cm 3<br />
จากปฏิกิริยาการไทเทรตเริ่มจาก<br />
H 2 M + NaOH NaHM + H 2 O<br />
0.0025 0.0025 0.0025<br />
NaHM + NaOH Na 2 M + H 2 O<br />
0.0025 0.0025 0.0025<br />
จ้านวนโมลของ NaOH = 0.0025 + 0.0025 = 0.005 โมล ท้าให้ถึงจุดยุติที่สอง สารละลายจึงมีแต่ Na 2 M<br />
ซึ่งจะแตกตัวให้ M 2- และ Na + โดย M 2- จะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสดังสมการ<br />
โดยความเข้มข้นของ M 2- =<br />
0.0025<br />
1000<br />
x 0.100 = 0.0333 โมล/ลิตร<br />
M 2- (aq) + H 2 O MH - (aq) + OH - (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.0333 0 0<br />
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนไป -x +x +x<br />
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล 0.0333 – x x x<br />
K h (M 2- ) =<br />
K w 1.0 x 10 -14 [MH - ][OH - ]<br />
= =<br />
K a 5.96 x 10 -5 [M 2- ]<br />
1.68 x 10 -8 =<br />
0.0333 – x<br />
x = 2.36 x 10 -5<br />
x = [OH - ] = 2.36 x 10 -5<br />
pOH = -log [OH - ] = -log [2.36 x 10 -5 ] = 4.63<br />
pH = 14.00 - 4.63 = 9.37<br />
เมื่อเขียนกราฟระหว่างค่า pH ของสารละลายกับปริมาตรของสารละลาย NaOH จะได้ดังกราฟดังนี้<br />
x 2<br />
รูปที่ 3 กราฟของการไทเทรตระหว่าง 0.100 M H 2 M และ<br />
0.100 M NaOH<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 84
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
กราฟแสดงจุดยุติ 2 จุดด้วยกัน ในกรณีนี้ K 1 /K 2 =<br />
1.2 x 10 -2<br />
ซึ่งมากกว่า 10 -3 ท้าให้เห็นจุดยุติทั้งสองจุด<br />
ชัดเจน<br />
5.96 x 10 -7<br />
กรดฟอสฟอริก (H 3 PO 4 ) ซึ่งเป็นกรดไตรโปรติก K 1 = 7.11 x 10 -3 , K 2 = 6.34 x 10 -8 , K 3 = 4.2 x10 -13<br />
อัตราส่วนของ K 1 /K 2 ประมาณ 10 5 ท้าให้เห็นจุดสมมูลทั้งสองได้ชัดเจน แต่การแตกตัวของโปรตอนตัวที่ 3 มีค่าน้อย<br />
ท้าให้ไม่สามารถเห็นจุดสมมูลสุดท้ายได้<br />
กรดซัลฟิวริก (H 2 SO 4 ) ซึ่งเป็นกรดไดโปรติกที่เป็น<br />
กรดแก่ สามารถแตกตัวได้ 100 % ในขั้นแรกและในขั้นที่<br />
สองก็แตกตัวได้ดีมาก (K = 10 -2 ) ความแรงของกรด H 2 SO 4<br />
และ HSO - 4 ไม่ต่างกันมากนัก ท้าให้เห็นจุดสมมูลรวมกัน<br />
เพียงจุดเดียว (ในรูป แสดงด้วยกราฟเส้น B)<br />
กรดออกซาลิก (HOOCCOOH) K a1 = 5.36 x 10 -2 ,<br />
K a2 = 5.42 x 10 -5 อัตราส่วนของ K 1 /K 2 ประมาณ 10 3<br />
ท้าให้จุดสมมูลจุดแรกไม่ชัดเจน แต่จุดสมมูลที่สองจะเห็นได้<br />
ชัดเจนและใช้ในการวิเคราะห์ปริมาณออกซาลิกได้<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 85
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตอนที่ 20 อินดิเคเตอร์ส าหรับการไทเทรต<br />
อินดิเคเตอร์กรด-เบส ที่เหมาะสมกับปฏิกิริยาการไทเทรตจะต้องมีค่า pH ที่จุดกึ่งกลางช่วงการเปลี่ยนสีใกล้เคียง<br />
หรือเท่ากับ pH ที่จุดสมมูลของปฏิกิริยา นอกจากนี้ การเลือกใช้อินดิเคเตอร์กรด-เบส ต้องพิจารณาสีที่ปรากฏ จะต้องมี<br />
