http://www.youtube.com/watch?v=g8jdCWC10vQ
http://www.youtube.com/watch?v=9DkB82xLvNE&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=BllRQAc76Y0&feature=related
วันอาทิตย์ที่ 19 กันยายน พ.ศ. 2553
Acid-base titration
การไทเทรตกรด-เบส หมายถึง กระบวนการหาปริมาณสาร โดยวิธีใช้สารละลายมาตรฐานที่ทราบค่าความเข้มข้นที่
แน่นอน ให้ทำปฏิกิริยากับสารตัวอย่าง โดยอาศัยหลักการเกิดปฏิกิริยาระหว่างสารละลายกรดและเบสที่เข้าทำปฏิกิริยากันพอดี ทำให้คำนวณหาความเข้มข้นหรือปริมาณของสารตัวอย่างดังกล่าวได้
วิธีการไทเทรตกรด-เบส คือ นำสารละลายกรดหรือเบสตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์หาปริมาณ มาทำการไทเทรตกับสารละลายเบสหรือกรดมาตรฐานที่ทราบค่าความเข้มข้นที่แน่นอน กล่าวคือ ถ้าสารละลายตัวอย่างเป็นสารละลายกรด ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นเบส นำมาทำการไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรของสารละลายมาตรฐานที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาพอดีกัน จากนั้นนำไปคำนวณหาปริมาณของสารตัวอย่างต่อไป หรือทางตรงกันข้าม ถ้าใช้สารละลายตัวอย่างเป็นเบส ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นกรด
สารละลายมาตรฐาน ที่ทราบความเข้มข้นแน่นอน บรรจุอยู่ในเครื่องแก้วที่เรียกว่า บิวเรตต์ ซึ่งจะมีก๊อกไขปิด-เปิดเพื่อหยดสารละลายมาตรฐานมายังขวดรูปกรวยที่บรรจุสารละลายตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์ ในการไทเทรต ค่อยๆ หยดสารละลายมาตรฐานลงมาทำปฏิกิริยากับสารตัวอย่างในขวดรูปกรวย เขย่าหรือหมุนขวดรูปกรวยเพื่อให้สารผสมกันพอดี ไทเรตจนกระทั่งอินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีก็หยุดไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรสารละลายมาตรฐานที่ใช้ เพื่อนำไปคำนวณหา pH สารละลายต่อไป
ตัวอย่างเช่น การไทเทรตกรดแก่กับเบสแก่ pH ของสารละลายผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาการไทเทรต เมื่อถึงจุดสมมูลมีค่าใกล้เคียง 7 ก็ควรเลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH ของการเปลี่ยนสีใกล้เคียงกับ 7 เช่น อาจใช้โบรโมไทมอลบลูหรือ ฟีนอล์ฟทาลีน ซึ่งจะเปลี่ยนจากไม่มีสีเป็นสีชมพู ในช่วง pH 8.20-10.00 เป็นต้น ดังนั้น ถ้าทราบ pH ของสารละลายที่จุดสมมูลของปฏิกิริยาการไทเทรตก็สามารถเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมได้
การเลือกอินดิเคเตอร์ ก็ขึ้นอยู่กับชนิดของปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส เพราะที่จุดสมมูลของแต่ละปฏิกิริยานั้น มีค่า pH ที่ต่างกัน
การฟของการไทเทรตจะช่วยในการเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมได้ดี เพราะกราฟจะแสดงค่า pH ของสารละลายขณะไทเทรต ตั้งแต่ก่อนจุดสมมูล ที่จุดสมมูล และหลังจุดสมมูล จุดที่ pH ของสารละลายเปลี่ยนแปลงมาก ซึ่งเป็นจุดสมมูลนั้น จะบอกช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ที่จะเลือกใช้ ในการพิจารณาเลือกอินดิเคเตอร์ จากกราฟของการไทเทรต จะแบ่งออกตามชนิดของปฏิกิริยาดังนี้
