กรด-เบส

กรด-เบส

Genius Center

Chemistry (กรด-เบส)

เอกสารชุดนี้จัดทำเพื่อให้ความรู้เรื่องของ กรด-เบส แก่เพื่อนๆ เนื้อหาประกอบด้วยรายละเอียดเกี่ยวกับกรด-เบสรวมทั้งตัวอย่างโจทย์ที่น่าสนใจ ผู้จัดทำหวังว่าเอกสารชิ้นนี้คงจะเป็นประโยชน์แก่เพื่อนๆที่น่ารักทุกคน (หากมีสิ่งใดบกพร่องก็ขออภัยไว้ ณ ที่นี้ด้วย)

จัดทำโดย Jakkrapan Jansawang (G.C.)

สารละลายอิเล็กโทรไลต์(Electrolyte Solution) = สารละลายที่นำไฟฟ้าได้ เพราะ ตัวถูกละลายแตกตัวเป็นไอออนบวกและไอออนลบ

*ตัวอย่าง สารละลายอิเล็กโทรไลต์ ได้แก่ สารละลายกรด สารละลายเบส สารละลายเกลือ

****(อิเล็กโทรไลต์แก่ แตกตัวดี นำไฟฟ้าดี อิเล็กโทรไลต์อ่อน แตกตัวไม่ดี นำไฟฟ้าไม่ดี)****

กรด&เบส

กรด แบ่งได้ 2 ประเภทคือ กรดอินทรีย์ กรดอนินทรีย์

เบส แบ่งได้ 2 ประเภทคือ เบสอินทรีย์ เบสอนินทรีย์

*กรด มี 2 ชื่อคือ กรดไฮโดร กับกรดออกซี่

Hydro = HCl* HBr HI HF HCN ฯลฯ กรดเหล่านี้ออกเสียง “ไฮโดร” นำหน้าแล้วตามด้วยสารที่ตามมา

*HCl = ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ หรือ กรดเกลือ

Oxy = HNO₃ H₂SO₄ HClO₃ H₂CO₃ * ฯลฯ กรดเหล่านี้ออกเสียง “อิก” ลงท้ายเสมอ * H₂CO₃ ไม่เสถียรจะแตกตัวให้ H₂O , CO₂

สมบัติทั่วไปของสารละลายกรด-เบส

กรด	เบส
1.เปลี่ยนกระดาษลิตมัสจากน้ำเงินเป็นแดง B R 2.นำไฟฟ้าได้ 3.ทำปฏิกิริยากับโลหะบางชนิดได้ก๊าซ H₂ 4.ทำปฏิกิริยากับเบสได้ เกลือ + น้ำ	1. เปลี่ยนกระดาษลิตมัสจากแดงเป็นน้ำเงิน R B 2.นำไฟฟ้าได้ 3.ไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะที่อุณหภูมิปกติ 4. ทำปฏิกิริยากับกรดได้ เกลือ + น้ำ

ทฤษฎีกรด-เบส

อาร์เรเนียส(Arrhenius)

เบรินสเตต-ลาวรี(Bronsted-Lowry)

1.กรด คือ สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ H⁺

2.เบส คือ สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ OH^-

ตัวอย่าง สมการที่เป็นไปตามทฤษฎีของ อาร์เรเนียส

1.HCl(aq)+H₂O(l) H₃O⁺(aq) + Cl^-(aq)

2.LiOH(s) Li⁺ (aq) + OH^- (aq)

ข้อเสีย สารใดที่ไม่ละลายน้ำไม่สามารถบอกได้ว่าเป็นกรดหรือเบส

1.กรด คือ สารที่ให้โปรตอนแก่สารอื่น

2.เบส คือ สารที่รับโปรตอนจากสารอื่น

ข้อเสีย สารใดที่ไม่มี H⁺ จะบอกไม่ได้ว่าสารนั้นเป็นกรดหรือเบส

สารใดที่มี H⁺ แต่แตกตัวเป็นไอออนไม่ได้จะบอกไม่ได้ว่าเป็นกรดหรือเบส

คู่กรด-เบส = สารที่เป็นคู่กรด-เบสกัน H⁺ ต่างกัน 1 ตัว โดยที่ คู่กรดจะมี H⁺ มากกว่าคู่เบส 1 ตัว

