MV เพลง กรด- เบส ง่ายนิดเดียว ลองฟังดูน่ะ ^_^

จุดประสงค์การเรียนรู้

1)  ทดสอบและอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างค่า  pH  กับสมบัติความเป็นกรด – เบสของสารละลายได้

2)  บอกความหมายและประโยชน์ของค่า  pH

 3)  สรุปความสัมพันธ์ระหว่างค่า pH กับความเป็นกรด – เบส  ของสารละลายได้

 4)  ยกตัวอย่างกรด – เบสที่นำมาใช้ในชีวิตประจำวันได้

เนื้อหาบทเรียน

สารละลายอิเล็กโทรไลต์และนอนอิเล็กโทรไลต์

 สารละลายกรดและสารละลายเบส

    ไอออนในสารละลายกรด  

    ไอออนในสารละลายเบส

ทฤษฎีกรด-เบส

คู่กรด – เบส

การแตกตัวของกรดและเบส

    การแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่

    การแตกตัวของกรดอ่อน

    การแตกตัวของเบสอ่อน

การแตกตัวเป็นไอออนของน้ำ 

     การเปลี่ยนความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนและไฮดรอกไซด์ไอออนในน้ำ 

pH ของสารละลาย

อินดิเคเตอร์สำหรับกรด – เบส

สารละลายกรด – เบสในชีวิตประจำวันและในสิ่งมีชีวิต

ปฏิกิริยาของกรดและเบส

      ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส

      ปฏิกิริยาของกรดหรือเบสกับสารบางชนิด

      ปฏิกิริยาไฮโดรลิซิส

การไทเทรตกรด – เบส

      อินดิเคเตอร์กับการไทเทรตกรด – เบส

      การประยุกต์ใช้วิธีการไทเทรตในชีวิตประจำวัน

สารละลายบัฟเฟอร์

  

                 อิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) หมายถึง สารที่เมื่อละลายในน้ำจะนำไฟฟ้าได้ เนื่องจากมีไอออนซึ่งอาจจะเป็นไอออนบวก หรือไอออนลบเคลื่อนที่อยู่ในสารละลาย สารละลายอิเล็กโทรไลต์นี้อาจเป็นสารละลายกรด เบส หรือเกลือก็ได้ ตัวอย่างเช่น สารละลายกรดเกลือ (HCl) สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) และสารละลายของเกลือ KNO₃ เป็นต้น โดยในสารละลายดังกล่าวประกอบด้วยไอออน H⁺ , Cl^– , OH^– , K⁺ และ NO₃ – ตามลำดับ

               นอนอิเล็กโทรไลต์ (Non-electrolyte) หมายถึง สารที่ไม่สามารถนำไฟฟ้าได้เมื่อละลายน้ำ ทั้งนี้เนื่องจาก สารพวกนอนอิเล็กโทรไลต์ จะไม่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ เช่น น้ำบริสุทธิ์ น้ำตาล แอลกอฮอล์ เป็นต้น ความแตกต่างของสารอิเล็กโทรไลต์และนอน- อิเล็กโทรไลต์ พิจารณาจากสาร 2 ชนิด เมื่อละลายน้ำจะรวมกับน้ำเกิดการเปลี่ยนแปลงดังนี้

ภาพการเป็นอิเล็กโทรไลต์และนอนอิเล็กโทรไลต์ของสาร

อิเล็กโทรไลต์แก่และอิเล็กโทรไลต์อ่อน

    สารละลายอิเล็กโทรไลต์ต่างๆ นำไฟฟ้าได้ไม่เท่ากัน เนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนของอิเล็กโทรไลต์ไม่เท่ากัน อิเล็กโทรไลต์ที่แตกตัวเป็นไอออนได้มากกว่า ก็จะนำไฟฟ้าได้ดีกว่าอิเล็กโทรไลต์ที่แตกตัวเป็นไอออนได้น้อยกว่า อิเล็กโทรไลต์แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้

      1. อิเล็กโทรไลต์แก่ (strong electrolyte) หมายถึง สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวเป็นไอออนได้มาก อาจจะแตกตัวได้ 100% และนำไฟฟ้าได้ดีมาก เช่น กรดแก่ และเบสแก่ และเกลือส่วนใหญ่จะแตกตัวได้ 100% เป็นต้น

