acid-base for mattayom 5 Renunakhonwittayanukul school

1. กรดเบส

2. สารละลาย คือ ของผสมเนื้อเดียวที่ประกอบ ตัวละลายละลายในตัวทำละลาย โดยทั่วไปตัวทำละลายเป็นสารที่มีสถานะเหมือนกับสถานะของสารละลาย สารละลายอาจอยู่ในสถานะแก๊ส ของเหลว หรือของแข็งก็ได้

3. 4.1 สารละลาย (solution) คือของผสมเนื้อเดียวของสารอย่างน้อย 2 ชนิด ประกอบด้วย ตัวละลาย (solute) = สารที่มีปริมาณน้อยกว่า ตัวทำละลาย (solvent) = สารที่มีปริมาณมากกว่า น้ำอัดลม ( l ) อากาศ ( g ) นาค ( s ) H 2 O N 2 Au น้ำตาล , CO 2 O 2 , Ar, CH 4 Cu สารละลาย ตัวทำละลาย ตัวละลาย

4. 1. สารอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) หมายถึง สารที่หลอมเหลวหรือละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ไอออนได้จึงนำไฟฟ้าได้

5. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ คือสารละลายที่ตัวละลายแตกตัวให้ไอออนได้จึงนำไฟฟ้าได้ ซึ่งประกอบไอออนบวกและไอออนลบเคลื่อนที่ในตัวทำละลาย เช่น สารที่มีสมบัติเป็นกรด เบสทุกชนิด

6. สารละลายนอนอิเล็กโทรไลต์ คือสารละลายที่ไม่นำไฟฟ้า เพราะ ตัวถูกละลายไม่แตกตัวเป็นไอออนในตัวทำละลาย เช่น น้ำเชื่อม แอลกอฮอล์

7. อิเลกโทรไล ต์ (electrolyte) เป็นสารซึ่งเมื่อละลายน้ำแล้ว จะได้สารละลายที่สามารถนำไฟฟ้าได้ 4.1 นอนอิเลกโทรไล ต์ (nonelectrolyte) เป็นสารซึ่งเมื่อละลายน้ำแล้วสารละลาย ที่ได้ จะไม่นำไฟฟ้า nonelectrolyte weak electrolyte strong electrolyte

8. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ จำแนกได้ 2 กลุ่มคือ 1. อิเล็กโทรไลต์แก่ คือสารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวได้หมด 100% ไม่มีภาวะสมดุล ใช้ แทนการแตกตัว สารละลายจะประกอบด้วยไอออนบวกและไอออนลบ อาจมีสมบัติเป็นกรด เบส หรือ กลางก็ได้ เช่น HBr(aq) H + (aq) + Br - (aq) H 2 O

9. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ 2. อิเล็กโทรไลต์อ่อน คือสารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัว ให้ไอออนบางส่วน ในสารละลายประกอบด้วยโมเลกุล ไอออนบวก ไอออนลบ จึงเกอดภาวะสมดุลได้ ใช้ แทนการแตกตัว สารละลายอาจมีสมบัติเป็นกรด หรือเบส หรือกลางก็ได้ เช่น HF(aq) H + (aq) + F - (aq) H 2 O

10. ตัวอย่างสารละลายอิเล็กโทรไลต์ 1) อิเล็กโทรไลต์แก่ กรด HCl HBrO 3 HIO 3 HClO 4 HNO 3 H 2 SO 4 เกลือ เกลือส่วนมาก เบส LiOH NaOH Ba(OH) 2 Ca(OH) 2 Sr(OH) 2

11. 2) อิเล็กโตรไลต์อ่อน กรด HClO H 2 S HF H 3 PO 4 H 2 CO 3 HNO 2 H 2 SO 3 เบส NH 3 และเบสอินทรีย์ เกลือ เกลือเฮไลด์ ไซยาไนด์ และไทโอไซยาเนต ของ Zn Cd และ Hg(II)

12. สารละลายกรดและสารละลายเบส สารละลายกรดและสารละลายเบส สามารถนำไฟฟ้าได้ เพราะมีไอออนเคลื่อนที่ในสารละลายและไอออนเหล่านี้จะแสดงสมบัติต่าง ๆ

13. สารละลายกรดทุกชนิดเมื่อละลายน้ำจะแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน ( H + ) เหมือนกันแต่เกิดไอออนลบต่างชนิดกัน ไอออนในสารละลายกรด

14. ไอออนในสารละลายเบส สารละลายเบสทุกชนิดละลายน้ำแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH - ) เหมือนกันแต่เกิดไอออนบวกต่างชนิดกัน