รูปกราฟของการไทเทรตระหว่าง 0.1000 M NH3 กับ 0.1000 M HCl
จากกราฟ เราสามารถพิจารณาชาวง pH 3-7.5 ในการเลือกอินดิเคเตอร์ ซึ่งเราอาจใช้โบรโมไทมอลบลูหรือเมทิลเรดได้ แต่ไม่ควรใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเพราะช่วง pH ของฟีนอล์ฟทาลีนมากกว่า 7 ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนในการบอกจุดสมมูล
(http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/acid-base/C11-1.HTM)
แน่นอน ให้ทำปฏิกิริยากับสารตัวอย่าง โดยอาศัยหลักการเกิดปฏิกิริยาระหว่างสารละลายกรดและเบสที่เข้าทำปฏิกิริยากันพอดี ทำให้คำนวณหาความเข้มข้นหรือปริมาณของสารตัวอย่างดังกล่าวได้
วิธีการไทเทรตกรด-เบส คือ นำสารละลายกรดหรือเบสตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์หาปริมาณ มาทำการไทเทรตกับสารละลายเบสหรือกรดมาตรฐานที่ทราบค่าความเข้มข้นที่แน่นอน กล่าวคือ ถ้าสารละลายตัวอย่างเป็นสารละลายกรด ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นเบส นำมาทำการไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรของสารละลายมาตรฐานที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาพอดีกัน จากนั้นนำไปคำนวณหาปริมาณของสารตัวอย่างต่อไป หรือทางตรงกันข้าม ถ้าใช้สารละลายตัวอย่างเป็นเบส ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นกรด
สารละลายมาตรฐาน ที่ทราบความเข้มข้นแน่นอน บรรจุอยู่ในเครื่องแก้วที่เรียกว่า บิวเรตต์ ซึ่งจะมีก๊อกไขปิด-เปิดเพื่อหยดสารละลายมาตรฐานมายังขวดรูปกรวยที่บรรจุสารละลายตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์ ในการไทเทรต ค่อยๆ หยดสารละลายมาตรฐานลงมาทำปฏิกิริยากับสารตัวอย่างในขวดรูปกรวย เขย่าหรือหมุนขวดรูปกรวยเพื่อให้สารผสมกันพอดี ไทเรตจนกระทั่งอินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีก็หยุดไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรสารละลายมาตรฐานที่ใช้ เพื่อนำไปคำนวณหา pH สารละลายต่อไป
เครื่องแก้วเชิงปริมาตร ที่ใช้ในการถ่ายเทของเหลวตัวอย่าง ลงในขวดรูปกรวยจะใช้เครื่องแก้วที่สามารถ อ่านปริมาตรได้ค่าที่ละเอียด และมีค่าถูกต้องมากที่สุด นั่นคือจะใช้ ปิเปตต์ วิธีใช้ปิเปตต์จะใช้ลูกยางช่วยในการดูดสารละลาย โดยในตอนแรก บีบอากาศออกจากลูกยาง ที่อยู่ปลายบนของปิเปตต์ แล้วจุ่มปลายปิเปตต์ ลงในสารละลายที่ต้องการปิเปตต์ แล้วค่อยๆ ปล่อยลูกยาง สารละลายจะถูกดูดขึ้นมาในปิเปตต์ เมื่อสารละลายอยู่เหนือขีดบอกปริมาตร ดึงลูกยางออก รีบใช้นิ้วชี้กดที่ปลายปิเปตต์ค่อยๆ ปล่อยสารละลายออกจนถึงขีดบอกปริมาตรบน จากนั้นก็ปล่อยสารละลาย ออกจากปิเปตต์สู่ขวดรูปกรวยจนหมด
อินดิเคเตอร์กับการไทเทรตกรด-เบส
