คลิก Enter เพื่อเข้าสู่บทเรียน

File :SC123_welcome_13.swf หัวเรื่อง : หน้าต้อนรับเข้าสู่บทเรียน หมายเหตุ : ภาพที่ใช้เป็นภาพเพื่อแสดงตัวอย่าง แต่เมื่อนำไปผลิตจะมีการวาดขึ้นมาใหม่ คลิก Enter เพื่อเข้าสู่บทเรียน Enter Course Music Bg • คลิก enter link ลิงค์ไปยังไฟล์ xxx_xxxx_xxx.swf ยินดีต้อนรับเข้าสู่ รหัสวิชา SC123 (Fundamental Chemistry) สมดุลไอออน (Equilibrium Ion)

File :SC123_Objective_13,swf หัวเรื่อง : หน้าวัตถุประสงค์รายวิชา วัตถุประสงค์การเรียนรู้ • เพื่อให้นักศึกษามีความรู้ความเข้าใจในเรื่องของสมดุลกรด-เบส • เพื่อให้นักศึกษามีความรู้ความเข้าใจในเรื่องของสมดุลการละลาย • เพื่อให้นักศึกษามีความรู้ความเข้าใจในเรื่องของสมดุลการเกิดสารประกอบเชิงซ้อน Enter Course Music Bg • เมื่อคลิกปุ่ม Enter Course เข้าสู่ไฟล์ : tu110 home_10.swf

File : SC123_home_13.swf หัวเรื่อง : หน้าสารบัญบทเรียน สารบัญบท • สมดุลกรด-เบส • นิยามกรด เบส • การแตกตัวของน้ำ • ความแรงของกรด เบส • กรดอ่อน เบสอ่อน และค่าคงที่การแตกตัว • ไฮโดรไลซีสของเกลือ และค่าคงที่การแตกตัว • สารละลายบัฟเฟอร์ • กรดไดโปรติก และกรดโพลีโปรติก สมดุลการละลาย สมดุลการเกิดสารประกอบเชิงซ้อน แบบฝึกหัดเสริมความเข้าใจ • เมื่อคลิกปุ่ม ลิงค์ไปยังไฟล์

File :SC123_13_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา นิยามกรด-เบส โรเบิร์ต บอยล์ สวันเต เอากุสต์ อาร์เรเนียส (ค.ศ. 1859-1927) โยฮันเนส นิโคเลาส์ เบรินสเตด (ค.ศ. 1879-1947) ทอมัส มาร์ติน ลาวรี (ค.ศ. 1874-1936) ย้อนไปในปี ค.ศ.1661 โรเบิร์ต บอยล์ ชาวอังกฤษ ได้สรุปสมบัติของกรดและด่าง ไว้ว่า กรดมีรสเปรี้ยว มีสมบัติกัดกร่อน เปลี่ยนสีลิตมัส เป็นสีย้อมจากพืช จากสีน้ำเงินเป็นแดง และความเป็นกรดจะน้อยลงเมื่อผสมกับเบส คำว่า กรด ภาษาอังกฤษคือคำว่า acid เป็นคำมาจากคำภาษาละตินว่า “acere” แปลว่า เปรี้ยวอาหารจำนวนมากมีรสเปรี้ยวและมีกลิ่นแรง เนื่องจากมีกรดเป็นองค์ประกอบ เช่น น้ำส้มสายชูมีรสเปรี้ยวเนื่องจากเป็นสารละลายของกรดแอซีติกในน้ำ น้ำมะนาวมีรสเปรี้ยวเนื่องจากมีกรดซิทริก นมที่เสียมีรสเปรี้ยวเนื่องจากมีกรดแลกติกเกิดขึ้น เนยเสียจะมีกลิ่นเปรี้ยวเนื่องจากกรดบิวทีริก ส่วนด่างมีรสขม ทำให้รู้สึกลื่น เปลี่ยนสีลิตมัสจากสีแดงเป็นน้ำเงิน และความเป็นด่างจะน้อยลงเมื่อผสมกับกรดต่อมาเรียกด่างว่า “เบส” ตัวอย่างของเบสได้แก่ สารซักฟอก สบู่ สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ แอมโมเนีย แม้ว่าบอยล์และนักวิทยาศาสตร์ท่านอื่นๆ จะพยายามอธิบายว่าเหตุใดกรดและเบส จึงมีสมบัติดังกล่าว แต่ยังไม่มีผู้ใดเสนอนิยามกรด - เบสที่เหมาะสม จนกระทั่งอีกกว่า 200 ปีต่อมา อาร์เรเนียส ได้ให้นิยามของกรดเบส นิยามนี้อธิบายสมบัติของกรดและเบสค่อนข้างจำกัด ต่อมา จึงมีผู้ให้นิยามขึ้นมาใหม่ เพื่อที่จะนำไปอธิบายถึงสภาวะของสารที่เป็นกรดและเบสให้เหมาะสมขึ้น คือ นิยามของ เบรินสเตต – เลารี และนิยามของลิวอิส • เริ่มต้นพูด ปรากฏภาพคน และ mascot ขึ้นมา • เมื่อพูด “เนื่องจากมีกรดเป็น” แสดงภาพน้ำส้มสายชู, น้ำมะนาว, เนยบูดขึ้นมาตรงกับเสียงพูด ให้แต่ละภาพเฟดขึ้นมาแล้ว เฟดหายไปในภาพคนเมื่อมีภาพใหม่มาแทนที่ • เมื่อพูด “ตัวอย่างของเบสได้แก่” ปรากฏภาพผงซักฟอก, สบู่ • เมื่อพูด “200 ปีต่อมา อาร์เรเนียส” ปรากฏภาพคนไล่ตรงกับเสียงพูด