15. สารละลายกรด - เบส ในชีวิตประจำวัน ( Acid Base in Everyday Life ) สารประกอบจำพวกกรด เบส มีความสำคัญและเกี่ยวข้องกับ ชีวิตประจำวันของมนุษย์อย่างมาก สารละลายกรด คือ สารละลายที่มีรสเปรี้ยว เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากน้ำเงินเป็นแดง หรือทำปฏิกิริยากับโลหะได้ แก๊ส H 2 และ เกลือ สารละลายเบส คือ สารละลายที่มีรสขม เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากแดงเป็นน้ำเงิน หรือมีลักษณะลื่นๆ สารละลายกรด เบส ในชีวิตประจำวัน

16. ตัวอย่างแหล่งของกรด เบส กรด เบส กรดซิตริกในผลไม้ ผงฟู หรือ เบคกิงโซดา แอสไพริน (Aspirin) ผงซักฟอก (Detergents) โคคา โคลา ( Coca Cola) น้ำยาแอมโมเนียทำความสะอาด (Ammonia cleaners) น้ำส้มสายชู (Vinegar) สบู่ (soap) วิตามินซี ( Vitamin C)

17. - 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 = HNO 3 , H 2 SO 4 ,HClO 3 ,H 2 CO 3 * ฯลฯ กรดเหล่านี้ออกเสียง “ อิก ” ลงท้ายเสมอ * H 2 CO 3 ไม่เสถียรจะแตกตัวให้ H 2 O , CO 2

18. สมบัติทั่วไปของสารละลายกรด - เบส กรด เบส 1. เปลี่ยนกระดาษลิตมัสจากน้ำเงินเป็นแดง 2. นำไฟฟ้าได้ 3. ทำปฏิกิริยากับโลหะบางชนิดได้ก๊าซ H 2 4. ทำปฏิกิริยากับเบสได้ เกลือ + น้ำ 1. เปลี่ยนกระดาษลิตมัสจากแดงเป็นน้ำเงิน 2. นำไฟฟ้าได้ 3. ไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะที่อุณหภูมิปกติ 4. ทำปฏิกิริยากับกรดได้ เกลือ + น้ำ

19. ทฤษฎี กรด - เบส ทฤษฎีกรด-เบสของลิวอิส ทฤษฎีกรด-เบสของอาร์เรเนียส ทฤษฎีกรด-เบสของเบรินสเตด - ลาวรี

20. ทฤษฏีกรด - เบส อาร์เรเนียส - กรด คือสารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน ( H + ) - เบส คือสารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ ไฮดรอกไซด์ ( OH - ) ข้อจำกัดของทฤษฎีนี้ คือ สารประกอบต้องละลายได้ในน้ำ และไม่สามารถอธิบายได้ว่า ทำไมสารประกอบบางชนิด เช่น NH 3 จึงเป็นเบส

21. กรดตามนิยามของ Arrhenius เป็นสารซึ่ง ให้ H + (H 3 O + ) เมื่อละลายน้ำ เบสตามนิยามของ Arrhenius เป็นสารซึ่ง ให้ OH - เมื่อละลายน้ำ 4.3 กรด เบส hydronium ion

22. ตัวอย่างกรดตามนิยามของอาร์เรเนียส กรด คือ สารที่ ละลายน้ำ แล้ว แตกตัวให้ H + เช่น HCl H + + Cl - H 2 SO 4 H + + HSO 4 - HCO 3 - H + + CO 3 2-

23. เบส คือ สารที่ ละลายน้ำ แล้วแตกตัวให้ OH - เช่น NaOH Na + + OH - Ba(OH) 2 Ba 2+ + 2OH - Ca(OH) 2 Ca 2+ + 2OH - ตัวอย่างเบสตามนิยามของอาร์เรเนียส

24. กรดแก่ คือ กรดที่แตกตัวให้ H + มาก กรดอ่อน คือ กรดที่แตกตัวให้ H + น้อย เบสแก่ คือ เบสที่แตกตัวให้ OH - มาก เบสอ่อน คือ เบสที่แตกตัวให้ OH - น้อย ความแรงของกรดและเบส

25. ข้อจำกัดของนิยามอาร์เรเนียส สารที่จะเป็นกรดหรือเบสต้อง ละลายน้ำ เท่านั้น สารที่ ไม่มี H + หรือ OH - ในโมเลกุล ไม่ จัดว่า เป็นกรด หรือเบส เช่น NH 4 Cl NH 3 CH 3 COONa H + จะอยู่ในรูป hydrate ion เสมอ เขียนแทนด้วย H 3 O + เรียกว่า ไฮโดรเนียมไอออน หรือ ไฮดรอกโซเนียมไอออน

