Chemistry

อิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte)

         
หมายถึง สารที่ี่เมื่อละลายในน้ำจะนำไฟฟ้าได้

 1. อิเล็กโทรไลต์แก่  หมายถึง สารที่ี่ละลายน้ำแล้วแตกตัวเป็นไอออนได้100%


2. อิเล็กโทรไลต์อ่อน หมายถึง สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวได้บางส่วน

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

ไอออนในสารละลายกรด

     ในสารละลายกรดทุกชนิด จะมีไอออนที่เหมือนกันอยู่ส่วนหนึ่งคือ H⁺ หรือ เมื่อรวมกับน้ำได้เป็น H₃O⁺

ไอออนในสารละลายเบส

ในสารละลายเบสทุกชนิดจะมีไอออนที่ี่เหมือนกันอยู่คือ ไฮดรอกไซด์ไอออน 
ทฤษฎีกรด- เบส


ทฤษฎีกรด- เบสของอาร์เรเนียส

“ กรด คือ สารที่เมื่อละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน”

“ เบสคือ สารที่เมื่อละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน”

ข้อจำกัดของทฤษฎีกรด - เบส อาร์เรเนียส

1.กรด- เบสนั้นจะต้องละลายน้ำได้

2.สารต้องมี H⁺ และOH^- อยู่ในโมเลกุล

ทฤษฎีกรด- เบส ของเบรินสเตต- เลารี

  
 กรด คือ สารที่ี่สามารถให้โปรตอนกับสารอื่นๆ ได้ 

 เบส คือ สารที่ี่สามารถรับโปรตอนจากสารอื่นได้ 

ข้อจำกัดของทฤษฎีกรด - เบสของเบรินสเตต- ลาวรี

สารที่จะทำหน้าที่เป็นกรดจะต้องมีโปรตอนอยู่ในสารนั้น 

ทฤษฎีกรด- เบสของลิวอีส

กรด คือ สารที่สามารถรับอิเล็กตรอนคู่ จากเบส แล้วเกิดพันธะโคเวเลนต์
เบส คือ สารที่สามารถให้อิเล็กตรอนคู่ในการเกิดพันธะโคเวเลนต์

ทฤษฎีของลิวอิสนี้มีข้อดีคือ สามารถจำแนกกรด- เบส ที่ไม่มีทั้ง H หรือ OH^- ในสารนั้น และแม้ว่าสาร
นั้นไม่ได้อยู่ในรูปสารละลาย แต่อยู่ในสถานะแก๊สก็สามารถใช้ทฤษฎีลิวอิสอธิบายความเป็นกรดเบสได้

  

เรียก NH₄⁺ ว่าคู่กรดของ NH₃ ( เบส)
H₂O ว่าคู่เบสของ H₃O⁺ ( กรด)
NH₃ ว่าคู่เบสของ NH₄⁺  (กรด)
H₃O⁺ ว่าคู่กรดของ H₂O ( กรด)
 

ความแรงของกรดและเบส


1. ดูจากการแตกตัวของกรด


กรดที่มีการแตกตัวมาก มีความเป็นกรดมาก กรดและเบสที่แตกตัวได้ 100% จะเรียกว่ากรดแก่ และเบสแก่ ตามลำดับ และสามารถดูได้จากค่าK_a หรือ K_b เช่น
NH₃   K_b = 1.76 x 10^-5
N₂H₄   K_b = 9.5 x 10^-7
C ₆H₅NH₂    K_b = 4.3 x 10 ^-10
ความเป็นเบส NH₃> N₂H₄ > C₆H₅NH₂


2. ดูจากความสามารถในการให้และรับโปรตอน


กรดแก่ ได้แก่ กรดที่ให้โปรตอนได้มากและคู่เบสจะเป็นเบสอ่อน


กรดอ่อน ได้แก่ กรดที่ให้โปรตอนได้น้อยและคู่เบสจะเป็นเบสแก่  


เบสแก่ ได้แก่ เบสที่รับโปรตอนได้มากและคู่กรดจะเป็น กรดอ่อน 


เบสอ่อน ได้แก่ เบสที่รับโปรตอนได้น้อยและคู่กรดจะเป็น กรดแก่

การแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่

    การแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่ จะแตกตัวได้หมด 100%

 
การคำนวณเกี่ยวกับการแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่
ตัวอย่างที่ 1 จงคำนวณหา [H₃O⁺] , [NO₃^-] ในสารละลาย 0.015 M HNO₃
วิธีทำ
HNO₃ +H₂O H₃O⁺ + NO₃^-
0.015              
เพราะฉะนั้น [H₃O⁺] = [NO₃^-] = 0.015 โมล/ ลิตร 