อินดิเคเตอร์กรด-เบส ที่เหมาะสมกับปฏิกิริยาการไทเทรตจะต้องมีค่า pH ที่จุดกึ่งกลางช่วงการเปลี่ยนสีใกล้เคียงหรือเท่ากับ pH ที่จุดสมมูลของปฏิกิริยา นอกจากนี้ การเลือกใช้อินดิเคเตอร์กรด-เบส ต้องพิจารณาสีที่ปรากฎ จะต้องมีความเข้มมากพอที่จะมองเห็นได้ง่าย หรือเห็นการเปลี่ยนสีได้ชัดเจน ช่วงการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ จะเกิดขึ้นในช่วง 2 หน่วย pHตัวอย่างเช่น การไทเทรตกรดแก่กับเบสแก่ pH ของสารละลายผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาการไทเทรต เมื่อถึงจุดสมมูลมีค่าใกล้เคียง 7 ก็ควรเลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH ของการเปลี่ยนสีใกล้เคียงกับ 7 เช่น อาจใช้โบรโมไทมอลบลูหรือ ฟีนอล์ฟทาลีน ซึ่งจะเปลี่ยนจากไม่มีสีเป็นสีชมพู ในช่วง pH 8.20-10.00 เป็นต้น ดังนั้น ถ้าทราบ pH ของสารละลายที่จุดสมมูลของปฏิกิริยาการไทเทรตก็สามารถเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมได้
การเลือกอินดิเคเตอร์ ก็ขึ้นอยู่กับชนิดของปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส เพราะที่จุดสมมูลของแต่ละปฏิกิริยานั้น มีค่า pH ที่ต่างกัน
การฟของการไทเทรตจะช่วยในการเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมได้ดี เพราะกราฟจะแสดงค่า pH ของสารละลายขณะไทเทรต ตั้งแต่ก่อนจุดสมมูล ที่จุดสมมูล และหลังจุดสมมูล จุดที่ pH ของสารละลายเปลี่ยนแปลงมาก ซึ่งเป็นจุดสมมูลนั้น จะบอกช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ที่จะเลือกใช้ ในการพิจารณาเลือกอินดิเคเตอร์ จากกราฟของการไทเทรต จะแบ่งออกตามชนิดของปฏิกิริยาดังนี้
1.อินดิเคเตอร์สำหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสแก่
รูปกราฟของการไทเทรตระหว่างกรดแก่และเบสแก่ จะแสดง pH ที่จุดสมมูลอยู่ที่ pH ใกล้เคียง 7
จากกราฟ จะเห็นว่าค่า pH เปลี่ยนแปลงรวดเร็วที่จุดใกล้ๆ จุดยุติ (ตั้งแต่ pH 4-10) ดังนั้นอินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH ของการเปลี่ยนแปลงสีระหว่าง 4 ถึง 10 ก็สามารถนำมาใช้ได้ ซึ่งอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมที่อาจใช้ได้ ได้แก่ เมทิลเรด (4.4-6.2) โบรโมไทมอลบลู (6.0-7.5) และฟีนอล์ฟทาลีน(8.2-10.0) ดังแสดงในภาพ แต่เรามักจะนิยมใช้ฟีนอล์ฟทาลีน เพราะสังเกตการเปลี่ยนแปลงสีได้ชัดเจน สำหรับ โบรโมคลีซอล กรีน (3.8-5.4) ไม่เหมาะสมที่จะใช้เป็นอินดิเคเตอร์สำหรับกรดแก่และเบสแก่ เพราะช่วงเปลี่ยนสีที่เป็นรูปเบสของอินดิเคเตอร์ จะเกิดก่อนจุดสมมูล ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนในการบอกจุดยุติ2.อินดิเคเตอร์สำหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่
การเลือกอินดิเคเตอร์สำหรับการไทเทรตกรดอ่อน เช่น กรดแอซิติก กับเบสแก่ เช่น NaOH จะมีข้อจำกัดมากกว่าที่จุดสมมูลของการไทเทรต สารละลายจะมีโซเดียมแอซิเตต ทำให้สารละลายเป็นเบส มี pH มากกว่า 7 รูปกราฟแสดงการไทเทรตระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่และอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสม
จากกราฟจะเห็นได้ว่า เมทิลเรด จะเปลี่ยนสีก่อนจุดสมมูลจึงไม่เหมาะที่จะใช้เป็นอินดิเคเตอร์สำหรับกรดแอซิติกกับ NaOH (เข้มข้น 0.100 M) ฟีนอล์ฟทาลีนเปลี่ยนสีที่ช่วงจุดสมมูลพอดี โบรโมไทมอลบลู อาจจะใช้เป็นอินดิเคเตอร์ได้ดี เมื่อใช้สีมาตรฐานเทียบ3.อินดิเคเตอร์สำหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน
การเปลี่ยนแปลง pH ของสารละลายขณะไทเทรตเบสอ่อน เช่น NH3 กับกรดแก่ เช่น HCl จะค่อยๆ ลดลง เมื่อใช้ HCl เป็นสารมาตรฐาน ที่จุดยุติจะได้เกลือ NH4Cl และ pH < 7 ในการไทเทรต 0.100 M NH3 กับ 0.100 M HCl จะได้กราฟของการไทเทรต (ดังภาพ) จากกราฟ เราสามารถพิจารณาชาวง pH 3-7.5 ในการเลือกอินดิเคเตอร์ ซึ่งเราอาจใช้โบรโมไทมอลบลูหรือเมทิลเรดได้ แต่ไม่ควรใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเพราะช่วง pH ของฟีนอล์ฟทาลีนมากกว่า 7 ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนในการบอกจุดสมมูล
(http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/acid-base/C11-1.HTM)
Indicator
อินดิเคเตอร์ คือ สารที่ใช้บอกความเป็นกรด-เบส ของสารละลายได้อย่างหนึ่ง สารประกอบที่เปลี่ยนสีได้ที่ pH เฉพาะตัว จะถูกนำมาใช้เป็นอินดิเคเตอร์ได้
การเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์
HIn เป็นสัญลักษณ์ของอินดิเคเตอร์ที่อยู่ในรูปกรด (Acid form)
In- เป็นสัญลักษณ์ของอินดิเคเตอร์ที่อยู่ในรูปเบส (Basic form)
รูปกรดและรูปเบสมีภาวะสมดุล เขียนแสดงได้ด้วยสมการ ดังนี้
In- เป็นสัญลักษณ์ของอินดิเคเตอร์ที่อยู่ในรูปเบส (Basic form)
รูปกรดและรูปเบสมีภาวะสมดุล เขียนแสดงได้ด้วยสมการ ดังนี้
HIn และ In- มีสีต่างกันและปริมาณต่างกัน จึงทำให้สีของสารละลายเปลี่ยนแปลงได้ ถ้าปริมาณ HInมากก็จะมีสีของรูปกรด ถ้ามีปริมาณ In-มากก็จะมีสีของรูปเบส การที่จะมีปริมาณ HIn หรือ In มากกว่าหรือน้อยกว่านั้นขึ้นอยู่กับปริมาณ H3O+ ในสารละลาย ถ้ามี H3O+ มากก็จะรวมกับ In- ได้เป็น HIn ได้มากจะเห็นสารละลายใสไม่มีสีของ HIn แต่ถ้าอยู่ในสารละลายที่มี OH- มาก OH-จะทำปฏิกิริยากับ H3O+ ทำให้H3O+ ลดลง ซึ่งจะมีผลทำให้เกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าได้ In- มากขึ้น จะเห็นสารละลายในรูปของ In- คือเห็นเป็นสีชมพู
Buffer solution
สารละลายบัฟเฟอร์
หมายถึง สารละลายที่ได้จากการผสมของกรดอ่อนกับคู่เบส ของกรดนั้น หรือเบสอ่อนกับคู่กรดของเบสนั้น จะได้สารละลายที่มีไอออนร่วม
หน้าที่สำคัญของสารละลายบัฟเฟอร์ คือเป็นสารละลายที่ใช้ควบคุม ความเป็นกรดและเบสของสารละลาย เพื่อไม่ให้เปลี่ยนแปลงมาก เมื่อเติมกรดหรือเบสลงไปเล็กน้อย นั่นคือสามารถ รักษาระดับ pH ของสารละลายไว้ได้เกือบคงที่เสมอ แม้ว่าจะเติมน้ำหรือเติมกรดหรือเบสลงไปเล็กน้อย ก็ไม่ทำให้ pH ของสารละลายเปลี่ยนแปลงไปมากนัก เราเรียกความสามารถในการต้านทานการเปลี่ยนแปลง pH นี้ว่า buffer capacity