Ex.คู่กรด คู่เบส

จงหาคู่กรดของสารต่อไปนี้ (มีH⁺มากกว่า 1 ตัว) จงหาคู่เบสของสารต่อไปนี้ (H⁺น้อยกว่า 1 ตัว)

1.H₂O =	6.NO₃^- =	1.CH₃COOH =	6. HSO₄^-=
2.OH^- =	7.HS^- =	2.SO^2-₃ =	7. H₂O =
3.HCO₃^-=	8.HSO₄^- =	3.HSO₃^- =	8. H₂PO₄^-=
4.H₂PO₄^-=	9. NO₂^- =	4.NH₄ ⁺=	9. HCO₃^-=
5.HCOO^- =	10. NH₃ =	5.HS^- =	10.HCOOH =

ความแรงของกรดและเบส = การแตกตัวในการให้โปรตอน(กรด) ความสามารถในการรับโปรตอน(เบส)

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

****เราต้องรู้ทิศทางการเลื่อนของสมดุลก่อน เราจึงจะบอกถึงความแรงได้****

1.ถ้าสมดุลเลื่อนไปทางขวา CH₃COOH เป็นกรดแรงกว่า H₃O⁺/ H₂O เป็นเบสแรงกว่า CH₃COO^-

2.ถ้าสมดุลเลื่อนไปทางซ้าย H₃O⁺เป็นกรดแรงกว่า CH₃COOH / CH₃COO^-เป็นเบสแรงกว่า H₂O

ถ้าค่า K > 1 สมดุลเลื่อนไปข้างหน้า(สารผลิตภัณฑ์มากกว่าสารตั้งต้น)

K < 1 สมดุลเลื่อนย้อนกลับ(สารผลิตภัณฑ์น้อยกว่าสารตั้งต้น)

K = 1 ไปข้างหน้าเท่ากับย้อนกลับ (สารผลิตภัณฑ์=สารตั้งต้น) ความแรงทั้ง 2 ข้างเท่ากัน

เปรียบเทียบกรดแก่กับเบสแก่

กรดแก่	เบสแก่
กรดแก่มีอะไรบ้าง กรด Hydro = HCl HBr HI กรด Oxy = HNO₃ HClO₃ HClO₄ H₂SO₄ การแตกตัว100% การเป็นอิเล็กโทรไลต์ = แก่	เบสแก่มีอะไรบ้าง หมู่ 1 = LiOH NaOH KOH RbOH CsOH หมู่ 2 = Ca(OH)₂ Sr(OH)₂ Ba(OH)₂ การแตกตัว 100 % (หมู่ 2 แตก 200 %) การเป็นอิเล็กโทรไลต์ = แก่

ชนิดของกรดและเบส

กรด แบ่งตามการแตกตัว แบ่งได้ 3 ชนิด

1.กรดMonoprotic แตกตัว 1 ได้แก่ HNO₃ , HClO₃, HClO₄ , HCN

2.กรดDiprotic แตกตัว 2 ได้แก่ H₂SO₄ , H₂CO₃

3.กรดPolyprotic แตกตัว 3 ได้แก่ H₃PO₄

การแตกตัวของกรด Polyprotic แต่ละครั้งจะให้ H⁺ ไม่เท่ากัน แตกครั้งแรกจะแตกได้ดีมาก ค่า Ka สูงมากแต่แตกครั้งต่อ ๆ ไปจะมีค่า Ka ต่ำมาก เพราะประจุลบในไอออนดึงดูด H⁺ ไว้ดังสมการ

H₂SO₄H+ + HSO₄^- Ka₁ = 10¹¹

HSO₄^- H+ + SO₄^2- Ka₂ = 1.2 x 10^-2

เนื่องมาจากกรด Polyprotic มักมีค่า K₁>>K₂>>K₃ H⁺ ในสารละลายส่วนใหญ่จะได้มาจากการแตกตัวครั้งแรก

ถ้าค่า K₁ มากกว่า K₂ =10³ เท่าขึ้นไปจะพิจารณาค่า pH ของสารละลายกรด Polyprotic ได้จากค่า K₁ เท่านั้น แต่ถ้าค่า K₂ มีค่าไม่ต่ำมาก จะต้องนำค่า K₂ มาพิจารณาด้วย