ตัวอย่างสมการแสดงการแตกตัวของสารละลายอิเล็กโทรไลต์แก่

     2. อิเล็กโทรไลต์อ่อน (weak electrolyte) หมายถึง สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวได้บางส่วน นำไฟฟ้าได้น้อย

ตัวอย่างสมการแสดงการแตกตัวของสารละลายอิเล็กโทรไลต์อ่อน

ตารางตัวอย่างของอิเล็กโทรไลต์แก่ และอิเล็กโทรไลต์อ่อนบางชนิด

อิเล็กโทรไลต์แก่(นำไฟฟ้าได้ดี)	อิเล็กโทรไลต์อ่อน(นำไฟฟ้าได้ไม่ดี)
เกลือที่ละลายน้ำทั้งหมด H2SO4 HNO3 HCI HBr HCIO4 NaOH KOH Ca(OH)2 Ba(OH)2	CH3COOH H2CO3 HNO2 H2SO3 H2S H2C2O4 H3BO3 HCIO NH4OH HF

 เราจะรู้ได้อย่างไรว่าสารละลายของเราเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์หรือเปล่า?

จากการศึกษาสมบัติของสารละลาย พบว่า สารละลายกรดและสารละลายเบส เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ นำไฟฟ้าได้ เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัส ทำปฏิกิริยากับโลหะและเกลือ กรดและเบสสามารถแตกตัวเป็นไอออน เมื่อเป็นสารละลาย เราจะศึกษาต่อไปถึงไอออนในสารละลายกรดและเบส ซึ่งทำให้สารละลายแสดงสมบัติเฉพาะตัวดังกล่าว

     ไอออนในสารละลายกรด

ในสารละลายกรดทุกชนิด จะมีไอออนที่เหมือนกันอยู่ส่วนหนึ่งคือ H⁺ หรือ เมื่อรวมกับน้ำได้เป็น H₃O⁺      ( ไฮโดรเนียมไอออน) ทำให้กรดมีสมบัติเหมือนกัน ตัวอย่างเช่น สารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ซึ่งเกิดจากกรด HCl ละลายในน้ำ โมเลกุลของ HCl และ น้ำต่างก็เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์มีขั้ว ทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างขั้วของ HCl และน้ำ โดยที่โปรตอน ( H⁺ ) ของ HCl ถูกดึงดูดโดยโมเลกุลของน้ำเกิดเป็นไฮโดรเนียมไอออน            (H⁺ + H₂O ®H₃O⁺) ในบางครั้งเขียนแทน H₃O⁺ ด้วย H⁺ โดยเป็นที่เข้าใจว่า H⁺ นั้นจะอยู่รวมกับโมเลกุลของน้ำในรูป H₃O⁺ เสมอ

(ที่มา: http://www.thaigoodview.com/node/43857)

               ไฮโดรเนียมไอออนในน้ำไม่ได้อยู่เป็นไอออนเดียว แต่จะมีน้ำหลายโมเลกุลมาล้อมรอบอยู่ด้วย เช่น อาจอยู่ในรูปของ H₅O₂⁺, H₇O₃⁺ , H₉O₄⁺ เป็นต้น

จากการศึกษาสมบัติของสารละลาย พบว่า สารละลายกรดและสารละลายเบส เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ นำไฟฟ้าได้ เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัส ทำปฏิกิริยากับโลหะและเกลือ กรดและเบสสามารถแตกตัวเป็นไอออน เมื่อเป็นสารละลาย เราจะศึกษาต่อไปถึงไอออนในสารละลายกรดและเบส ซึ่งทำให้สารละลายแสดงสมบัติเฉพาะตัวดังกล่าว

ไอออนในสารละลายกรด

             ในสารละลายกรดทุกชนิด จะมีไอออนที่เหมือนกันอยู่ส่วนหนึ่งคือ H⁺ หรือ เมื่อรวมกับน้ำได้เป็น H₃O⁺      ( ไฮโดรเนียมไอออน) ทำให้กรดมีสมบัติเหมือนกัน ตัวอย่างเช่น สารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ซึ่งเกิดจากกรด HCl ละลายในน้ำ โมเลกุลของ HCl และ น้ำต่างก็เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์มีขั้ว ทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างขั้วของ HCl และน้ำ โดยที่โปรตอน ( H⁺ ) ของ HCl ถูกดึงดูดโดยโมเลกุลของน้ำเกิดเป็นไฮโดรเนียมไอออน            (H⁺ + H₂O ®H₃O⁺) ในบางครั้งเขียนแทน H₃O⁺ ด้วย H⁺ โดยเป็นที่เข้าใจว่า H⁺ นั้นจะอยู่รวมกับโมเลกุลของน้ำในรูป H₃O⁺ เสมอ