สารละลายบัฟเฟอร์มี 2 ประเภท
1) สารละลายของกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อน (Acid buffer solution)
สารละลายบัฟเฟอร์แบบนี้มี pH < 7 เป็นกรด เช่น
กรดอ่อน + เกลือของกรดอ่อนนั้น
CH3COOH + CH3COONa
HCN + KCN
H2S + Na2S
H2CO3 + NaHCO3
2) สารละลายของเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อน (Basic buffer solution)
สารละลายบัฟเฟอร์แบบนี้ มี pH > 7 เป็นเบส เช่น
เบสอ่อน + เกลือของเบสอ่อนนั้น
NH3 + NH4Cl
NH3 + NH4NO3
Fe(OH)2 + FeCl2
Fe(OH)3 + FeCl3
วิธีเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์
1. เตรียมโดยตรงโดยการผสมกรดอ่อนกับคู่เบสของกรดนั้นหรือผสมเบสอ่อนกับคู่กรดของเบสนั้นก็จะได้เกลือของกรดอ่อนและเกลือของเบสอ่อน
2. เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส ดังนี้
1) บัฟเฟอร์กรด เตรียมโดยใช้กรดอ่อน( แตกตัวบางส่วน )ทำปฏิกิริยากับเบส (แก่หรืออ่อน)
เช่น HF(aq) + NaOH(aq) -----------------> NaF(aq) + H2O(l)
ถ้าใช้ HF มากเกินพอ เมื่อเกิดปฏิกิริยาจนสมบูรณ์แล้ว NaOH จะหมดไปจากระบบดังนั้นในระบบจะเป็นสารละลายผสมระหว่าง HF กับ NaF ซึ่งเป็นบัฟเฟอร์กรด (กรดอ่อน+เกลือของมัน)
2) บัฟเฟอร์เบส เตรียมโดยใช้เบสอ่อน( แตกตัวบางส่วน ) ทำปฎิกิริยากับกรด (แก่หรืออ่อน) เช่น
HCl(aq) + NH4OH(aq) ----------------> NH4Cl(aq) + H2O(l)
ถ้าใช้ NH4OH มากเกินพอ เมื่อเกิดปฏิกิริยาสมบูรณ์แล้ว HCl จะหมดไปจากระบบดังนั้นในระบบจะเป็นสารละลายผสมระหว่าง NH4OH กับ NH4Cl ซึ่งเป็นบัฟเฟอร์เบส (เบสอ่อน + เกลือของมัน)
การควบคุมค่า pH ของสารละลายบัฟเฟอร์
ถ้าบัฟเฟอร์มีสาร CH3COO- กับ CH3COOH อยู่ในระบบ ถ้าเติมกรด เช่น HCl ลงไป H+ ในกรดจะถูกสะเทินด้วยคู่เบสดังนี้
CH3COO- + H+ ↔ CH3COOH
ถ้าเติมเบส เช่น KOH ลงไป OH- ในเบสจะถูกสะเทินด้วยคู่กรณีดังนี้
CH3COOH + OH- ↔ CH3COO- + H2O
หมายถึง สารละลายที่ได้จากการผสมของกรดอ่อนกับคู่เบส ของกรดนั้น หรือเบสอ่อนกับคู่กรดของเบสนั้น จะได้สารละลายที่มีไอออนร่วม
หน้าที่สำคัญของสารละลายบัฟเฟอร์ คือเป็นสารละลายที่ใช้ควบคุม ความเป็นกรดและเบสของสารละลาย เพื่อไม่ให้เปลี่ยนแปลงมาก เมื่อเติมกรดหรือเบสลงไปเล็กน้อย นั่นคือสามารถ รักษาระดับ pH ของสารละลายไว้ได้เกือบคงที่เสมอ แม้ว่าจะเติมน้ำหรือเติมกรดหรือเบสลงไปเล็กน้อย ก็ไม่ทำให้ pH ของสารละลายเปลี่ยนแปลงไปมากนัก เราเรียกความสามารถในการต้านทานการเปลี่ยนแปลง pH นี้ว่า buffer capacity
สารละลายบัฟเฟอร์มี 2 ประเภท
1) สารละลายของกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อน (Acid buffer solution)
สารละลายบัฟเฟอร์แบบนี้มี pH < 7 เป็นกรด เช่น
กรดอ่อน + เกลือของกรดอ่อนนั้น
CH3COOH + CH3COONa
HCN + KCN
H2S + Na2S
H2CO3 + NaHCO3
2) สารละลายของเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อน (Basic buffer solution)