เบส แบ่งตาม จำนวน OH^- ในเบส แบ่งได้เป็น 3 ชนิด คือ

1.เบสที่มี OH^- ตัวเดียว เช่น LiOH NaOH KOH RbOH CsOH

2.เบสที่มี OH^- 2 ตัว เช่น Ca(OH)₂ Sr(OH)₂ Ba(OH)₂

3.เบสที่มี OH^- 3 ตัว เช่น Al(OH)₃Fe(OH)₃

รวมสูตรที่ใช้คำนวณในกรณีหา กรดอ่อน เบสอ่อน ไม่ผสมกัน (Pureๆ)

สูตรที่	กรณี(ต้องการหาอะไร)	กรดอ่อน	เบสอ่อน
1.	หาค่า K	Ka = [H⁺]² N	Kb = [OH^-]² N
2.	หา [H⁺]	[H⁺] = [Ka.N]^1/2	[OH^-] = [Kb.N]^1/2
3.	หา % การแตกตัว	% การแตกตัว = [H⁺] x 100 N	% การแตกตัว = [OH^-] x 100 N
4.	การรวมสูตรของ % กับ K	% = Ka x 100 N	% = Kb x 100 N

แบบฝึกหัด

1.สารละลายกรด HA เข้มข้น 0.1 mol/dm³ มีค่า Ka = 4.0 x 10 ^–5 สารละลายนี้แตกตัวได้กี่เปอร์เซ็นต์

2.จงคำนวณหาค่า [H₃O⁺] และ % การแตกตัวของกรด HX ซึ่งเข้มข้น 0.1 mol/dm³ (Ka = 1 x 10^-7)

3.กรดแอสคอบิกแตกตัวได้ 6% มีความเข้มข้น 0.1 mol/dm³จงหา [H₃O⁺](Ka = 1 x 10 ^–5)

****ยังมีโจทย์ เทคนิคการทำโจทย์และความรู้เพิ่มเติมอีก ในแบบฝึกหัดเสริมความรู้****

การคำนวณค่า pH , pOH , [H⁺] , [OH^-] , H⁺ , OH^-

รวมสูตรที่ใช้คำนวณ

สูตรที่	ใช้เมื่อไหร่	สูตรว่าอย่างไร
1.	หาค่าของ[H⁺][OH^-]	[H⁺][OH^-] = 1.0 x 10 ^–14
2.	หาค่า pH	pH = -log[H⁺]
3.	หาค่า pOH	pOH = -log[OH^-]
4.	หาค่า pH + pOH	pH + pOH = 14
5.	หาค่า H⁺ , OH^-	H⁺ = [H⁺] x V หรือ OH^- = [OH^-] x V 1,000 1,000 ในกรณีนี้ H⁺ , OH^- มีค่าออกมาเป็น mol

1.กรณีหาความสัมพันธ์ค่า pH , pOH , [H⁺] , [OH^-]

Ex.1.กรดชนิดหนึ่งมี [H₃O⁺] = 10^-4 จงหาค่า pH , pOH , [OH^-]

Ex.2.เบสชนิดหนึ่งมี[OH^-] = 0.003 mol/dm³ จงหาค่า pH , pOH , [H⁺]

Ex.3.กรดฟอร์มิก 5 โมลในสารละลาย10 ลิตรจะมีค่า pH และ จำนวน H⁺ เท่าใดถ้ากรดนี้แตกตัวได้ 4.5%

Ex.4.เป็ปซี่มีส่วนผสมของ H₂CO₃0.01 mol/dm³ โค้กมี H₂CO₃ 0.001 mol/dm³ จงหาค่า pH ที่ต่างกันระหว่าง เป็ปซี่กับโค้กถ้า H₂CO₃มีค่า