H2O File :slide2 หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา นิยามกรด-เบส • นิยามกรด - เบสของอาร์เรเนียส (Arrhenius definitions of acids and bases) สวันเต เอากุสต์ อาร์เรเนียส (Svante August Arrhenius) นักเคมีชาวสวีเดนได้เสนอนิยามของกรด – เบส ดังนี้ กรด คือ สารที่เมื่อละลายในน้ำจะแตกตัวให้ไฮโดรเจนไออน (H+) และไอออนลบ เบส คือ สารที่เมื่อละลายในน้ำจะแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH-) และไอออนบวก HCI(g) H+(aq) + CI-(aq) สวันเต เอากุสต์ อาร์เรเนียส (ค.ศ. 1859-1927) ตัวอย่างของกรดอาร์เรเนียสอื่นๆ เช่น HCI, HCIO4, H2SO4, HCN เป็นต้น ซึ่งจะแตกตัวในน้ำให้ H+ คลิกดูการแบ่งประเภทกรดและเบสของอาร์เรเนียส คลิกดูข้อจำกัดของอาร์เรเนียส • ใน ค.ศ. 1887 สวันเต เอากุสต์ อาร์เรเนียส นักเคมีชาวสวีเดน ได้เสนอนิยามของ • กรด – เบส ไว้ว่า กรด คือ สารที่เมื่อละลายในน้ำจะแตกตัวให้ไฮโดรเจนไออน และไอออนลบ ส่วนเบส คือ สารที่เมื่อละลายในน้ำจะแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน และไอออนบวก ตามนิยามนี้ แก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์ เป็นตัวอย่างของกรดอาร์เรเนียส เพราะเมื่อละลายในน้ำจะแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน และคลอไรด์ไอออน สารละลายของไฮโดรเจนคลอไรด์ในน้ำเรียกกว่า กรดไฮโดรคลอริก ซึ่งเขียนแทนด้วย HCI(aq) โดยการแตกตัวของแก๊สไฮโดรเจนคลอไรด์ในน้ำนี้ เขียนแทนได้ด้วยสมการต่อไปนี้ • เริ่มต้นพูด ปรากฏย่อหน้าแรกกับ mascot ขึ้นมา • เมื่อพูด “ตามนิยามนี้” แสดงสมการ • พูดจบ ปรากฏปุ่ม • เมื่อคลิกปุ่มยาว แสดง PDF (หน้า 2-3) • เมื่อคลิกปุ่มสั้น แสดง pop up text +เสียงด้านล่าง ข้อจำกัดของนิยามของอาร์เรเนียส • H+และ OH-เป็นตัวสำคัญที่บ่งถึงความเป็นกรดหรือเบส สารที่ไม่สามารถแตกตัวให้ H+และ OH- ได้ จะจัดเป็นกรดหรือเบสตามนินามอาร์เรเนียสไม่ได้ • สารที่เป็นกรดหรือเบสต้องเป็นสารละลายน้ำ เสียงในปุ่ม.....ตามนิยามของอาร์เรเนียส ไฮโดรเจนไอออนและไฮดรอกไซด์ไอออน เป็นตัวสำคัญที่บ่งถึงความเป็นกรดหรือเบส สารที่ไม่สามารถแตกตัวให้ ไฮโดรเจนไอออนและไฮดรอกไซด์ไอออน ได้ จะจัดเป็นกรดหรือเบสตามนินามอาร์เรเนียสไม่ได้ และสารที่เป็นกรดหรือเบสต้องเป็นสารละลายน้ำ ดังนั้น ปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบสตามนิยามนี้จึงต้องเกิดขึ้นในสารละลายน้ำเท่านั้น แต่ในปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ไม่จำเป็นต้องเกิดในสารละลายน้ำเพียงอย่างเดียว อาจเกิดในสารละลายชนิดอื่นก็ได้ หรืออาจเกิดปฏิกิริยาโดยไม่ต้องมีตัวทำละลายเลยก็ได้ ดังนั้น นิยามของอาร์เรเนียส จึงค่อนข้างแคบ เพราะว่าใช้ได้กับปฏิกิริยาที่อยู่ในสารละลายน้ำเพียงอย่างเดียว

File :slide4 หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา นิยามกรด-เบส • นิยามกรด – เบสของเบรินสเตด – ลาวรี (Brnsted – Lowry definitions of acids and bases) ทั้งคู่ได้เสนอนิยามของกรดและเบสขึ้นใหม่ ดังนี้ กรด คือ สารที่สามารถให้โปรตอน (H+) แก่สารอื่น เบส คือ สารที่สามารถรับโปรตอน โยฮันเนส นิโคเลาส์ เบรินสเตด (ค.ศ. 1879-1947) ทอมัส มาร์ติน ลาวรี (ค.ศ. 1874-1936) มีเนื้อหาต่อในสไลด์ต่อไป ใน ค.ศ.1923 โยฮันเนส นิโคเลาส์ เบรินสเตด นักเคมีชาวเดนมาร์ก และทอมัส มาร์ติน ลาวรี นักเคมีชาวอังกฤษ ต่างเสนอนิยามของกรดและเบสขึ้นใหม่ว่า กรด คือ สารที่สามารถให้โปรตอนแก่สารอื่น ส่วนเบส คือ สารที่สามารถรับโปรตอน ตามทฤษฎีนี้ ไฮโดรเจนไอออนไม่ได้แตกตัวในน้ำเกิดเป็น H+และ CI-แต่มีการถ่ายโอนโปรตอนจาก HCI ไปสู่โมเลกุลของน้ำ เนื่องจากโปรตอนมีขนาดเล็กมาก เมื่ออยู่ในสารละลายในน้ำจึงเกิดพันธะกับออกซิเจนอะตอม ซึ่งเป็นอะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง ในโมเลกุลของน้ำ เกิดเป็น ไฮโดรเนียนไอออนและ CI-ดังสมการ จากการทดลองพบว่า แต่ละ H+ที่กรดให้แก่น้ำจะรวมกับโมเลกุลของน้ำที่อยู่ล้อมรอบจำนวน 4 โมเลกุล เกิดเป็นสารเชิงซ้อน H(H2O)4+หรือ H9O4+ซึ่งมีสูตรโครงสร้างดังนี้ครับ อย่างไรก็ตามครับ เรามักแทนสารเชิงซ้อนนี้ด้วย H3O+หรือ H+(aq)นอกจากนี้ไอออนที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาของกรดกับน้ำก็จะถูกล้อมรอบโดยโมเลกุลของน้ำ ซึ่งเรียกว่าเกิด ไฮเดรชัน ในสมการเคมีจะแสดงไฮเดรชันของไอออนเหล่านี้ด้วยสัญลักษณ์ เอคิว ในปฏิกิริยาระหว่าง HCI กับน้ำนั้น HCI เป็นตัวให้โปรตอน จึงเป็นกรดเบรินสเตด ส่วนน้ำเป็นตัวรับโปรตอน จึงเป็นเบสเบรินสเตด • เริ่มต้นพูด ปรากฏภาพคนและย่อหน้าแรก • เมื่อพูด “ตามทฤษฎีนี้ ไฮโดรเจนไอออน” แสดงสมการตัวอย่างขึ้นมา • เมื่อพูด “จากการทดลองพบว่า”เฟดเปลี่ยนเป็นภาพและข้อความในสไลด์ต่อไป