สารละลายบัฟเฟอร์แบบนี้ มี pH > 7 เป็นเบส เช่น
เบสอ่อน + เกลือของเบสอ่อนนั้น
NH3 + NH4Cl
NH3 + NH4NO3
Fe(OH)2 + FeCl2
Fe(OH)3 + FeCl3
วิธีเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์
1. เตรียมโดยตรงโดยการผสมกรดอ่อนกับคู่เบสของกรดนั้นหรือผสมเบสอ่อนกับคู่กรดของเบสนั้นก็จะได้เกลือของกรดอ่อนและเกลือของเบสอ่อน
2. เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส ดังนี้
1) บัฟเฟอร์กรด เตรียมโดยใช้กรดอ่อน( แตกตัวบางส่วน )ทำปฏิกิริยากับเบส (แก่หรืออ่อน)
เช่น HF(aq) + NaOH(aq) -----------------> NaF(aq) + H2O(l)
ถ้าใช้ HF มากเกินพอ เมื่อเกิดปฏิกิริยาจนสมบูรณ์แล้ว NaOH จะหมดไปจากระบบดังนั้นในระบบจะเป็นสารละลายผสมระหว่าง HF กับ NaF ซึ่งเป็นบัฟเฟอร์กรด (กรดอ่อน+เกลือของมัน)
2) บัฟเฟอร์เบส เตรียมโดยใช้เบสอ่อน( แตกตัวบางส่วน ) ทำปฎิกิริยากับกรด (แก่หรืออ่อน) เช่น
HCl(aq) + NH4OH(aq) ----------------> NH4Cl(aq) + H2O(l)
ถ้าใช้ NH4OH มากเกินพอ เมื่อเกิดปฏิกิริยาสมบูรณ์แล้ว HCl จะหมดไปจากระบบดังนั้นในระบบจะเป็นสารละลายผสมระหว่าง NH4OH กับ NH4Cl ซึ่งเป็นบัฟเฟอร์เบส (เบสอ่อน + เกลือของมัน)
การควบคุมค่า pH ของสารละลายบัฟเฟอร์
ถ้าบัฟเฟอร์มีสาร CH3COO- กับ CH3COOH อยู่ในระบบ ถ้าเติมกรด เช่น HCl ลงไป H+ ในกรดจะถูกสะเทินด้วยคู่เบสดังนี้
CH3COO- + H+ ↔ CH3COOH
ถ้าเติมเบส เช่น KOH ลงไป OH- ในเบสจะถูกสะเทินด้วยคู่กรณีดังนี้
CH3COOH + OH- ↔ CH3COO- + H2O
ชนิดของ Buffer
1.คู่เหมือนไม่ทำปฏิกิริยากัน เช่น CH3COOH กับ CH3COONa
2.บัฟเฟอร์คู่กรด คู่เบส ของกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อน
3. บัฟเฟอร์คู่กรด คู่เบส ของเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อน
1.คู่เหมือนไม่ทำปฏิกิริยากัน เช่น CH3COOH กับ CH3COONa
2.บัฟเฟอร์คู่กรด คู่เบส ของกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อน
3. บัฟเฟอร์คู่กรด คู่เบส ของเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อน
หลักการการดูสารว่าเป็น Buffer หรือไม่
1.ถ้าไม่ทำปฏิกิริยากัน(คู่เหมือน)ตัดแก่ออกจะต้องมี H+ ต่างกัน 1ตัว
2.ถ้าทำปฏิกิริยากันอ่อนต้องเหลือ
1.ถ้าไม่ทำปฏิกิริยากัน(คู่เหมือน)ตัดแก่ออกจะต้องมี H+ ต่างกัน 1ตัว
2.ถ้าทำปฏิกิริยากันอ่อนต้องเหลือ
การดูค่า pH ของ สารละลายBuffer
1.บัฟเฟอร์ที่เกิดจากกรดอ่อนคู่กับเกลือของกรดอ่อน มี pH <7 เป็นกรด
2.บัฟเฟอร์ที่เกิดจากเบสอ่อนคู่กับเกลือของเบสอ่อน มี pH >7 เป็นเบส
(http://www.lks.ac.th/student/kroo_su/chem22/buffer.htm)
1.บัฟเฟอร์ที่เกิดจากกรดอ่อนคู่กับเกลือของกรดอ่อน มี pH <7 เป็นกรด
2.บัฟเฟอร์ที่เกิดจากเบสอ่อนคู่กับเกลือของเบสอ่อน มี pH >7 เป็นเบส
(http://www.lks.ac.th/student/kroo_su/chem22/buffer.htm)
ปฏิกิริยาไฮโดรลิซิสของเกลือ
ปฏิกิริยาไฮโดรลิซิสของเกลือ