ความเข้มมากพอที่จะมองเห็นได้ง่าย หรือเห็นการเปลี่ยนสีได้ชัดเจน ช่วงการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ จะเกิดขึ้นในช่วง 2<br />
หน่วย pH<br />
ตัวอย่างเช่น การไทเทรตกรดแก่กับเบสแก่ pH ของสารละลายผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาการไทเทรต เมื่อถึง<br />
จุดสมมูลมีค่าใกล้เคียง 7 ก็ควรเลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH ของการเปลี่ยนสีใกล้เคียงกับ 7 เช่น อาจใช้โบรโมไทมอล<br />
บลูหรือ ฟีนอล์ฟทาลีน ซึ่งจะเปลี่ยนจากไม่มีสีเป็นสีชมพู ในช่วง pH 8.20-10.00 เป็นต้น ดังนั้น ถ้าทราบ pH ของ<br />
สารละลายที่จุดสมมูลของปฏิกิริยาการไทเทรตก็สามารถเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมได้<br />
การเลือกอินดิเคเตอร์ ก็ขึ้นอยู่กับชนิดของปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส เพราะที่จุดสมมูลของแต่ละปฏิกิริยานั้น<br />
มีค่า pH ที่ต่างกัน<br />
กราฟของการไทเทรตจะช่วยในการเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมได้ดี เพราะกราฟจะแสดงค่า pH ของ<br />
สารละลายขณะไทเทรต ตั้งแต่ก่อนจุดสมมูล ที่จุดสมมูล และหลังจุดสมมูล จุดที่ pH ของสารละลายเปลี่ยนแปลงมาก ซึ่ง<br />
เป็นจุดสมมูลนั้น จะบอกช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ที่จะเลือกใช้ ในการพิจารณาเลือกอินดิเคเตอร์ จากกราฟของการ<br />
ไทเทรต จะแบ่งออกตามชนิดของปฏิกิริยาดังนี้<br />
1. อินดิเคเตอร์ส าหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสแก่<br />
จ า ก ก ร า ฟ จ ะ เ ห็ น ว่ า ค่ า pH<br />
เปลี่ยนแปลงรวดเร็วที่จุดใกล้ๆ จุดยุติ (ตั้งแต่<br />
pH 4-10) ดังนั้นอินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH<br />
ของการเปลี่ยนแปลงสีระหว่าง 4 ถึง 10 ก็<br />
สามารถน้ามาใช้ได้ ซึ่งอินดิเคเตอร์ที่<br />
เหมาะสมที่อาจใช้ได้ ได้แก่ เมทิลเรด (4.4-<br />
6.2) โบรโมไทมอลบลู (6.0-7.5) และฟี<br />
นอล์ฟทาลีน(8.2-10.0) ดังแสดงในภาพ แต่<br />
เรามักจะนิยมใช้ฟีนอล์ฟทาลีน เพราะสังเกต<br />
การเปลี่ยนแปลงสีได้ชัดเจน ส้าหรับ โบรโม<br />
คลีซอล กรีน (3.8-5.4) ไม่เหมาะสมที่จะใช้<br />
เป็นอินดิเคเตอร์ส้าหรับกรดแก่และเบสแก่<br />
รูปที่ 1 กราฟการไทเทรตระหว่างกรดแก่และเบสแก่<br />
เพราะช่วงเปลี่ยน สีที่เป็นรูปเบสของ<br />
จะแสดง pH ที่จุดสมมูลอยู่ที่ pH ใกล้เคียง 7<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 86
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
อินดิเคเตอร์ จะเกิดก่อนจุดสมมูล ท้าให้เกิด<br />
ความคลาดเคลื่อนในการบอกจุดยุติ<br />
2. อินดิเคเตอร์ส าหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่<br />
รูปที่ 2 กราฟแสดงการไทเทรตระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่<br />
และอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสม<br />
การเลือกอินดิเคเตอร์ส้าหรับการ<br />
ไทเทรตกรดอ่อน เช่น กรดแอซิติก กับเบส<br />
แก่ เช่น NaOH จะมีข้อจ้ากัดมากกว่าที่จุด<br />
สมมูลของการไทเทรต สารละลายจะมี<br />