File :slide4_a หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา นิยามกรด-เบส • นิยามกรด – เบสของเบรินสเตด – ลาวรี (Brnsted – Lowry definitions of acids and bases) แต่ละ H+ที่กรดให้แก่น้ำจะรวมกับโมเลกุลของน้ำที่อยู่ล้อมรอบจำนวน 4 โมเลกุล เกิดเป็นสารเชิงซ้อน H(H2O)4+หรือ H9O4+ซึ่งมีสูตรโครงสร้างดังนี้ • เรามักแทนสารเชิงซ้อนนี้ด้วย H3O+หรือ H+(aq) นอกจากนี้ไอออนที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาของกรดกับน้ำก็จะถูกล้อมรอบโดยโมเลกุลของน้ำ ซึ่งเรียกว่าเกิด ไฮเดรชัน (hydration) ในสมการเคมีจะแสดงไฮเดรชันของไอออนเหล่านี้ด้วยสัญลักษณ์ (aq) • ในปฏิกิริยาระหว่าง HCI กับน้ำนั้น HCI เป็นตัวให้โปรตอน (proton donor)จึงเป็นกรดเบรินสเตด (Brnsted acid) ส่วนน้ำเป็นตัวรับโปรตอน (proton acceptor) จึงเป็นเบสเบรินสเตด (Brnsted base ใน ค.ศ.1923 โยฮันเนส นิโคเลาส์ เบรินสเตด นักเคมีชาวเดนมาร์ก และทอมัส มาร์ติน ลาวรี นักเคมีชาวอังกฤษ ต่างเสนอนิยามของกรดและเบสขึ้นใหม่ว่า กรด คือ สารที่สามารถให้โปรตอนแก่สารอื่น ส่วนเบส คือ สารที่สามารถรับโปรตอน ตามทฤษฎีนี้ ไฮโดรเจนไอออนไม่ได้แตกตัวในน้ำเกิดเป็น H+และ CI-แต่มีการถ่ายโอนโปรตอนจาก HCI ไปสู่โมเลกุลของน้ำ เนื่องจากโปรตอนมีขนาดเล็กมาก เมื่ออยู่ในสารละลายในน้ำจึงเกิดพันธะกับออกซิเจนอะตอม ซึ่งเป็นอะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง ในโมเลกุลของน้ำ เกิดเป็น ไฮโดรเนียนไอออนและ CI-ดังสมการ จากการทดลองพบว่า แต่ละ H+ที่กรดให้แก่น้ำจะรวมกับโมเลกุลของน้ำที่อยู่ล้อมรอบจำนวน 4 โมเลกุล เกิดเป็นสารเชิงซ้อน H(H2O)4+หรือ H9O4+ซึ่งมีสูตรโครงสร้างดังนี้ครับ อย่างไรก็ตามครับ เรามักแทนสารเชิงซ้อนนี้ด้วย H3O+หรือ H+(aq)นอกจากนี้ไอออนที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาของกรดกับน้ำก็จะถูกล้อมรอบโดยโมเลกุลของน้ำ ซึ่งเรียกว่าเกิด ไฮเดรชัน ในสมการเคมีจะแสดงไฮเดรชันของไอออนเหล่านี้ด้วยสัญลักษณ์ เอคิว ในปฏิกิริยาระหว่าง HCI กับน้ำนั้น HCI เป็นตัวให้โปรตอน จึงเป็นกรดเบรินสเตด ส่วนน้ำเป็นตัวรับโปรตอน จึงเป็นเบสเบรินสเตด • แสดงภาพเคลื่อนไหวให้ตัว H แตกออกจาก O แล้วมีเส้นโยงเชื่อมกัน • เมื่อพูด “อย่างไรก็ตามครับ เรามักแทนสา” ปรากฏข้อความด้านข้างขึ้นมา

File :slide 5 หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา นิยามกรด-เบส • คู่กรด – เบส เมื่อกรดเบรินสเตดให้โปรตอนหนึ่งตัวจะเกิดคู่เบส (conjugate base) และเมื่อเบสเบรินสเตดรับโปรตอนหนึ่งตัวจะเกิดคู่กรด (conjugate acid)กรดและเบสตามนิยามของเบรินสเตด – ลาวรีจึงอยู่เป็นคู่กรด – เบส (conjugate acid – base pairs) เช่น HCI(aq) + H2O  H3O+(aq) + CI-(aq) กรด1เบส2 กรด2เบส1 NH3 (aq) + H2O(I) NH4+(aq) + OH-(aq) เบส1กรด2กรด1เบส2 จะเห็นได้ว่า H2O และ HSO4-เป็นได้ทั้งกรดและเบส สารที่ทำหน้าที่ทั้งกรดและเบสนี้เรียกว่า สารแอมฟิโปรติก (amphiprotic substance) เช่นน้ำ และแอนไอออนท่มีโปรตอนเป็นองค์ประกอบ เมื่อกรดเบรินสเตดให้โปรตอนหนึ่งตัวจะเกิดคู่เบส และเมื่อเบสเบรินสเตดรับโปรตอนหนึ่งตัวจะเกิดคู่กรด กรดและเบสตามนิยามของเบรินสเตด – ลาวรีจึงอยู่เป็นคู่กรด – เบส เช่นCI- เป็นคู่เบสของกรด HCIและ H3O+เป็นคู่กรดของ H2Oดังนั้น HCI – CI-และ H3O+ - H2Oจึงเป็นคู่กรด – เบส หรือ NH4+ เป็นคู่กรดของเบส NH3 และ OH- เป็นคู่เบสของกรด H2Oดังนั้น NH4+ - NH3และ H2O - OH-จึงเป็นคู่กรด – เบส ตัวอย่างของคู่กรด – เบสอื่นๆ แสดงดังตาราง ซึ่งจะเห็นได้ว่า H2Oและ HSO4-นั้น เป็นได้ทั้งกรดและเบส สารที่ทำหน้าที่ทั้งกรดและเบสนี้เรียกว่า สารแอมฟิโปรติก เช่น น้ำ และแอนไอออนท่มีโปรตอนเป็นองค์ประกอบตามนิยามกรด – เบสของเบรินสเตด – ลาวรี ปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบสจะเกิดขึ้น เมื่อกรดให้โปรตอนแก่เบสเกิดคู่เบสและคู่กรด • เริ่มต้นพูด ปรากฏห้องเห็นแก้วกาแฟวางอยู่ที่โต๊ะ • เมื่อพูด “เช่นCI- เป็นคู่เบส” ปรากฏสมการแถวแรก • เมื่อพูด “หรือ NH4+ เป็นคู่กรด” ปรากฏสมการแถวสอง • เมื่อพูด “เบสอื่นๆ แสดงดังตาราง” แสดงตารางด้านขวาขึ้นมา และข้อความใต้ตาราง • เมื่อพูดจบ ปรากฏปุ่ม • เมื่อคลิก ปรากฏ pop ตารางขึ้นมา คลิกดูตัวอย่างคู่กรด-เบส ตัวอย่างคู่กรด – เบส กรด + เบส2กรด2 + เบส1 HCI(aq) +H2O(I)H3O+(aq) + CI-(aq) H2O(I) +NH3(aq)NH4+(aq) + OH-(aq) HCI(aq) +NH3(aq)NH4+(aq) + CI-(aq) NH4+(aq) +OH-(aq)H2O(I) + NH3(aq) H2PO4-(aq) +H2O(I) H3O+(aq) + HPO42(aq) H3O+(I) +OH-(aq)H2O(I) + H2O(I)

File :slide6 หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา นิยามกรด-เบส แบบฝึกหัด จงระบุคู่กรด – เบสในปฏิกิริยาต่อไปนี้ ก) HF(aq) + NH3(aq) F-(aq) + NH4+(aq) ข) CH3COOH(aq) + H2O(I) CH3COO-(aq) + H3O+(aq) ค) C6H5NH2(aq) + HNO3(I) C6H5NH3+(aq) + H3O-(aq) พิมพ์คำตอบลงในช่องว่าให้ถูกต้อง ก) …………………….. และ …………………….. ข) …………………….. และ …………………….. ค) …………………….. และ …………………….. คลิกดูเฉลย มาฝึกทำแบบฝึกหัดง่ายๆ กันครับ ให้นักศึกษาระบุคู่กรด – เบสในปฏิกิริยาต่อไปนี้ให้ถูกต้องครับ • เริ่มต้นพูด ปรากฏโจทย์และช่องว่างขึ้นมา • เมื่อตอบครบทุกข้อ ให้ปรากฏปุ่มดูเฉลย • เมื่อคลิกปุ่ม ปรากฏ pop text ขึ้นมา เฉลยแบบฝึกหัด ก) HF(กรด) – F-(เบส) และ NH4+(กรด) – NH3(เบส) ข) CH3COOH(กรด) – CH3COO-(เบส)และ H3O+(กรด) – H2O(เบส) ค) HNO3(กรด) – NO3-(เบส) และ C6H5NH3+(กรด) – C6H5NH2(เบส)