Ka = 1 x 10 ^-3

Note.****ความเข้มข้นมีผลต่อค่า pHไหม? = มี****

1.กรด[ ] มากค่า pH จะยิ่งต่ำลง

2.เบส[ ] มากค่า pH จะยิ่งมากขึ้น

3.กรด [H⁺] = 1 mol/dm³ค่า pH = 0 ถ้า[H⁺] > 1 mol/dm³ค่า pH < 0 คือค่า pH ติดลบ

4.เบส[OH^-] = 1 mol/dm³ค่า pH = 14 ถ้า[OH^-] > 1 mol/dm³ค่า pH > 14

****แนวโจทย์อื่นๆอยู่ในแบบฝึกหัดเสริมความรู้****

อินดิเคเตอร์

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

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

Ka = [H₃O⁺][ In^-]

[ HIn]

*ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ สามารถบอกความเป็นกรดเป็นเบสของสารละลายได้ และบอกค่า pH ได้

การเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์

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

แดง น้ำเงิน

ถ้าเติมกรดลงไปเปรียบเสมือนเติม H₃O⁺ สมดุลจะย้อนกลับจะได้สารละลายสีแดง
ถ้าเติมเบสเปรียบเสมือนเติม OH^- , OH^- จะไปดึง H₃O⁺ ให้กลายเป็นน้ำสมดุลเลื่อนไปข้างหน้าสารละลายเป็นสีน้ำเงิน

หลักการเลือกอินดิเคเตอร์ ควรเลือกสารที่มีการเปลี่ยนสีตามการเปลี่ยนค่า pH เเละ สีสังเกตได้ชัด

การคำนวณหาช่วง pH ช่วง pH = -log K_Hin + 1

Ex1.อินดิเคเตอร์ชนิดหนึ่งมีค่า K_Hin = 1.0 x 10^-3 การเปลี่ยนสีจะเปลี่ยนจากสีเหลืองเป็นสีน้ำเงิน เมื่อนำอินดิเคเตอร์ นี้มาตรวจสอบสารที่มี pH = 1 , pH = 2.5 , pH = 3.4 , pH = 6 , pH = 9 สารละลายนี้จะมีสีใดตามลำดับ

วิธีหาตัวอย่าง

หาช่วง pH ก่อน จากสูตร ช่วง pH = -log K_Hin + 1

ช่วง pH = 3 1 = ( 2 – 4 )

( 2<) เหลือง

(2-4) เขียว

(4>) น้ำเงิน

pH1

pH2.5

pH3.4

pH6

pH9

Ex.2. นายจักรพันธ์ต้องการตรวจสอบน้ำส้มสายชูของร้านก๋วยเตี๋ยว 3 ร้าน ได้ข้อมูลดังนี้

ร้านโก้อู๋ มีส่วนผสมของ CH₃COOH 12%โดยกรัม/ปริมาตรจำนวน 200 cm³ ร้านโตโต้ มี CH₃COOH 0.0001 mol ในน้ำ 500 cm³

ร้านนายเหลียง มี [OH^-] 1.0 x 10^-10 mol/dm³(CH₃COOH มีค่า Ka = 5 x 10^-7) ถ้าเขาเลือกอินดิเคเตอร์ที่มีค่า K_Hin = 1.0 x 10^-2 โดยเปลี่ยนจากสีเหลืองเป็นแดงน้ำส้มสายชูแต่ละร้านจะมีสีอะไร

ประโยชน์ของอินดิเคเตอร์

1.ใช้เป็นตัวบอกจุดยุติในการติเตรต

ถ้าติเตรตกรดแก่ เบสแก่ ใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH = 7 (เลือกใช้ประมาณ 7 เพราะ จะได้เกลือกลาง)
ถ้าติเตรตกรดแก่ เบสอ่อน ใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH < 7 (จะเกิดเกลือกรด)
ถ้าติเตรตกรดอ่อน เบสแก่ ใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH > 7 (จะเกิดเกลือเบส)

Ex.ในการติเตรตกรดและเบสคู่ต่างๆ ต่อไปนี้ อินดิเคเตอร์ใดเหมาะที่สุด กำหนดช่วงอินดิเคเตอร์ให้ดังนี้

อินดิเคเตอร์ A มีช่วง pH = 3 – 4 อินดิเคเตอร์ B มีช่วง pH = 6 – 8 อินดิเคเตอร์ C มีช่วง pH = 10 – 13

1.NaOH + CH₃COOH =………………………………………

2.HCl + Al(OH)₃ = ……………………….……………………

3.H₂SO₄+ LiOH = …………………………………………….