โซเดียมแอซิเตต ท้าให้สารละลายเป็นเบส มี<br />
pH มากกว่า 7<br />
จากกราฟจะเห็นได้ว่า เมทิลเรด จะ<br />
เปลี่ยนสีก่อนจุดสมมูลจึงไม่เหมาะที่จะใช้<br />
เป็นอินดิเคเตอร์ส้าหรับกรดแอซิติกกับ<br />
NaOH (เข้มข้น 0.100 M) ฟีนอล์ฟทาลีน<br />
เปลี่ยนสีที่ช่วงจุดสมมูลพอดี โบรโมไทมอล<br />
บลู อาจจะใช้เป็นอินดิเคเตอร์ได้ดี เมื่อใช้สี<br />
มาตรฐานเทียบ<br />
3.อินดิเคเตอร์ส าหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน<br />
รูปที่ 3 กราฟของการไทเทรตระหว่าง<br />
0.1000 mol/dm 3 NH 3 กับ 0.1000 mol/dm 3 HCl<br />
การเปลี่ยนแปลง pH ของ<br />
สารละลายขณะไทเทรตเบสอ่อน เช่น NH 3<br />
กับกรดแก่ เช่น HCl จะค่อยๆ ลดลง เมื่อใช้<br />
HCl เป็นสารมาตรฐาน ที่จุดยุติจะได้เกลือ<br />
NH 4 Cl และ pH < 7 ในการไทเทรต 0.100<br />
M NH 3 กับ 0.100 M HCl จะได้กราฟของ<br />
การไทเทรต (ดังภาพ)<br />
จากกราฟ เราสามารถพิจารณาชา<br />
วง pH 3-7.5 ในการเลือกอินดิเคเตอร์ ซึ่งเรา<br />
อาจใช้โบรโมไทมอลบลูหรือเมทิลเรดได้ แต่<br />
ไม่ควรใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเพราะช่วง pH ของ<br />
ฟีนอล์ฟทาลีนมากกว่า 7 ท้าให้เกิดความ<br />
คลาดเคลื่อนในการบอกจุดสมมูล<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 87
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
ตัวอย่างที่ 1 ก้าหนดช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ให้ดังนี้<br />
อินดิเคเตอร์<br />
เมทิลไวโอเลต<br />
เมทิลออเรนจ์<br />
คองโกเรด<br />
เมทิลเรด<br />
โบรโมไทมอลบลู<br />
ลิตมัส<br />
ฟีนอลเรด<br />
ครีซอลเรด<br />
ไทมอลบลู<br />
ฟีนอล์ฟทาลีน<br />
ไทมอลทาลีน<br />
โทรฟีโอลินโอ<br />
ช่วง pH<br />
-0.3-1.8<br />
2.8-3.8<br />
2.8-4.8<br />
3.8-6.1<br />
6.0-7.9<br />
5.0-8.1<br />
6.8-8.6<br />
7.0-9.1<br />
0.5-1.8 และ 7.6-9.2<br />
8.0-9.6<br />
10.2-11.7<br />
11.1-12.6<br />
จงเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดในการไทเทรตระหว่างสารละลาย 0.1 mol/dm 3 HCN จ้านวน 50 cm 3<br />
กับ 0.1 mol/dm 3 จ้านวน 50 cm 3 ก้าหนดค่า K a ของกรด HCN = 7.2 x 10 -10 ที่ 25 0 C และ log 8.4 = 0.92<br />
วิธีท า<br />
HCN (aq) + NaOhH(aq) NaCN (aq) + H 2 O (l)<br />
เพราะฉะนั้นจ้านวนโมลของ HCN =<br />
เพราะฉะนั้นจ้านวนโมลของ NaOH =<br />
0.1x50<br />
1000<br />
0.1x50<br />
1000<br />
= 5 x 10 -3 โมล<br />
= 5 x 10 -3 โมล<br />
ดังนั้นสารละลายทั้งสองท้าปฏิกิริยากันพอดีด้วยจ้านวนโมลเท่ากันได้ผลิตภัณฑ์เป็น NaCN = 5 x 10 -3 โมล<br />
ในปริมาตร 50 + 50 = 100 cm 3<br />
เพราะฉะนั้น [NaCN] =<br />
1000 x 5 x 10 -3 = 0.05 โมล/ลิตร<br />
100<br />
NaCN แตกตัวได้ 100 % ดังนี้<br />
NaCN (aq) Na + (aq) + CN - (aq)<br />
0.05 0.05 0.05 โมล/ลิตร<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 88
CN - (aq) + H 2 O HCN (aq) + OH - (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.05 0 0<br />