File :slide7 หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา การแตกตัวของน้ำ น้ำบริสุทธิ์นำไฟฟ้าได้เล็กน้อยไอออนในน้ำเกิดขึ้นเนื่องจากน้ำสามารถทำหน้ที่เป็นทั้งตัวให้โปรตอนและตัวรับโปรตอน น้ำจึงเกิดปฏิกิริยากันเองให้ H3O+และ OH-นอกจากนั้น H3O+สามารถรวมกับ OH-เกิดเป็นโมเลกุลของน้ำและเกิดสมดุล การแตกตัวเป็นไอออนเอง (autoionzation) กรด2 เบส2 เบส1 กรด1 หรือ 2H2O(I) H3O+(aq) + OH-(aq) ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยานี้เขียนได้เป็น Kc = [H2O] 2 [H3O+][OH-] จากการวัดความสามารถในการนำไฟฟ้าของน้ำ พบว่าน้ำบริสุทธิ์ที่ 25๐C มี H3O+และ OH- 1.0 x 10-7โมล/ลิตร ดังนั้น [H3O+] = [OH-] = 1.0 x 10-7 M น้ำบริสุทธิ์นำไฟฟ้าได้เล็กน้อยแสดงว่าในน้ำมีไอออนอยู่เล็กน้อย ไอออนในน้ำเกิดขึ้นเนื่องจากน้ำสามารถทำหน้ที่เป็นทั้งตัวให้โปรตอนและตัวรับโปรตอน น้ำจึงเกิดปฏิกิริยากันเองให้ H3O+และ OH-นอกจากนั้น H3O+สามารถรวมกับ OH-เกิดเป็นโมเลกุลของน้ำและเกิดสมดุล การแตกตัวเป็นไอออนเอง ดังสมการ ซึ่งเราสามารถเขียนสมการค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาได้ดังนี้ครับ จากการวัดความสามารถในการนำไฟฟ้าของน้ำ พบว่าน้ำบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิ 25๐C จะมี H3O+และ OH-1.0 x 10-7โมลต่อลิตร ดังนั้นเราจะเขียนสมการของน้ำบริสุทธิ์ดังกล่าวได้ดังนี้ • แสดงข้อความตรงกับเสียงพูด • เมื่อพูด “การแตกตัวเป็นไอออนเอง ดังสมการ” ปรากฏภาพด้านบน และข้อความแถวล่างตามมา • เมื่อพูด “น้ำบริสุทธิ์ดังกล่าวได้ดังนี้” ปรากฏสมการล่างสุด

0.9971 g H2O 1 mol H2O 1.0 x 10-14 1.0 x 10-7 1.0 x 10-14 1000 mL [H3O+] x x = 55.35 mol H2O/L 1mL 18.015 g H2O 1L [H2O] [OH-] 0.0025 55.35 = = 1.8 x 10-9 File :slide8 หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา การแตกตัวของน้ำ ที่ 25๐C ความหนาแน่นของน้ำเท่ากับ 0.9971 กรัมต่อมิลลิลิตร ดังนั้นความเข้มข้นของน้ำบริสุทธิ์จะเท่ากับ 55.35 M ตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดที่ใช้ในบ้านเรือนชนิดหนึ่งมีความเข้มข้นของ OH-เท่ากับ 0.025 M จงคำนวณความเข้มข้นของ H3O+ วิธีทำ [H3O+] = อัตราส่วนของความเข้มข้นของ H3O+ (หรือ OH-) ต่อความเข้มข้นของ H2O จึงเป็น 1.8 x 10-9 = = 4.0 x 10-12 M ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุลของโมเลกุล H2O จึงมากกว่าความเข้มข้นของ H3O+และOH-มาก จนสามารถถือได้ว่า [H2O] มีค่าคงที่ Kc x [H2O]2 = [H3O+] [OH-] Kw = [H3O+] [OH-] คลิกดูเนื้อหาเพิ่มเติม คลิกดูตัวอย่าง • ลองมาดูที่อุณหภูมิ 25๐C ความหนาแน่นของน้ำเท่ากับ 0.9971 กรัมต่อมิลลิลิตร ดังนั้นความเข้มข้นของน้ำบริสุทธิ์จะเท่ากับ 55.35 M และอัตราส่วนของความเข้มข้นของ H3O+ (หรือ OH-) ต่อความเข้มข้นของ H2Oจึงเป็น 1.8 x 10-9 นั่นคือ โมเลกุลของน้ำที่แตกตัวเป็นไอออนที่ 25๐C นั้นมีเพียง 1.8 ส่วนในพันล้านส่วน ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุลของโมเลกุล H2O จึงมากกว่าความเข้มข้นของ H3O+และOH-มาก จนสามารถถือได้ว่า [H2O] มีค่าคงที่ ดังนั้น จะได้สมการดังนี้ จะเห็นว่าด้านซ้ายของสมการเป็นค่าคงที่ เราเรียกว่า ค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของน้ำ ซึ่งมีสมการดังนี้ • เริ่มต้นพูด ปรากฏข้อความและวิธีคำนวณด้านล่าง • เมื่อพูด “และอัตราส่วนของ” แสดงข้อความและวีธีคำนวณสองแถวถัดมา • เมื่อพุด “ความเข้มข้นที่” แสดงข้อความและวีธีคำนวณสองแถวถัดมา • เมื่อพูด ” จะเห็นว่าด้านซ้าย” กระพริบที่สมการตัวหนา แล้วปรากฏกรอบสมการด้านข้าง • พูดจบปรากฏปุ่ม • เมื่อคลิกแสดง pop text และ PDF (หน้า 8)

File :slide8_b หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา การแตกตัวของน้ำ • ข้อจำกัดของนิยามของเบรินสเตด – ลาวรี นิยามนี้ไม่จำกัดว่าปฏิกิริยาต้องเกิดในสารละลายน้ำ สารที่เบสจะเป็นสารใดก็ได้ที่สามารถรับ H+ได้ แต่สารที่จัดว่าเป็นกรด ตามนิยามนี้ยังจำเป็นต้องแตกตัวให้ H+ได้ เช่นเดียวกับนิยามของอาร์เรเนียส ทอมัส มาร์ติน ลาวรี (ค.ศ. 1874-1936) • กล่าวโดยสรุปได้ว่า กรดเบสตามนิยามของเบรินสเตด เลารี ใช้ได้กว้างขวางกว่านิยามกรดเบส ของอาร์เรนียสมาก เพราะนิยามนี้ไม่จำกัดว่าปฏิกิริยาต้องเกิดในสารละลายน้ำ สารที่เบสจะเป็นสารใดก็ได้ที่สามารถรับ H+ได้ แต่สารที่จัดว่าเป็นกรด ตามนิยามนี้ยังจำเป็นต้องแตกตัวให้ H+ ได้ เช่นเดียวกับนิยามของอาร์เรเนียส • เริ่มต้นพูด ปรากฏภาพคน และข้อความตรงกับเสียงพูด