4.HClO₃ + KOH = …………………………………………….

5.Ca(OH)₂ + HCN =…………………….…………………….

6.H₂O + HCOOH = …………………….……………………..

7.NH₄OH + HBr = …………………….………………………

8.H₃PO₄ + B(OH)₃ = …………………………………………..

2.ใช้ประมาณค่า pH ของสารละลายบางชนิดได้

Ex.เมื่อนำสารละลาย X มาตรวจสอบกับ อินดิเคเตอร์ต่อไปนี้ได้ผลดังนี้

อินดิเคเตอร์

ช่วง pH

การเปลี่ยนสี

สีของสารละลาย X

8.3 - 10.4

– 6.0

6.0 - 7.6

6.7 - 8.3

ไม่มีสี – แดง

แดง – เหลือง

เหลือง – น้ำเงิน

เหลือง - แดง

ไม่มีสี

เหลือง

เขียว

ส้ม

สารละลาย X มีค่า pH เท่าใด …………………………………………………………………………………………………………………

หลักการคิดเมื่อเจอโจทย์เช่นนี้…………………………………………………………………………………………………………………

เกลือ

ความหมาย 1.เกลือเกิดจาก กรดทำปฏิกิริยากับเบส ได้ผลิตภัณฑ์เป็นเกลือกับน้ำ เรียกปฏิกิริยานี้ว่า ปฏิกิริยาสะเทิน

2.เกลือเกิดจาก การที่ไอออนบวกเข้าไปแทนที่ H⁺ ในกรด เช่น

3. เกลือเกิดจาก การที่ไอออนลบเข้าไปแทนที่ OH^- ในเบส เช่น

ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส = ปฏิกิริยาของสารใดๆ ที่ทำปฏิกิริยาแล้วได้ผลิตภัณฑ์เป็นน้ำกับสารใดๆ

การไฮโดรไลซิสเกลือ คือ การเอาเกลือมาทำปฏิกิริยากับน้ำ จะแบ่งเกลือตามลักษณะการไฮโดรไลซิสได้ดังนี้

1.เกลือที่เกิดจาก กรดแก่ เบสแก่ จะเป็นเกลือกลางเพราะไอออนทั้งสองไม่ทำปฏิกิริยากับ H₂O Ex. เกลือกลาง NaCl KNO₃

2.เกลือที่เกิดจาก กรดแก่ เบสอ่อน จะเป็นเกลือกรด เพราะไอออนของเบสอ่อนจะไปทำปฏิกิริยากับน้ำ(ไฮโดรไลซิส)

3.เกลือที่เกิดจาก กรดอ่อน เบสแก่ จะเป็นเกลือเบส เพราะไอออนของกรดอ่อนจะไปทำปฏิกิริยากับน้ำ(ไฮโดรไลซิส)

4.เกลือที่เกิดจาก กรดอ่อน เบสอ่อน เช่น NH₄CN เมื่อละลายน้ำไอออนของกรดอ่อน เบสอ่อนจะไปเล่นน้ำ(ไฮโดรไลซิส)

บัฟเฟอร์(Buffer)

สารละลายบัฟเฟอร์ = สารละลายของกรดอ่อนกับเกลือของกรดนั้น or สารละลายเบสอ่อนกับเกลือของเบสนั้น(อ่อนคู่เกลือ)

สมบัติของ Buffer = สามารถควบคุมค่า pH ได้เมื่อเติมกรดแก่หรือเบสแก่ลงไปเล็กน้อย

การควบคุมค่า pH ของ Buffer

บัฟเฟอร์Aมีสาร CH₃COOH กับ CH₃COO^- อยู่ในระบบ

ถ้าใส่กรดลงไป HCl จะแตกให้ H⁺ แต่จะถูกสะเทินด้วยคู่เบส CH₃COO^- + H⁺ CH₃COOH

ถ้าใส่เบสลงไป NaOH จะแตกตัวให้ OH^- แต่จะถูกสะเทินด้วยคู่กรด CH₃COOH + OH^-CH₃COO^- + H₂O