26. นิยามของบรอนสเตด - เลารี กรด คือ สารที่ ให้ H + เบส คือ สารที่ รับ H +

27. ทฤษฎีกรด - เบสของเบรินสเตด - ลาวรี กรด เบส เบส คือ สารที่รับโปรตอนให้สารอื่นได้ กรด คือ สารที่จ่ายโปรตอนให้สารอื่นได้ ทฤษฎีกรด - เบส

28. กรดตามนิยามของ Br ø nsted คือ สารซึ่ง ให้ โปรตอน เบสตามนิยามของ Br ø nsted คือ สารซึ่ง รับ โปรตอน กรด เบส กรด เบส 4.3 ดังนั้น กรด Br ø nsted จะต้องมีโปรตอนอย่างน้อย หนึ่งตัวที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้

29. ปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบส เป็น การเคลื่อนย้าย โปรตอนจากกรดไปยังเบส

30. HCl(aq) + H 2 O(l) H 3 O + (aq) + Cl - (aq) กรด 1 เบส 2 กรด 2 เบส 1 HCl และ Cl - เป็น คู่กรด - เบส คู่ที่ 1( conjugate acid-base) H 3 O + และ H 2 O เป็น คู่กรด - เบส คู่ที่ 2 ( conjugate acid-base) โดย Cl - เป็นคู่เบส (conjugate base) ของกรด HCl HCl เป็นคู่กรด (conjugate acid) ของ Cl - และ

31. CO 3 2- + H 2 O OH - + HCO 3 - เบส 1 กรด 2 NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH - เบส 1 กรด 2 กรด 2 เบส 2 เบส 2 กรด 2

32. พิจารณาสมการต่อไปนี้ สารใดเป็นกรดและสารใดเป็นเบส 1. NH 3 + HS - NH 4 + + S 2- 2. HS - + HCO 3 - S 2- + H 2 CO 3 3. HCO 3 - + NH 3 CO 3 2- + NH 4 + 4. NH 4 + + HS - NH 3 + H 2 S 5. HPO 4 2- + H 2 O H 3 O + + PO 4 3- 6. H 2 Se + H 2 O H 3 O + + HSe - 7. CH 3 COOH + HCO 3 - CH 3 COO - + H 2 CO 3

33. เมื่อกรดให้โปรตอนแล้ว จะเกิดเป็นแอนไอออน มีสมบัติเป็นเบส เรียกว่า คู่เบส ( conjugate base ) ของกรด เช่น กรด คู่เบส H 2 SO 4 HSO 4 - H 2 S HS - HCN CN - CH 3 COOH CH 3 COO-

34. H 2 O เป็นได้ทั้งกรดและเบส สารที่เป็นฝ่ายให้และรับ H + เรียกว่า แอมฟิโปรติก (amphiprotic)

35. Amphoteric Compo u nds คือสารที่สามารถแสดงสมบัติได้ทั้งกรดและเบส เช่น 4.3 HCO 3 - (aq) H + (aq) + CO 3 2- (aq) HCO 3 - (aq) + H + (aq) H 2 CO 3 (aq)

36. ขึ้นอยู่กับความสามารถในการให้และรับ H + ความแรงของกรดและเบส กรดแก่ คือ กรดที่ให้ H + มาก กรดอ่อน คือ กรดที่ให้ H + น้อย เบสแก่ คือ เบสที่รับ H + มาก เบสอ่อน คือ เบสที่รับ H + น้อย

37. ข้อสังเกต 1. สำหรับคู่กรด - เบสคู่หนึ่ง ถ้ากรดเป็นกรดแก่ คู่เบสจะเป็นเบสอ่อน เช่น HCl เป็น กรดแก่ Cl - เป็น เบสอ่อน NH 3 เป็น เบสอ่อน NH 4 + เป็น กรดแก่ 2. กรดหรือเบสอาจเป็นโมเลกุลหรือไอออนก็ได้ 3. โมเลกุลของน้ำอาจเป็นฝ่ายให้หรือรับ H + ก็ได้ นั่นคือ น้ำเป็นแอมฟิโปรติกหรือแอมโฟเทอริก

38. คู่กรด - เบส (Acid-Base pair) ในปฏิกิริยาที่ผันกลับได้จะมีปฏิกิริยาย่อย 2 ชนิด คือ ปฏิกิริยาไปข้างหน้าและปฏิกิริยาย้อนกลับ ซึ่งในสารละลายกรดและสารละลายเบสจะมีสารที่เรียกว่าคู่กรด - เบสเสมอไม่ว่าจะเป็นปฏิกิริยาใด โดยพิจารณาจากทฤษฎีกรด - เบสของเบรินสเตด - ลาวรี

39. คู่กรด - เบส คู่กรด - เบส HCN(aq)+H 2 O(l) = CN - (aq)+H 3 O + aq) กรด 1 เบส 2 คู่กรด - เบส เบส 1 กรด 2 สารที่เป็นคู่กรด - เบส คือ HCN - CN - และ H 2 O-H 3 O +