                File :slide9 หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา การแตกตัวของน้ำ กรด – เบส ตามนิยามของลิวอิส • ลิวอิส (Lewis) ได้เสนอนิยามสำหรับกรดและเบสไว้ดังนี้ • กรด คือ สารที่รับคู่อิเล็กตรอน • เบส คือ สารที่ให้คู่อิเล็กตรอน ลิวอิส (Lewis) คลิกดูตัวอย่างปฏิกิริยาระหว่างกรดลิวอิสและเบสลิวอิส ลิวอิสได้เสนอนิยามสำหรับกรดและเบสไว้ว่ากรด คือ สารที่รับคู่อิเล็กตรอน ส่วนเบสนั้น คือ สารที่ให้คู่อิเล็กตรอนโดยคู่อิเล็กตรอนที่รับหรือให้หนี้ใช้ในการสร้างพันธะแบบโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ระหว่างสารทั้งสอง สารที่จัดว่าเป็นกรดลิวอิส มักประกอบด้วยอะตอมที่ขาดอิเล็กตรอนหรือเป็นอะตอมที่มีเวเลนซ์อิเล็ตรอนไม่ครบแปด หรือมีออร์บิทัลว่าง ซึ่งสามารถรับอิเล็กตรอนได้ ส่วนสารที่จัดว่าเป็นเบสลิวอิส จะประกอบด้วยอะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว เช่น อิเล็กตรอนคูที่ไม่ได้ใช้สร้างพันธะของอะตอมไนโตรเจน ออกซิเจน หรือ คลอรีน เป็นต้น • เริ่มต้นพูด ปรากฏภาพและย่อหน้าแรก+bullet ตรงกับเสียงพูด • เมื่อพูด “สารที่จัดว่าเป็นกรด” แสดงตารางคอลัมภ์ซ้าย • เมื่อพูด “ส่วนสารที่จัดว่าเป็นเบสลิวอิส” แสดงตารางคอลัมภ์ขวา • พูดจบ ปรากฏปุ่ม • เมื่อคลิก แสดงข้อความและเสียงดังนี้ ตัวอย่างปฏิกิริยาระหว่างกรดลิวอิสและเบสลิวอิส มีมากมาย ดังนี้ สมการหน้า 9 เสียงในปุ่ม....สมการ ก และสมการ ข H+และ BF3เป็นกรดลิวอิส เพราะไอออน H+และอะตอม B รับคู่อิเล็กตรอนจาก เบสลิวอิส OH-และ NH3ตามลำดับ สมการ ค HCI เป็นกรดลิวอิสเพราะหลังจาก CI หลุดออกไปแล้วได้ H+ซึ่งจะรับคู่อิเล็กตรอนจากอะตอม N ของ NH3 (NH3จึงเป็นเบสลิวอิส) ส่วนสมการ ง SO3เป็นกรดลิวอิส จะรับคู่อิเล็กตรอนจาก O 2- ออกไซด์ไอออน) ได้ SO42-(ซัลเฟตไอออน)

File :slide11 การแตกตัวของน้ำ เอาภาพหน้า 99 มาใส่ นิยามกรดและเบสของลิวอิส ใช้ได้กว้างขวางกว่านิยยามของอาร์เรเนียส และ เบรินสเตด – ลาวรี มาก เพราะสารรที่จะจัดว่าเป็นกรดตามนิยามของลิวอิสไม่จำเป็นต้องมี H+ไม่จำเป็นว่าจะต้องอยู่ในสารละลายน้ำ กรดหรือเบสอาจอยู่ในสภาพแก๊สหรือของแข็งก็ได้ แต่เราคุ้นเคยกับกรด และเบสตามนิยามของอาร์เรเนียสมากกว่า เพราะปฏิกิริยาต่างๆ มักเกิดในน้ำ และ H+กับ OH-เป็นสิ่งสำคัญเมื่อกล่าวถึงกรดและเบส

เสนอให้ใช้สัญลักษณ์”pH”เพื่อแสดงถึงค่าลบของลอการิทึมของตัวเลขโดย pH คือค่าลบของลอการิทึมของความเข้มข้นของ H3O+ เสนอให้ใช้สัญลักษณ์”pH”เพื่อแสดงถึงค่าลบของลอการิทึมของตัวเลขโดย pH คือค่าลบของลอการิทึมของความเข้มข้นของ H3O+ เสนอให้ใช้สัญลักษณ์”pH”เพื่อแสดงถึงค่าลบของลอการิทึมของตัวเลขโดย pH คือค่าลบของลอการิทึมของความเข้มข้นของ H3O+ เสนอให้ใช้สัญลักษณ์”pH”เพื่อแสดงถึงค่าลบของลอการิทึมของตัวเลขโดย pH คือค่าลบของลอการิทึมของความเข้มข้นของ H3O+ เสนอให้ใช้สัญลักษณ์”pH”เพื่อแสดงถึงค่าลบของลอการิทึมของตัวเลขโดย pH คือค่าลบของลอการิทึมของความเข้มข้นของ H3O+ File :slide12 ความหมายของ pH เขาเสนอให้ใช้สัญลักษณ์ ”pH” โดย pH เพื่อใช้การบอกสภาพกรดของสารละลายโดยใช้ลอการิทึมของความเข้มข้นของ H3O โดย pH คือค่าลบของลอการิทึมของความเข้มข้นของ H3O+ จะมีสมการดังนี้ pH = -log [H3O+] เช่น สารละลายที่มีความเข้มข้นของ H3O+เท่ากับ 0.1 M pH = -log (1 x 10-1) = 1 สารละลายที่มีความเข้มข้นของ H3O+เท่ากับ 0.01 M pH = -log (1 x 10-2) = 2 ซอเรน ปีเตอร์ ลอริทซ์ ซอเรนเซน (Sren Peter Lauritz Srenson) ใน ค.ศ.1909 ซอเรน ปีเตอร์ ลอริทซ์ ซอเรนเซน นักชีวเคมีชาวเดนมาร์ก ซึ่งทำงานในห้องปฏิบัติการของบริษัท คาร์ลสเบอร์ก บริวเวอรี ได้ศึกษาปฏิกิริยาการหมักและประสบปัญหาในการสร้างกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาการหมักกับความเข้มข้นของ H3O+ซึ่งมีช่วงกว้างมาก เขาพยายามหาวิธีที่สะดวกใช้การบอกสภาพกรดของสารละลายโดยใช้ลอการิทึมของความเข้มข้นของ H3O+แต่เนื่องจากสารละลายที่ใช้กันมากในห้องปฏิบัติการมักมีความเข้มข้นของ H3O+ ต่ำกว่า 1 M ลอการิทึมของความเข้มข้นของ H3O+จึงมีค่าเป็นลบ เพื่อให้ได้ค่าบวกซึ่งใช้ได้สะดวกกว่า เขาจึงเสนอให้ใช้สัญลักษณ์ pH เพื่อแสดงถึงค่าลบของลอการิทึมของตัวเลขโดย pH คือค่าลบของลอการิทึมของความเข้มข้นของ H3O+จะมีสมการดังนี้ (ปรากฏสมการ pH) ยกตัวอย่างเช่น สารละลายที่มีความเข้มข้นของ H3O+เท่ากับ 0.1 M จะได้ค่า PH เท่ากับ 1 หรือ สารละลายที่มีความเข้มข้นของ H3O+เท่ากับ 0.01 M pH = 2 • เริ่มต้นพูด ปรากฏภาพคนและชื่อ + ย่อหน้าแรก • เมื่อพูด “ยกตัวอย่างเช่น สารละลาย” แสดงข้อความด้านล่างตรงกับเสียงพูด