1.ไฮโดรลิซิส คือปฏิกิริยาระหว่างสารกับน้ำ โดยโมเลกุลของน้ำจะถูกแยกออก
2.ไฮโดรลิซิสของไอออนของกรดและไอออนของเบสไอออนบวกคือไอออนของเบส ไอออนลบคือไอออนของกรด
2.ส่วนไอออนของกรดอ่อนและไอออนของเบสอ่อน เมื่ออยู่ในน้ำจะเกิดไฮโดรลิซิส แล่วเกิดภาวะสมดุล (มีค่า Kh เป็นค่าคงที่สมดุลซึ่งเรียกว่า ค่าคงที่ไฮโดรลิซิส )
(OH-) สารสะลายที่ได้จึงเป็นเบส
2.ไฮโดรลิซิสของไอออนของกรดและไอออนของเบสไอออนบวกคือไอออนของเบส ไอออนลบคือไอออนของกรด
1.ไอออนของกรดแก่และไอออนของเบสแก่เมื่ออยู่ในน้ำจะไม่เกิดไฮโดรลิ
ซิส สารละลายจึงเป็นกลาง
ซิส สารละลายจึงเป็นกลาง
Cl- + H20 ไม่เกิดปฏิกิริยา
Na+ + H20 ไม่เกิดปฏิกิริยา
2.ส่วนไอออนของกรดอ่อนและไอออนของเบสอ่อน เมื่ออยู่ในน้ำจะเกิดไฮโดรลิซิส แล่วเกิดภาวะสมดุล (มีค่า Kh เป็นค่าคงที่สมดุลซึ่งเรียกว่า ค่าคงที่ไฮโดรลิซิส )
(OH-) สารสะลายที่ได้จึงเป็นเบส
เมื่อไอออนของกรดอ่อนเกิดไฮโดรลิซิสจะได้กรดอ่อน และเกิดไฮดรอกไซด์ไอออน
เมื่อไอออนของเบสอ่อนเกิดไฮโดรลิซิสจะได้เบสอ่อน และเกิดไฮโดรเนียมไอออน (H+) สารสะลายที่ได้จึงเป็นกรด
ทฤษฎีกรด-เบสของลิวอิส (Lewis Acid-Base Theory)
ทฤษฎีกรด-เบสของลิวอิส (Lewis Acid-Base Theory)
กรดบอริก B(OH)3
ในสารละลายเชิงซ้อน: โลหะไอออนเป็นกรดลิวอิสที่ดี
1.ตามทฤษฎีกรด-เบสของลิวอิส คู่อิเล็กตรอนที่มีการให้หรือรับนั้นเป็นประเภทเวเลนซ์อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวหรือ Lonepaired electron หรือ Nonbonding Valence Electron Pair
2.ธาตุของสารประกอบที่มีความหนาแน่นอิเล็กตรอนน้อยหรือไอออนที่มีประจุบวก จัดเป็นกรดลิวอิสที่ดี
ตัวอย่างกรด-เบส
กรดบอริก B(OH)3
คู่ก่กรด-เบส (conjugate acid-base pair)
คู่กรด-เบส (conjugate acid-base pair)
การให้และรับโปรตอนจะเกิดคู่กรด-เบส (conjugate acid-basepair) กล่าวคือ เมื่อกรดให้H+
ไปกลายเป็นเบส เรียกว่า กรด กับคู่เบส (conjugate base )หรือเมื่อเบสรับ H+ จะกลายเป็น
กรด จะเรียกว่าเบส กับคู่กรด (conjugate acid )
การให้และรับโปรตอนจะเกิดคู่กรด-เบส (conjugate acid-basepair) กล่าวคือ เมื่อกรดให้H+
ไปกลายเป็นเบส เรียกว่า กรด กับคู่เบส (conjugate base )หรือเมื่อเบสรับ H+ จะกลายเป็น
กรด จะเรียกว่าเบส กับคู่กรด (conjugate acid )
เมื่อพิจารณาปฏิกิริยาไปข้างหน้า
คู่เบส ของกรด ตามทฤษฎีคือ สารที่เกิดขึ้นจากการที่กรดให้โปรตอนไปแล้ว เช่น
คู่กรด ของเบส ตามทฤษฎีสารที่เกิดขึ้นจากการที่เบสรับโปรตอนไปแล้ว
กรดแก่ จะมีคู่เบสอ่อน และกรดอ่อน จะมีคู่เบสแก่
-เบส พบว่ากรดทุกตัวจะมีคู่เบส และ เบสทุกตัวจะมีคู่กรด เช่น
ตามนิยามคู่กรด
แอมฟิโปรติก (Amphiprotic)
น้ำสามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ด้วยตัวเอง (Autoionization)โดยที่น้ำเป็นทั้งสารที่ให้และ
รับโปรตอน ดังสมการ
แอมโฟเทอริก(Amphotheric)
ตามทฤษฎีของเบรินสเตด-ลาวรีน้ำมีสมบัติเป็นได้ทั้งกรด (น้ำ+NH3) หรือเบส