****กรดแก่&เบสแก่เป็น Buffer ไม่ได้เพราะแตกตัว 100 % จึงไม่เกิดคู่กรดคู่เบส****

ชนิดของ Buffer

1.คู่เหมือนไม่ทำปฏิกิริยากัน Ex. CH₃COOH กับ CH₃COONa

2.บัฟเฟอร์คู่กรด คู่เบส ของกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อน

กรดอ่อน	HCN	HCOOH	H₃PO₄	CH₃COOH	HNO₂	H₂S
เกลือของกรดอ่อน	KCN	HCOONa	NaH₂PO₄	CH₃COOK	KNO₂	KHS

3. บัฟเฟอร์คู่กรด คู่เบส ของเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อน

เบสอ่อน

NH₄OH

เกลือของเบสอ่อน

NH₄Cl

หลักการการดูสารว่าเป็น Buffer หรือไม่

1.ถ้าไม่ทำปฏิกิริยากัน(คู่เหมือน)ตัดแก่ออกจะต้องมี H⁺ ต่าง 1ตัว

2.ถ้าทำปฏิกิริยากันอ่อนต้องเหลือ

แบบฝึกหัดบัฟเฟอร์สารใดต่อไปนี้เป็น Buffer

-ข้อ	สาร	[ ](mol/dm³)	V (cm³)	+	สาร	[ ](mol/dm³)	V (cm³)	เป็น
1.	CH₃COOH	0.02	100	+	LiOH	0.1	15
2.	HNO₂	0.3	60	+	KOH	0.2	75
3.	HCN	2	30	+	NaOH	0.5	100
4.	HCl	0.2	20	+	NaClO₃	0.15	20
5.	CH₃COOH	0.3	50	+	CH₃COONa	0.25	60
6.	NaH₂PO₄	0.1	20	+	HClO₃	0.3	20
7.	NH₃	2	50	+	NH₄OH	0.5	200
8.	H₂SO₄	1	20	+	NaOH	2	30
9.	H₂S	0.3	60	+	KHS	1	50
10.	LiCl	0.5	30	+	HClO₄	0.2	30
11.	HF	2	50	+	NaF	0.3	50
12.	CH₃COOH	0.5	70	+	NaCN	1	20
13.	NaF	0.5	60	+	HBr	2	15
14.	KClO₃	0.3	100	+	KOH	0.2	80
15.	H₂SO₄	2	20	+	CH₃COONa	2	100
16.	NH₄Cl	3	120	+	NH₄OH	1	200

****Technic =………………………………………………………………………………………………………………………………..

การดูค่า pH ของ สารละลายBuffer

1.บัฟเฟอร์ที่เกิดจากกรดอ่อนคู่กับเกลือของกรดอ่อน มี pH <7

2.บัฟเฟอร์ที่เกิดจากเบสอ่อนคู่กับเกลือของเบสอ่อน มี pH >7

[pHของ Buffer ใช้สูตร pH = -logKa + log [เกลือ]/[กรด]

pOHของ Buffer ใช้สูตร pOH = -logKb + log [เกลือ]/[เบส]

**** สารละลายบัฟเฟอร์จะมีประสิทธิภาพดีที่สุดเมื่อ [HA] = [A^-]ซึ่งจะทำให้ [H⁺]จะเท่ากับ Ka ด้วยเหตุนี้จึงเลือกใช้บัฟเฟอร์ที่มีค่า pKa

ใกล้เคียงกับ pH ที่ต้องการเตรียม****

แบบฝึกหัด

Ex.1.สารละลายคู่กรดเบนโซอิกกับโซเดียมเบนโซเอต 10 cm³ มีค่า pH เท่าใดถ้าความเข้มข้นของกรดเบนโซอิกเป็น 2 เท่าของโซเดียมเบนโซเอตเมื่อมีปริมาตรเท่ากัน (Ka ของกรดเบนโซอิก = 5 x 10 ^–5 )

Ex.2.จงคำนวณ pH ของสารละลายที่ได้จากการผสม NaOH 0.1 mol/dm³จำนวน 200 cm³ กับ CH₃COOH 0.2 mol/dm³จำนวน 300 cm³