File :slide13 ความหมายของ pH ค่า pH ใช้ในการเปรียบเทียบสภาพกรดของสารละลาย โดยการเปรียบเทียบสภาพกรดของสารละลายโดยใช้ค่า pH นี้ใช้ได้เฉพาะเมื่อสารละลายประกอบด้วยตัวทำละลายชนิดเดียวกันเท่านั้น ค่า pH ใช้แสดงความเข้มข้นของ H3O+จึงสามารถระบุว่าสารละลายใดเป็นกรด เบส หรือกลางโดยใช้ค่า pH ดังนี้ • สารละลายกรด : [H3O+] > 1.0 x 10-7 M, pH < 7.00 • สารละลายเบส : [H3O+] < 1.0 x 10-7 M, pH > 7.00 • สารละลายที่เป็นกลาง : [H3O+] = 1.0 x 10-7 M, pH = 7.00 ตัวอย่างจงคำนวณ pH ของน้ำส้มซึ่งมีความเข้มข้นของ H3O+ = 3.2 x 10-4 M วิธืทำpH = -log[H3O+] = -log(3.2 x 10-4) = 3.49 คลิกดูตัวอย่าง ค่า pH ที่ใช้ในการเปรียบเทียบสภาพกรดของสารละลาย เช่น สารละลายที่มี pH 1 จะมีความเป็นกรด 10 เท่าของสารละลายที่มี pH 2 เนื่องจากความเข้มข้นของ H3O+ที่ pH 1 เป็น 10 เท่าของความเข้มข้นของ H3O+ ที่ pH 2 โปรดสังเกตว่า pH จะเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นของ H3O+ลดลง โดยการเปรียบเทียบสภาพกรดของสารละลายโดยใช้ค่า pH นี้ใช้ได้เฉพาะเมื่อสารละลายประกอบด้วยตัวทำละลายชนิดเดียวกันเท่านั้น เพราะถ้าใช้ตัวทำละลายต่างกัน ค่า pH ของสารละลายจะต่างกันด้วย เนื่องจากค่า pH ใช้แสดงความเข้มข้นของ H3O+จึงสามารถระบุว่าสารละลายใดเป็นกรด เบส หรือกลางโดยใช้ค่า pH ดังนี้ ในการหาค่าลอการิทึมของตัวเลขจำนวนหนึ่งนั้น ค่าที่ได้ประกอบด้วยตัวเลขสองชนิดคือ แคแรกเทอริสติกและแมทิสซา เช่น pH = -log(3.2 x 10-4) = 3.49 นักศึกษาสามารถคลิกดูอีกตัวอย่าง เพื่อเข้าใจมากยิ่งขึ้นครับ • เริ่มต้นพูด ปรากฏ mascot กับข้อความตรงกับเสียงพูด • แสดงสมการตามที่กำหนดไว้ในเสียง • เมื่อพูด “นักศึกษาสามารถคลิกดู” ปรากฏปุ่ม • เมื่อคลิก แสดง pop text และเสียงขึ้นมา ดังนี้ ตัวอย่าง จงคำนวณ H3O+ของแอปเปิ้ล มี pH เท่ากับ 3.26 วิธืทำpH = -log[H3O+] = 3.26 [H3O+] = 10-3.26 = 5.5 x 10-4 M เสียงในปุ่ม....ค่า pH 3.26 มีตัวเลขนัยสำคัญ 2 ตัว ดังนั้นความเข้มข้นของ H3O+ ที่คำนวณได้จะต้องมีตัวเลขนัยสำคัญ 2 ตัว

ความหมายของ pH ในทำนองเดียวกัน จะสามารถบอกสภาพเบสของสารละลาย โดยใช้ pOH ซึ่งเป็นค่าลบของลอการิทึมของความเข้มข้นของ OH- pOH = -log[OH-] จากสมการค่าคงที่การแตกตัวเป็นไอออนของน้ำที่ 25๐C ถ้าทำให้เป็นลบลอการิทึมทั้งสองข้าง จะได้ [H3O+][OH-] = Kw = 1.0 x 10-14 -(log[H3O+] + log[OH-]) = -log(1.0 x 10-14) -log[H3O+] - log[OH-] = 14.00 pH + pOH = 14.00 ตัวอย่าง น้ำทะเลมี pH 8.20 จงคำนวณความเข้มข้นของ H3O+และ OH-ในน้ำทะเล วิธืทำ pH = -log[H3O+] = 8.20 [H3O+] = 10-8.20 = 6.3 x 10-9 M pOH = 14.00 – pH = 14.00 – 8.20 = 5.80 pOH = -log[OH-] = 5.80 [OH-] = 10-5.80 = 1.6 x 10-6 M ในทำนองเดียวกัน จะสามารถบอกสภาพเบสของสารละลายโดยใช้ pOH ซึ่งเป็นค่าลบของลอการิทึมของความเข้มข้นของ OH-(ปรากฏสมการบนสุด) จากสมการค่าคงที่การแตกตัวเป็นไอออนของน้ำที่ 25๐C ถ้าทำให้เป็นลบลอการิทึมทั้งสองข้าง จะได้ (ปรากฏสมการ 4 แถวถัดมาสุด) ค่า pH+pOH = 14.00สมการนี้ใช้ในการเปลี่ยนค่า pH ของสารละลายในน้ำที่ 25๐C ให้เป็น pOH หรือเปลี่ยนค่า pOH ให้เป็น pH ดังตัวอย่างน้ำทะเลมี pH 8.20 ดูซิครับว่าเมื่อเราคำนวณความเข้มข้นของ H3O+และ OH-ในน้ำทะเลนี้ จะได้ค่าความเข้มข้นอยู่ที่เท่าใด • เริ่มต้นพูด ปรากฏ mascot กับข้อความตรงกับเสียงพูด • แสดงสมการตามที่กำหนดไว้ในเสียง • เมื่อพูด “ดังตัวอย่างน้ำทะเล” ปรากฏตัวอย่างและภาพขึ้นมา

ความหมายของ pH ตารางความเข้มข้นที่ภาวะสมดุลของ H3O+และ OH- ในสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย (ก) กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของ H3O+และ OH- [H3O+], M (ข) กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง pH และ pOH ตลอดช่วงความเข้มข้น pH วางเมาส์บนภาพเพื่อขยายใหญ่ สำหรับสารละลายที่ใช้กันมากในห้องปฏิบัติการมักมีความเข้มข้นของ H3O+แตกต่างกันในช่วงกว้าง เช่น 1 ถึง 1 x 10-14 M ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของ H3O+, OH-, pH และ pOH ของสารละลาย ดังแสดงในตารางจะเห็นว่าเมื่อนำข้อมูลจากตารางมาเขียนกราฟระหว่างความเข้มข้นของ OH-และความเข้มข้นของ H3O+ จะได้เขียนกราฟ (ปรากฏภาพบน ก. เส้นเคลื่อนไหวขึ้นมา) แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของ OH-และ H3O+จะทำได้ในช่วงที่ความเข้มข้นแคบๆ เท่านั้น ในสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย ทุกจุดบนเส้นโค้งแสดงความเข้มข้นของ H3O+และ OH- เมื่อสารละลายอยู่ในภาวะสมดุล (ปรากฏภาพบน ข. เส้นเคลื่อนไหวขึ้นมา) แต่ถ้าเขียนกราฟระหว่าง pH และ pOH จะสามารถแสดงความสัมพันธ์ของข้อมูลตลอดช่วงความเข้มข้นในตารางความเข้มข้นได้ นอกจากนี้กราฟที่ได้จะเปลี่ยนจากเส้นโค้งไปเป็นเส้นตรงดังภาพครับ • เริ่มต้นพูด ปรากฏ mascot กับตารางขึ้นมา • เมื่อพูด “ความสัมพันธ์ระหว่าง” แสดงช่องสารละลายละไล่แถบสีแดงจากบนมาตรงกลางเป็นขาว และไล่จากล่างน้ำเงินจนมาขาวตรงกลาง • แสดงภาพตามที่กำหนดในเสียง