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนไป -x +x +x<br />
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล 0.05-x x x<br />
K h =<br />
K w<br />
Ka<br />
=<br />
1.0x10<br />
14<br />
7.2x10<br />
10<br />
1.4 x 10 -5 =<br />
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
=<br />
x 2<br />
0.05<br />
x<br />
[HCN ][OH<br />
<br />
]<br />
[CN<br />
<br />
]<br />
1.4 x 10 -5 x<br />
=<br />
2 ( x มีค่าน้อยมาก 0.05-x 0.05)<br />
0.05<br />
x = 8.4 x 10 -4 = [OH - ]<br />
pOH = -log[OH - ] = -log[8.4 x 10 -4 ] = -0.92 + 4 = 3.08<br />
pH = 14 - pOH = 14 - 3.08 = 10.92<br />
เนื่องจาก pH ของสารละลายหลังไทเทรตเท่ากับ 10.92 ดังนั้นจะต้องเลือกใช้อินดิเคเตอร์ไทมอลทาลีน ซึ่งมีช่วง<br />
การเปลี่ยนแปลง pH อยู่ระหว่าง 10.2-11.7 จึงจะเหมาะสมที่สุด<br />
ตัวอย่างที่ 2 น้าสารละลาย HA ซึ่งเป็นกรดอ่อนชนิดหนึ่งปริมาตร 50.00 cm 3 ไปไทเทรตกับสารละลายมาตรฐาน<br />
NaOH เข้มข้น 0.15 โมล/ลิตร พบว่าเมื่อเติม NaOH ลงไป 12.00 cm 3 จะท้าให้สารละลายที่ได้มี pH 7 และเมื่อเติม<br />
NaOH ลงไป 16.00 cm 3 จะถึงจุดยุติพอดี สารละลายกรด HA มีความเข้มข้นเริ่มต้นเท่าใด และการไทเทรตกรด-เบสคู่นี้<br />
ควรใช้อินดิเคเตอร์ชนิดใด (ก้าหนด K a ของกรดอ่อน HA = 1.7 x 10 -6 ) ก้าหนดให้<br />
อินดิเคเตอร์<br />
ช่วง pH<br />
วิธีท า<br />
เมทิลออเรนจ์<br />
เมทิลเรด<br />
โบรโมไทมอลบลู<br />
ฟีนอล์ฟทาลีน<br />
2.1-4.4<br />
4.2-6.2<br />
6.0-7.8<br />
8.3-10<br />
16.00<br />
ที่จุดยุติจ้านวนโมล NaOH = 0.1500 x 1000<br />
mol<br />
สมมติความเข้มข้นเริ่มต้นของ HA = X โมล/ลิตร<br />
HA + NaOH NaA + H 2 O<br />
จ้านวนโมล HA : NaOH = 1 : 1<br />
16.00<br />
เพราะฉะนั้นจ้านวนโมล HA = 0.1500 x 1000<br />
= X( 50 ) 1000<br />
X( 50 16.00<br />
) = 0.1500 x 1000<br />
1000<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 89<br />
ด้วย
X = 0.048<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น = 0.048 โมล/ลิตร<br />
เพราะฉะนั้นความเข้มข้นของ NaA = 0.048 โมล/ลิตร<br />
การไทเทรตกรดอ่อนกับเบสแก่ที่จุดยุติ มี NaA ซึ่งแตกตัวให้ A -<br />
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
A - (aq) + H 2 O (l) HA (aq) + OH - (aq)<br />
ความเข้มข้นเริ่มต้น 0.048 0 0<br />
ความเข้มข้นที่เปลี่ยนไป -x +x +x<br />
ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล 0.048-x x x<br />
K h =<br />
K w<br />
Ka<br />
=<br />
1.0x10<br />
14<br />
1.7x10<br />
6<br />
5.88 x 10 -9 =<br />
=<br />
x 2<br />
0.048<br />
x<br />
[HA][OH<br />
<br />
]<br />
[A<br />
<br />
]<br />
1.4 x 10 -5 x<br />
=<br />
2 ( x มีค่าน้อยมาก 0.048-x 0.048)<br />
0.05<br />
x = 1.68 x 10 -5 = [OH - ]<br />
pOH = -log[OH - ] = -log[1.68 x 10 -5 ] = 4.77<br />
pH = 14 - pOH = 14 - 4.77 = 9.22<br />