(ที่มา : http://www.thaigoodview.com/node/43857)

             ไฮโดรเนียมไอออนในน้ำไม่ได้อยู่เป็นไอออนเดียว แต่จะมีน้ำหลายโมเลกุลมาล้อมรอบอยู่ด้วย เช่น อาจอยู่ในรูปของ H₅O₂⁺, H₇O₃⁺ , H₉O₄⁺ เป็นต้น

ไอออนในสารละลายเบส

ในสารละลายเบสทุกชนิดจะมีไอออนที่เหมือนกันอยู่คือ ไฮดรอกไซด์ไอออน ( OH^– ) ซึ่งทำให้เบสมีสมบัติเหมือนกัน และมีสมบัติต่างไปจากกรด ตัวอย่างเช่น เมื่อ NaOH ละลายน้ำจะแตกตัวได้ OH^–ดังนี้

(ที่มา: http://www.thaigoodview.com/node/43857)

ในการที่จะให้นิยามของกรด- เบส และในการจำแนกสารต่างๆ ว่าเป็นกรดหรือเบสนั้นได้มีนักวิทยาศาสตร์ ได้ศึกษาและตั้งทฤษฎีกรด- เบส ขึ้นหลายทฤษฎีด้วยกัน ทฤษฎีกรด- เบสที่สำคัญมีดังนี้

ทฤษฎีกรด- เบสของอาร์เรเนียส

อาร์เรเนียส เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน ได้ตั้งทฤษฎีกรด- เบส ในปี ค. ศ. 1887 ( พ. ศ. 2430) อาร์เรเนียสศึกษาสารที่ละลายน้ำ (Aqueous solution) และการนำไฟฟ้าของสารละลายนั้น เขาพบว่าสารอิเล็กโทรไลต์จะแตกตัวเป็นไอออน เมื่อละลายอยู่ในน้ำและให้นิยามกรดไว้ว่า

“กรด คือ สารที่เมื่อละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน” เช่น

“ เบส คือ สารที่เมื่อละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน” เช่น

           จากปฏิกิริยาของกรดกับเบสที่กล่าวถึงแล้ว ตามทฤษฎีของเบรินสเตต- ลาวรี จะเห็นว่าในปฏิกิริยาหนึ่งๆ อาจจะจัดคู่กรด- เบสได้ 2 คู่ด้วยกัน ตัวอย่างเช่น

ตัวอย่างที่ 1 

                                       (ที่มา : http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/602/616516/Chapter_15.html)

               จากสมการ NH₃ เป็นอิเล็กโทรไลต์อ่อนแตกตัวได้ไม่หมดเกิดปฏิกิริยาผันกลับได้ โดยปฏิกิริยาไปข้างหน้า H₂O เป็นกรด เพราะให้โปรตอนแก่ NH₃ ส่วน NH₃ เป็นเบส เพราะรับโปรตอนจาก H₂O ปฏิกิริยาย้อนกลับ NH₄⁺ เป็นกรดเพราะ ให้โปรตอนแก่ OH^– ส่วน OH^– ป็นเบสเพราะรับโปรตอนจาก NH₄⁺ นั่นเอง

ตัวอย่างที่ 2 

(ที่มา: http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/602/616516/Chapter_15.html)

          จากสมการ HF เป็นอิเล็กโทรไลต์อ่อนแตกตัวได้ไม่หมดเกิดปฏิกิริยาผันกลับได้ โดยปฏิกิริยาไปข้างหน้า HF เป็นกรด เพราะให้โปรตอนแก่ HS^– ส่วน HS^– เป็นเบส เพราะรับโปรตอนจาก HF ปฏิกิริยาย้อนกลับ H₂S เป็นกรดเพราะ ให้โปรตอนแก่ F^– ส่วน F^– เป็นเบสเพราะรับโปรตอนจาก H₂S นั่นเอง

             จะเห็นได้ว่า คู่กรด- เบสนั้นจะมีจำนวนโปรตอน (H) ต่างกัน 1 ตัว หรืออาจกล่าวได้ว่า จำนวนโปรตอนของคู่กรด จะมากกว่าโปรตอนคู่เบสอยู่ 1 ตัวเสมอ