การแตกตัวของกรดอ่อน


สารละลายกรดอ่อน เช่น กรดแอซิติก เมื่อละลายน้ำ จะนำไฟฟ้าได้ไม่ดี ทั้งนี้ เพราะกรดแอซิติกแตกตัวเป็นไอออนได้เพียงบางส่วน


การแตกตัวของกรดมอนอโปรติก (monoprotic acid dissociation)

กรดมอนอโปรติก คือ กรดที่ี่แตกตัวให้ H⁺ ได้เพียง 1 ตัว เช่น HCOOH และ CH₃COOH
CH₃COOH (aq) H⁺ (aq) + CH₃COO^- (aq) 


การแตกตัวของกรดพอลิโปรติก

กรดพอลิโปรติก หมายถึง กรดที่ี่มีโปรตอนมากกว่า 1 ตัว และสามารถแตกตัวให้ H⁺ ได้มากกว่า 1 ตัว ถ้าแตกตัวได้ H⁺ 2 ตัว เรียกว่า กรดไดโปรติก เช่น H₂CO₃ , H₂S , H₂C₂O₄ เป็นต้น
H₂S H⁺ + HS ^-
HS^- H⁺ + S^2-




ค่าคงที่สมดุลของกรดอ่อน (K_a)
     
ค่าคงที่สมดุลนี้ี้จะหาได้ดังนี้

การคำนวณเกี่ยวกับกรดอ่อน

ตัวอย่างที่ 2 จงคำนวณเปอร์เซ็นต์การแตกตัวของกรด HA 1 โมล/ ลิตร ซึ่งมี H₃O⁺ 0.05 โมล/ ลิตร
วิธีทำ                HA (aq) + H₂O (l) H₃O⁺ + A^- (aq)
เริ่มต้น                1 โมล/ ลิตร                               0             0
ภาวะสมดุล          1 - 0.05                                0.05        0.05 โมล/ ลิตร

การแตกตัวของเบสอ่อน

    
      เบสอ่อนเมื่อละลายน้ำจะแตกตัวเป็นไอออนเพียงบางส่วน เช่น แอมโมเนีย เมื่อละลายน้ำจะมีภาวะสมดุลเกิดขึ้น ดังสมการ


                                          NH₃(aq) + H₂O (l) NH₄⁺ (aq) + OH^- (aq)




K_b คือ ค่าคงที่สมดุลของเบส ค่า K_b นี้เป็นค่าคงที่และใช้เปรียบเทียบความแรงของเบสได้

การแตกตัวของน้ำบริสุทธิ์ิิ์
      
           น้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่ี่อ่อนมาก ตามทฤษฎีของเบรินสเตตและลาวรี น้ำทำหน้าที่ี่เป็นทั้งกรดและเบส ไอออนที่ี่เกิดขึ้นจากการแตกตัวของน้ำ และมีการถ่ายเทโปรตอนกันเองได้

สามารถเขียนสมการค่าคงที่สมดุลของ H₂O ได้

K_w คือค่าคงที่การแตกตัวของน้ำ มีค่าเท่ากับ 1 x 10^-14ที่ 25⁰C เนื่องจากน้ำบริสุทธิ์แตกตัวเป็นไอออนจะให้ความเข้มข้นของ H₃O⁺ และ OH^- เท่ากัน

ค่า pH และpOH

         pH คือ ค่าที่แสดงถึงความเข้มข้นของโปรตอน ใช้บอกความเป็นกรดหรือเบสของสารละลาย
หาได้จากpH = -log[ H₃ O⁺]

        ค่า pOH ของสารละลาย คือ ค่าที่บอกความเข้มข้นของ OH^- หาได้จากpOH = -log[OH^- ]

                                                                   โดย pH + pOH = 14

ตัวอย่างที่ 3ให้หาค่า pH ของสารละลายที่มี H₃ O⁺ เท่ากับ 1 x 10 ^-11 และ 6 x 10 ^-14 โมล/ลิตร
วิธีทำ                         [ H₃ O⁺] = 1 x 10^-11

            pH = -log[ H₃ O⁺] = -log[1 x 10^-11 ] = 11

                        [ H₃ O⁺] = 6 x 10^-4

            pH = -log[ H₃ O⁺] = -log[6 x 10^-4 ] = 4 - log6 = 4 - 0.78 = 3.22