ความหมายของ pH ในห้องปฏิบัติการจะวัด pH ของสารละลายโดยใช้ มาตร pH (pH meter) กระดาษ pH (pH paper) ตารางpH ของของเหลวหรือสารละลายบางชนิด ในห้องปฏิบัติการจะวัด pH ของสารละลายโดยใช้ มาตร pH ซึ่งเป็นเครื่องมือวัดศักย์ไฟฟ้าที่ขึ้นกับ pH ของสารละลาย (ปรากฏภาพวงสีขึ้นมา) หรืออาจใช้อินดิเคเตอร์กรด – เบส ซึ่งเป็นสารอินทรีย์ที่เปลี่ยนสีในช่วง pH แคบๆ ถ้าใช้ดิเคเตอร์ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป จะสามารถบอกค่า pH โดยประมาณของสารละลายได้ นอกจากนี้อาจใช้ (ปรากฏภาพล่างขึ้น) กระดาษ pH ซึ่งเป็นกระดาษที่ชุบด้วยอินดิเคเตอร์ผสม จากตารางขวามือ แสดงค่า pH ของของเหลวหรือสารละลายบางชนิดครับ • เริ่มต้นพูด ปรากฏ mascot ข้อความตรงกับเสียงพูด • เมื่อพูด “จากตารางขวามือ” mascot หายไป แสดงตารางมาแทนที่

ความแรงสัมพันธ์ของกรดและเบสความแรงสัมพันธ์ของกรดและเบส กรดแบ่งตามความสามารถในการให้โปรตอนแก่น้ำหรือความแรงของกรด ได้ 2 ชนิด คือ 1. กรดแก่ (strong acid) คือ กรดที่ให้โปรตอนแก้น้ำได้ดี เช่น โดยทั่วไปจึงถือว่ากรดแก่แตกตัวได้ 100% ในสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลายและใช้ลูกศร เพื่อแสดงว่ากรดแก่แตกตัวได้สมบูรณ์ 2. กรดอ่อน (weak acid)คือ กรดที่ให้โปรตอนแก่น้ำได้น้อย เช่น HCI(aq) + H2O(I) H3O+(aq)+ CI—(aq) (ก) กรดแก่แตกตัวให้ไฮโดรเนียมไอออนและคู่เบสอย่างสมบูรณ์ (ข) กรดอ่อนแตกตัวเพียงเล็กน้อย ส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในรูปโมเลกุลที่ไม่แตกตัว CH3COOH(aq) + H2O(I) H3O+(aq) + CH3COOH-(aq) เรามาดูความแรงสัมพันธ์ของกรดและเบสกัน กรดไฮโดรคลอริกและกรดแอซีติก ต่างก็เป็นกรดเบรินสเตด เนื่องจากกรดทั้งสองเป็นตัวให้โปรตอน อย่างไรก็ดี ถ้านำสารละลายของกรดทั้งสองที่มีความเข้มข้นเท่ากันไปวัดสภาพนำไฟฟ้า จะพบว่าสารละลายกรดไฮโดรครอลิกนำไฟฟ้าได้ดี ส่วนสารละลายกรดแอซีติกนำไฟฟ้าได้น้อย ซึ่งแสดงว่าในสารละลายกรดไฮโดรคลอริกมีไอออนบวกและไอออนลบมากกว่าในสารละลายกรดแอซีติก การที่กรดทั้งสองชิดนำฟ้าได้ต่างกันนี้ เป็นผลมาจากการที่กรดให้โปรตอนแก่น้ำเกิดไฮโดรเนียมไอออนและไอออนลบในปริมาณที่ต่างกัน จึงแบ่งกรดตามความสามารถในการให้โปรตอนแก่น้ำหรือความแรงของกรด ได้ 2 ชนิดคือ กรดแก่และกรดอ่อน สำหรับกรดแก่ หรือ strong acid คือกรดที่ให้โปรตอนแก้น้ำได้ดี เช่น (ปรากฏสมการของข้อ 1 ขึ้นมา) ในสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 6 โมล โมเลกุลของกรดไฮโดรคลอริก จะแตกตัว 99.994% เมื่อปฏิกิริยาต่อไปนี้เข้าสู่สมดุล สมดุลนี้ดำเนินไปทางขวาได้มาก โดยทั่วไปจึงถือว่ากรดแก่แตกตัวได้ 100% ในสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลายและใช้ลูกศร เพื่อแสดงว่ากรดแก่แตกตัวได้สมบูรณ์ ส่วนกรดอ่อนหรือ weak acid คือ กรดที่ให้โปรตอนแก่น้ำได้น้อย เช่น (ปรากฏสมการของข้อ 2 ขึ้นมา) ในสารละลาย CH3COOHในปริมาณ 0.10 โมลโมเลกุลของ CH3COOH มีเพียง 1.3% แตกตัวให้โปรตอนแก่น้ำ จากภาพซ้ายมือจะเห็นว่า ในสารละลายน้ำ กรดแก่แตกตัวให้ไฮโดรเนียมไอออนและคู่เบสอย่างสมบูรณ์ แต่ภาพขวามือ แสดงให้เห็นกรดอ่อนแตกตัวเพียงเล็กน้อย ส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในรูปโมเลกุลที่ไม่แตกตัว • เริ่มต้นพูด ปรากฏ mascot กับภาพ ก. เคลื่อนไหว ปรากฏลูกเล็กแตกออกจากลูกใหญ่ ออกมา แล้ววนไปเรื่อยๆ ขณะเสียงพูด • เมื่อพูด “จึงแบ่งกรดตามความสามารถ” ให้ภาพหายไป ปรากฏข้อความข้อ 1 และข้อ 2 ตรงกับเสียงพูด • ปรากฏสมการตามที่กำหนดในเสียง • เมื่อพูด “จากภาพซ้ายมือ” แสดงภาพ ก. • เมื่อพูด “แต่ภาพขวามือ แสดง” แสดงภาพ ข.

Ka = [H3O+][A-] [HA] ความแรงสัมพันธ์ของกรดและเบส ความแตกต่างของความสามารถในการตกตัวของกรดแก่และกรดอ่อนนี้ พิจารณาได้จากค่าคงที่ที่สมดุลของปฏิกิริยาระหว่างกรดและน้ำ เมื่อกรด HA ทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเกิดการแตกตัวดังสมการ ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาระหว่างกรดHA และน้ำเขียนได้ดังนี้ HA(aq) + H2O(I) H3O+(aq) + A-(aq) Kc = [H3O+][A-] [HA][H2O] ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาระหว่างกรดและน้ำนี้เรียกว่า ค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของกรด (acid dissociation equilibrium constant,Ka) Kcx [H2O] = [H3O+][A-] [HA] ความแตกต่างของความสามารถในการตกตัวของกรดแก่และกรดอ่อนนี้ พิจารณาได้จากค่าคงที่ที่สมดุลของปฏิกิริยาระหว่างกรดและน้ำ เมื่อกรด HA ทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเกิดการแตกตัวดังสมการ (ปรากฏสมการบน) และสามารถเขียนค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาระหว่างกรดHA และน้ำ ได้ดังนี้ (ปรากฏสมการแถวที่สอง) เนื่องจากน้ำบริสุทธิ์มีความเข้มข้นสูงและกรดส่วนใหญ่แตกตัวได้น้อย จึงถือได้ว่าความเข้มข้นของน้ำที่ภาวะสมดุลมีค่าคงที่ เขียนสมการได้ดังนี้ (ปรากฏสมการแถวที่สาม) ซึ่งค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาระหว่างกรดและน้ำนี้เรียกว่า ค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของกรด หรือเรียกสั้นๆ ว่า เคเอ สมการเคเอ เขียนได้ดังนี้ (ปรากฏสมการเคเอ) • เริ่มต้นพูด ปรากฏ mascot กับข้อความตรงกับเสียงพูด • ปรากฏสมการตามที่กำหนดในเสียง