(น้ำ+CH3COOH) ซึ่งขึ้นกับสารที่เข้าทำปฏิกิริยาสมบัติดังกล่าวนี้เรียกว่า แอมโฟเทอริก
ข้อจำกัดของทฤษฎีเบรินสเตด-ลาวรี
ข้อจำกัดของทฤษฎีเบรินสเตด-ลาวรี
ตามทฤษฎีของเบรินสเตด-ลาวรีสารที่มีสมบัติเป็นกรดต้องมีอะตอมของไฮโดรเจน เพราะต้องให้โปรตอน(H+) ซึ่งอาจเป็นโมเลกุล เช่น HCl . H2O , NH3 และ CH3COOH เป็นต้น หรือเป็นไอออนบวก เช่น NH4+ หรือ ไอออนลบ เช่น HSO4- ,HCO3- เป็นต้น แต่
ปรากฎว่าทฤษฎีของเบรินสเตด-ลาวรีไม่สามารถอธิบาย กรดบางชนิดที่ไม่มีอะตอมของไฮโดรเจน หรือไม่ให้โปรตอน เช่น BF3 กรดบอริก B(OH)3
ปรากฎว่าทฤษฎีของเบรินสเตด-ลาวรีไม่สามารถอธิบาย กรดบางชนิดที่ไม่มีอะตอมของไฮโดรเจน หรือไม่ให้โปรตอน เช่น BF3 กรดบอริก B(OH)3
ทฤษฎีกรด-เบสเบรินสเตด-ลาวรี (Bronsted-Lowry Theory)
ทฤษฎีกรด-เบสเบรินสเตด-ลาวรี (Bronsted-Lowry Theory)
1.กรด เป็นสารที่ให้โปรตอนกับสารอื่น หรือ proton donor
2.เบส เป็นสารที่รับโปรตอนจากสารอื่น หรือ proton acceptor
นิยามกรด-เบสเบรินสเตด-ลาวรี คือ การถ่ายโอนH+ และ ในปฏิกิริยาจะมีทั้งสารที่ให้และสาร
ที่รับ H+ กล่าวคือเมื่อมีสารที่ให้ H+ (กรด) ก็จะมีสารที่รับ H+ (เบส) เช่น
ที่รับ H+ กล่าวคือเมื่อมีสารที่ให้ H+ (กรด) ก็จะมีสารที่รับ H+ (เบส) เช่น
ทฤษฎีกรด-เบสเบรินสเตด-ลาวรี เป็นนิยามที่สามารถอธิบายสารที่มีสมบัติเป็นกรด-เบสได้
มากกว่าใช้ทฤษฎีของอาร์เรเนียส กล่าวคือ
1.อธิบายสมบัติเป็นกรด-เบส ได้ไม่จำกัดว่าสารนั้นจะมีน้ำเป็นตัวทำละลายหรือไม่
2.อธิบายได้ว่า สารที่แสดงสมบัติเป็นกรดในสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย คือ ไฮโดร
เนียมไอออน(H3O+)
1.อธิบายสมบัติเป็นกรด-เบส ได้ไม่จำกัดว่าสารนั้นจะมีน้ำเป็นตัวทำละลายหรือไม่
2.อธิบายได้ว่า สารที่แสดงสมบัติเป็นกรดในสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย คือ ไฮโดร
เนียมไอออน(H3O+)
ทฤษฎีกรด - เบสอาร์เรเนียส
ทฤษฎีกรด - เบสอาร์เรเนียส
กรด คือ สารที่ละลายน้ำแล้วให้H+
เบส คือ สารที่ละลายน้ำแล้วให้OH-
ข้อจำกัดของทฤษฎีกรด-เบสอาร์รีเนียส
กรด คือ สารที่ละลายน้ำแล้วให้H+
ข้อจำกัดของทฤษฎีกรด-เบสอาร์รีเนียส
1.ใช้อธิบายปฏิกิริยากรด-เบสได้เฉพาะในสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลายเท่านั้น
2.ไม่สามารถอธิบายได้ว่าสารบางอย่าง เช่น NH3 มีสมบัติเป็นเบสเมื่อละลายน้ำ แต่ไม่มีหมู่
ไฮดรอกซิล (OH-) หรือ CO2 มีสมบัติเป็นกรดเมื่อละลายน้ำ แต่ไม่มีโปรตอน
3.สารแตกตัวแล้วให้ H+ เป็นการอธิบายความเป็นกรดของสารในสารละลายแบบง่ายๆ ปกติ
H+ จะไม่อยู่เป็นไอออนอิสระ ซึ่งทฤษฎีไม่สามารถอธิบายได้
2.ไม่สามารถอธิบายได้ว่าสารบางอย่าง เช่น NH3 มีสมบัติเป็นเบสเมื่อละลายน้ำ แต่ไม่มีหมู่
ไฮดรอกซิล (OH-) หรือ CO2 มีสมบัติเป็นกรดเมื่อละลายน้ำ แต่ไม่มีโปรตอน
3.สารแตกตัวแล้วให้ H+ เป็นการอธิบายความเป็นกรดของสารในสารละลายแบบง่ายๆ ปกติ
H+ จะไม่อยู่เป็นไอออนอิสระ ซึ่งทฤษฎีไม่สามารถอธิบายได้
สมัครสมาชิก:
บทความ (Atom)