กำหนด Ka ของ CH₃COOH = 1.8 x 10 ^–5

Ex.3.ถ้าต้องการเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์ pH 8 ปริมาตร 40 cm³ จากเบสอ่อน 0.05 mol/dm³ ปริมาตร 20 cm³ ผสมกับเกลือของเบสนั้น

5 กรัม ในสารละลาย 20 cm³ มวลโมเลกุลของเบสที่จะใช้ต้องมีค่าเท่าใด(Kb ของเบสอ่อน = 1.0 x 10^-6)

ไทเทรต

ไทเทรต คือ วิธีการหาความเข้มข้นหรือปริมาณสารของสารละลายตัวอย่าง โดยให้ทำปฏิกิริยากับสารที่ทราบความเข้มข้น

(สารละลายมาตราฐาน) และวัดปริมาตรของสารที่ทำปฏิกิริยากันพอดี

จุดสมมูลหรือจุดสะเทิน(Equivalent point) = จุดที่สารละลายทั้ง 2 ทำปฏิกิริยากันพอดี(ไม่สามารถมองเห็นได้)

จุดยุติ(End point) = คือจุดที่ยุติการไทเทรต(มองเห็นได้)

pH ของปฏิกิริยาสะเทิน ปฏิกิริยาสะเทินจุด pH ไม่จำเป็นต้องเท่ากับ 7 แต่จะขึ้นอยู่กับชนิดของกรดเบสดังนี้

ข้อ	สารที่เข้าทำปฏิกิริยา	pH ของจุดสะเทิน	อินดิเคเตอร์
1.	กรดแก่ + เบสแก่	= 7	ได้เกือบทุกชนิด
2.	กรดแก่ + เบสอ่อน	น้อยกว่า 7	เปลี่ยนสีเมื่อpH < 7
3.	กรดอ่อน + เบสแก่	มากกว่า 7	เปลี่ยนสีเมื่อpH > 7

การสิ้นเปลืองสารละลายในการไทเทรต

1.ความเข้มข้นของสารละลายตัวอย่าง ไม่ขึ้นอยู่กับชนิดของสารว่าแก่หรืออ่อน

2.ชนิดของสารตัวอย่างว่าเป็น Monoprotic หรือ polyprotic

3.ปริมาตรของสารตัวอย่าง การดูดูได้จากสูตรการไทเทรต aN₁V₁ = bN₂V₂

การหาจุดยุติ

1.ดูจากการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์(ดูจากตารางด้านบน)

ไม่นิยมไทเทรตกรดอ่อนกับเบสอ่อนเพราะช่วง pH เปลี่ยนแปลงสั้นมากทำให้อาจคำนวณผิดพลาดไดการคำนวณความเข้มข้นจากการไทเทรต

ความรู้เก่า mol = NV/1000, N = [mol x 1000]/V

N = mol/dm³V = cm³ mol = จำนวนmolของสาร

กรณีเป็นการเติมของแข็ง

a.mol.1000 = bN₂V₂

a x g/M x 1000 = bN₂V₂การเปลี่ยนหน่วยความเข้มข้น

mol/dm³ = % x 10 x d/มวลโมเลกุล (d = ความหนาแน่น) ใช้ในกรณีหน่วยเป็น มวล/มวล หรือ ปริมาตร/ปริมาตร

mol/dm³ = % x 10/มวลโมเลกุล ใช้ในหน่วย มวล/ปริมาตร **** ทั้ง 2 สูตรนี้ใช้ในกรณีที่โจทย์ระบุความเข้มข้นในหน่วยดังกล่าวเป็น %

Ex1.จะต้องใช้ NaOH 5 mol/l กี่ cm³จึงทำปฏิกิริยาพอดีกับ H₂SO₄ 2 mol/l จำนวน 200 cm³

Ex2. ต้องการไทเทรต เบสแก่X เข้มข้น 0.5 mol/dm³ จำนวน 500 cm³ จะต้องใช้ กรด Monoprotic เข้มข้น 0.3 mol/dm³ กี่ dm³ ถ้า X แตกตัวได้ 200 %

Ex3. ทินพรอยากทราบว่าในน้ำหมากของคุณยายมีส่วนผสมของ Ca(OH)₂ อยู่เท่าใด ถ้าเขานำน้ำหมากมา 150 cm³ มาไทเทรตกับ HCl เข้มข้น 0.01 mol/dm³ ปรากฎว่าใช้ไป 75 cm³