ดังนั้น ควรใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอินดิเคเตอร์<br />
การประยุกต์การไทเทรตกรด-เบสเพื่อหาปริมาณสารในชีวิตประจ าวัน<br />
การไทเทรตกรด-เบส ใช้ประยุกต์หาปริมาณสารที่เป็นสารอินทรีย์ สารอนินทรีย์ และสารชีวโมเลกุลได้ ตัวอย่าง<br />
การประยุกต์ใช้ ได้แก่ การหาปริมาณกรดอ่อนในน้าส้ม น้ามะนาว และในไวน์ การหาปริมาณเบส Mg(OH) 2 , MgO ใน<br />
ยาลดกรด หรือการหาปริมาณโปรตีนในอาหาร<br />
* การหาปริมาณกรดอ่อนในน้าสม ท้าได้โดยการปิเปตต์น้าส้มเจือจางด้วยน้ากลั่นประมาณ 5 เท่า<br />
แล้วไทเทรตกับสารละลายมาตรฐาน NaOH เข้มข้น 0.1000 M โดยใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอินดิเค<br />
เตอร์ ไทเทรตจนสารละลายเปลี่ยนจากไม่มีสีเป็นสีชมพู แล้วค้านวณหาร้อยละของกรดแอซิติก<br />
(CH 3 COOH) โดยมวลต่อปริมาตร<br />
* การหาปริมาตรกรดอ่อนในมะนาวและในไวน์ ก็ท้าได้โดยวิธีเดียวกับการหาปริมาณกรดแอซิติกในน้าส้ม<br />
การรายงานผล จะรายงานเป็นร้อยละของกรดแอซิติก (ในน้ามะนาว) และกรดทาร์ทาริก (ในไวน์)<br />
* การหาปริมาณ Mg(OH) 2 ก็ท้าได้โดยการไทเทรตกับสารละลายมาตรฐานโดยตรง เช่น ไทเทรตกับกรด<br />
HCl ส้าหรับการหาปริมาณ MgO จะต้องเปลี่ยนให้เป็น Mg(OH) 2 โดยการใช้เบส แล้วค่อยไทเทรตกับสารละลาย<br />
กรดมาตรฐาน<br />
* การหาปริมาณโปรตีนในอาหาร ต้องใช้วิธีทางอ้อมในการวิเคราะห์ โดยการหาปริมาณไนโตรเจนที่อยู่ใน<br />
เอมีน ซึ่งเป็นกรดอะมิโนในโปรตีน การหาปริมาณไนโตรเจนนี้ท้าได้โดยการเปลี่ยนไนโตรเจนให้อยู่ในรูปของ NH 3<br />
แล้วไทเทรตกับสารละลายมาตรฐาน<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 90
โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี<br />
เอกสารประกอบการเรียนวิชาเคมี 2 ว30223 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 25<strong>54</strong><br />
วิธีการวิเคราะห์ เริ่มจากการย่อยสลายสารอาหารตัวอย่างด้วยกรด จากนั้นก็กลั่นเอา NH 3 ออกจากสารละลายที่<br />
ย่อยสลายแล้ว NH 3 ที่กลั่นออกมาจะถูกผสมกับกรดมาตรฐาน HCl ที่มากเกินพอ แล้วจึงไทเทรตกรดที่เหลือด้วย<br />
สารละลายเบส NaOH มาตรฐาน วิธีการไทเทรตแบบนี้เรียกว่า Back-titration<br />
การหาปริมาณสารลดกรดในยาลดกรดบางชนิด<br />
การหาปริมาณสารลดกรดในยาลดกรดบางชนิด ท้าได้โดยการน้ายาลดกรดมาบดให้ละเอียด แล้วชั่งประมาณ 1<br />
กรัม ละลายในน้ากลั่น 20 cm 3 ในบีกเกอร์ขนาด 100 cm 3 เติมกรด HCl เข้มข้น 1.0 mol/dm 3 ครั้งละ 1 cm 3 เขย่า<br />
จนไม่มีฟองแก๊สเกิดขึ้น เติม HCl ลงไปอีก 1 cm 3 เขย่า บันทึกปริมาตร HCl ที่ใช้ทั้งหมด จากนั้นอุ่นสารละลายให้ร้อน<br />
1 นาที กรองแล้วล้างด้วยน้ากลั่นเล็กน้อย ของเหลวที่กรองได้ใส่ขวดเชิงปริมาตรขนาด 100 cm 3 ปรับด้วยน้ากลั่น จนมร<br />
ปริมาตร 100 cm 3 ปิเปตต์สารละลายที่กรองได้ 10 cm 3 แล้วไทเทรตกับสารละลายมาตรฐาน NaOH 0.1 โมล/ลิตร ใช้<br />
เมทิลออเรนจ์เป็นอินดิเคเตอร์ บันทึกปริมาตร NaOH แล้วค้านวณปริมาณร้อยละของ CaCO 3 ในยาลดกรด โดยมวล<br />
ครูขุนทอง คล้ายทอง หน้า 91