40. 1. ปฏิกิริยากรด - เบสที่ผันกลับได้ จะมีคู่กรด - เบส อย่างน้อย 2 คู่ ข้อสรุปเรื่องคู่กรด - เบส

41. 2. สารที่เป็นคู่กรด - เบสซึ่งกันและกันจะมีโปรตอนต่างกัน 1 ตัว โดยที่สารที่มีจำนวนโปรตอนมากกว่าเป็นคู่กรด และสารที่มีโปรตอนน้อยกว่าเป็นคู่เบส

42. Ex. NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH - H 2 O คู่กรดคือ OH - NH 3 คู่คือกรด NH 4 + CH 3 COOH + H 2 O CH 3 COO - + H 3 O + CH 3 COOH คู่เบสคือ CH 3 COO - H 2 O คู่กรดคือ H 3 O +

43. ตัวอย่างคู่กรด - เบส คู่กรด คู่เบส คู่กรด คู่เบส ? ClO 4 - HI ? ? Cl - H 2 SO 4 ? ? NO 3 - H 3 O + ? ? HSO 3 - H 3 PO 4 ? ? F - HNO 2 ? ? C 2 H 3 O 2 -

44. ตัวอย่างคู่กรด - เบส คู่กรด คู่เบส คู่กรด คู่เบส HClO 4 ( กรดแก่ที่สุด ) ClO 4 - HI I - HCl Cl - H 2 SO 4 HSO 4 - HNO 3 NO 3 - H 3 O + H 2 O H 2 SO 3 HSO 3 - H 3 PO 4 H 2 PO 4 - HF F - HNO 2 NO 2 - HC 2 H 3 O 2 C 2 H 3 O 2 -

45. ทฤษฏีกรด - เบส ลิวอิส - กรด คือ สารที่สามารถรับอิเลคตรอนคู่โดดเดี่ยว ( electron pair acceptor) จากสารอื่น - เบส คือ สารที่สามารถให้อิเลคตรอนคู่โดดเดี่ยว ( electron pair donor) แก่สารอื่น ทฤษฎีนี้ใช้อธิบาย กรด เบส ตาม concept ของ Arrhenius และ BronstedLowry ได้และมีข้อได้เปรียบคือสามารถอธิบาย กรด เบส ในกรณีที่เกิดปฏิกิริยาระหว่าง กัน และได้สารประกอบที่มีพันธะ โควาเลนซ์ เช่น

46. ทฤษฎีกรด - เบสของลิวอิส กรด คือ สารที่รับคู่อิเล็กตรอน เบส คือ สารที่เป็นฝ่ายให้คู่อิเล็กตรอน เบส กรด ทฤษฎีกรด - เบส

47. นิยามของลิวอิส กรด คือ สารที่ รับคู่ e - จากเบสได้ แล้วเกิดพันธะโคเวเลนต์ เบส คือ สารที่ ให้คู่ e - ในการเกิดพันธะโคเวเลนต์ H + + : O-H - H - O-H .. .. .. .. H H-N : + B-F H-N B-F H H H F F F F เบส กรด

48. ส . ป . ก . ที่ ธาตุมี V. e - < 8 หรือมีออร์บิตอลว่าง เช่น BF 3 AlCl 3 จัดเป็น กรดลิวอิส และเรียกธาตุนั้น ว่า อิเล็กโตรไฟล์ (Electrophile) ส . ป . ก . หรือไอออน ที่มีคู่ e - โดดเดี่ยว จัดเป็น เบสลิวอิส และเรียกอะตอมนั้นว่า donor atom หรือ นิวคลีโอไฟล์ (Nucleophile) เช่น O ใน O H - N ใน N H 3

49. ในปฏิกิริยาสะเทินระหว่างโลหะออกไซด์ เช่น :O : 2- + S-O: :O S-O: .. .. .. .. O: :O: .. .. O: :O: .. .. 2-

50. ตัวอย่างที่ 3 สารต่อไปนี้สารใดเป็นกรดตามนิยามของลิวอิส NH 4 + CH 3 + BCl 3 Fe 2+ H 2 S ตอบ CH 3 + BCl 3 Fe 2+

51. 1. จงระบุว่าสารใดเป็นกรดเป็นเบส 1.1 PO 4 3- + H 2 O HPO 4 2- + OH - 1.2 H 2 SO 3 + H 2 O HSO 3 - + H 3 O + 2. จงหาคู่กรดของสารต่อไปนี้ 2.1 SO 3 2- 2.2 H 2 PO 4 - 3. จงหาคู่เบสของสารต่อไปนี้ 3.1 H 3 O + 3.2 HCO 3 -