Ex4.กรดแก่โมโนโปรติก จำนวน 7.5 g ทำปฏิกิริยาพอดีกับ NaOH ที่มี pH 12 จำนวน 200 cm³ ถ้านำกรดนี้มา 80 g ละลายน้ำได้สารละลาย

4 ลิตร สารละลายนี้มีค่า pOH เท่าใด

Ex5.โลหะ X 0.72 g ละลายได้หมดในกรด HCl เข้มข้น 1 mol/dm³ ปริมาตร 100 cm³ ซึ่งเมื่อสะเทินกรดนี้ด้วย NaOH ที่มากเกินพอ เข้มข้น

1 mol/dm³ จะต้องใช้ 40 cm³ถ้ามวลอะตอมของ X = 24 เลข Oxidation ของโลหะ X ในสารประกอบคลอไรด์มีค่าเท่าใด

Ex 6. กรดอินทรีย์( C_XH_YCOOH) ซึ่งมีไฮโดรเจน 7 % เมื่อนำกรดนี้มา 0.43 g ทำปฏิกิริยาพอดีกับ NaOH เข้มข้น 0.1 mol/dm³ ปริมาตร

50 cm³ จงหาสัดส่วน X/Y

Ex7.แอนตาซิลเป็นยาลดกรดมีส่วนประกอบของ Mg(OH)₂ อยู่ 29 % โดยมวล/มวล นอกนั้นเป็นส่วนผสมของแป้ง ถ้ายานี้หนักเม็ดละ

0.2 g จะต้องใช้ยานี้กี่เม็ดในการทำปฏิกิริยาพอดีกับ HCl เข้มข้น 0.02 mol/l 300 cm³

Ex8.วิตามิน C มีกรดแอสคอร์บิก( H₂C₆H₆O₆)ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่สำคัญ เมื่อนำวิตามิน C มา 0.1 g มาติเตรตกับ NaOH เข้มข้น 0.02

mol/l จะต้องใช้ NaOH 5 cm³ จงหา % ของกรดแอสคอร์บิกในวิตามินซี

Ex9.ในการถลุงแร่จะเกิดก๊าซ SO₂เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำในอากาศจะเกิดเป็นฝนกรดดังสมการ

CuFeS₂ + O₂ Cu₂S + 2FeO + 3SO₂

ถลุงแร่ 10 ตัน ได้แร่นี้ เพียง 0.05 % ถ้าวันนี้โรงงานถลุงแร่ 200 ตัน และเขาต้องการกำจัดก๊าซ SO₂ ที่เกิด โดยการผ่านน้ำและมาทำปฏิกิริยากับ Ca(OH)₂ จะต้องใช้ Ca(OH)₂ เข้มข้น 10 mol/l เท่าใดในการทำปฏิกิริยาให้พอดี(หน่วย dm³)

Ex 10.ในการผลิตน้ำยาขัดห้องน้ำพบว่า HCl เป็นส่วนประกอบที่สำคัญในการผลิต โดยจะใช้ HCl 5 % มวล/ปริมาตร จำนวน 500 cm³ ต่อส่วนประกอบอย่างอื่น ถ้า อ.ลักษมี ต้องการกำจัดคราบหินปูนในห้องน้ำ (CaCO₃) จำนวนหนึ่ง ถ้า อ.หมีใช้น้ำยาขัดห้องน้ำไปแล้วเกิดก๊าซ CO₂นำก๊าซนี้ไปละลายน้ำแล้วไทเทรตกับ NaOH เข้มข้น 1 mol/l พบว่าใช้ไป 50 cm³อยากทราบว่า อ.หมีใช้น้ำยาขัดห้องน้ำไปเท่าใด และ อ.หมีสามารถกำจัดหินปูนไปได้กี่กรัม

**** หมั่นทำโจทย์มากๆนะจะได้เก่งๆ **** Bye!!!**Jakkrapan**

แหล่งอ้างอิง : G.C. Tutor

โดย : นาย จักรพันธ์ จันทร์สว่าง, โรงเรียนวิสุทธรังษี, วันที่ 20 สิงหาคม 2546