ความแรงสัมพันธ์ของกรดและเบสความแรงสัมพันธ์ของกรดและเบส เมื่อกรดแก่ HA ละลายในน้ำ จะทำปฏิกิริยากับน้ำแตกตัวให้ H3O+และ A-ได้ดี เหลือโมเลกุล HA อยู่ในสารละลายน้อยมาก ผลคูณของความเข้มข้นของ H3O+และ A-จึงมีค่ามากกว่าความเข้มข้นของ HA มาก ดังนั้นกรดแก่จึงมี Ka มากกว่า 1 เช่น • ค่า Kaจึงใช้แสดงความแตกต่างระหว่างกรดแก่และกรดอ่อน และใช้บอกความแรงสัมพัทธ์ของกรดชนิดต่างๆ • กรดที่มีค่า Kaสูงกว่าจะมีค่าแรงมากกว่ากรดที่มีค่า Kaต่ำกว่า คลิกดูตัวอย่าง Control navigation zone เสียงบรรยายเทคนิคการนำเสนอ เมื่อกรดแก่ HAละลายในน้ำ จะทำปฏิกิริยากับน้ำแตกตัวให้ H3O+และ A-ได้ดี เหลือโมเลกุล HA อยู่ในสารละลายน้อยมาก ผลคูณของความเข้มข้นของH3O+และ A-จึงมีค่ามากกว่าความเข้มข้นของ HA มาก ดังนั้น กรดแก่จึงมีKaมากกว่า 1 เช่น กรดไฮโดรคลอริกมีค่าKa ประมาณ 1x 106 สำหรับกรดอ่อนทำปฏิกิริยากับน้ำได้น้อย ผลคูณของความเข้มข้นของ H3O+และ A- จึงมีค่าน้อยกว่าความเข้มข้นของ HA ดังนั้น Ka ของกรดอ่อนจึงมีค่าน้อยกว่า 1 เช่น กรดแอซีติก CH3COOHมีค่า Kaเพียง1.8 x 10-5 ดังตัวอย่างตารางค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของกรดแก่ และกรดอ่อนบางชนิดให้โปรตอน 1 ตัว จะเห็นได้ว่าค่า Ka จึงใช้แสดงความแตกต่างระหว่างกรดแก่และกรดอ่อน และใช้บอกความแรงสัมพัทธ์ของกรดชนิดต่างๆ กรดที่มีค่า Ka สูงกว่าจะมีค่าแรงมากกว่ากรดที่มีค่า Ka ต่ำกว่า นักศึกษาคลิกดูตัวอย่างค่า Ka ของกรดอ่อนอาจหาได้จาการวัด pH ของสารละลาย และวิธีคำนวณ • เริ่มต้นพูด ปรากฏ mascot กับย่อหน้าแรก และตารางกรดแก่ • เมื่อพูด “เช่น กรดไฮโดรคลอริก” ปรากฏกรอบเน้นกระพริบที่แถวกรดไฮโดรคลอริก • เมื่อพูด “สำหรับกรดอ่อน” แสดงตารางล่างขึ้น และปรากฏกรอบเน้นกระพริบที่แถวกรดแอซิติก • เมื่อพูด “นักศึกษาคลิกดูตัวอย่าง” แสดงปุ่มคลิก • เมื่อคลิก แสดง PDF เอกสาร หน้า 16

File :…………… ความแรงสัมพันธ์ของกรดและเบส เบสแก่ (Strong base) คือ เบสที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ OH—ได้อย่างสมบูรณ์ เบสแก่จะมีค่า Kbมากกว่า 1 ตัวอย่างของเบสแก่ ได้แก่ ไฮดรอกไซด์ของโลหะแอลคาไล(MOH) H2O 100% เช่น MOH(s)  MOH(aq)  M+(aq) + OH—(aq) ไฮดรอกไซด์ของโลหะแอลคาไลน์เอิร์ทM(OH)2เป็นเบส (ถ้าละลายน้ำจะแตกตัวได้ 100 %) H2O 100 % เช่น MOH2 (s)  MOH2(aq)  M2+ + 2 OH— (aq) ออกไซด์ของโลหะที่ละลายน้ำได้ดี เช่น Li2O,Na2O, K2O และCaO เป็นเบสแก่ Li2O(s) + H2O(I)  2 Li+(aq) + 2 OH—(aq) CaO(s) + H2O(I)  Ca2+(aq) + 2 OH—(aq) มีเนื้อหาต่อในสไลด์ต่อไป เมื่อสักครู่เราเรียนเรื่องของกรดอ่อน กรดแก่กันแล้ว ทีนี้ เรามาดูเรื่องของเบสกันบ้าง เบสแก่ หรือ Strong base คือ เบสที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ OH—ได้อย่างสมบูรณ์ เบสแก่จะมีค่า Kbมากกว่า 1 ตัวอย่างของเบสแก่ ได้แก่ ไฮดรอกไซด์ของโลหะแอลคาไล (MOH) เช่น (ปรากฏสมการแถว 1 ขึ้น)NaOH (caustic soda) , KOH (caustic potash) ไฮดรอกไซด์ของโลหะแอลคาไลน์เอิร์ท M(OH) 2เป็นเบส ถ้าละลายน้ำจะแตกตัวได้ 100 % เช่น (ปรากฏสมการแถว 2 ขึ้น)Mg(OH)2ละลายน้ำได้น้อยมาก, Ca(OH)2ละลายน้ำได้น้อย, Sr(OH)2ละลายน้ำได้ดีและ Ba(OH)2 ละลายน้ำได้ดีออกไซด์ของโลหะที่ละลายน้ำได้ดี เช่น (ปรากฏสมการแถว 3-4 ขึ้นมา)Li2O,Na2O, K2O และ CaO เป็นเบสแก่ ดังตัวอย่าง ส่วนเบสอ่อน หรือ weak base คือ เบสที่แตกตัวได้น้อยในน้ำ การแตกตัวของเบสอ่อนในน้ำอธิบายได้ในทำนองเดียวกับการแตกตัวของกรดอ่อน เมื่อเบส B ละลายในน้ำ จะทำปฏิกิริยากับน้ำดังสมการ (ปรากฏสมการ) ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาระหว่างเบส B และเขียนได้ดังนี้ (ปรากฏสมการ) เนื่องจากน้ำบริสุทธิ์มีความเข้มข้นสูง จึงถือได้ว่าความเข้มข้นของน้ำที่ภาวะสมดุลมีค่าคงที่ ดังนั้น (ปรากฏสมการ) ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยานี้เรียกว่า ค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของเบส ค่า Kb ใช้บอกความแรงสัมพัทธ์ของเบส ตารางที่ 3-7 แสดงค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของเบสอ่อนบางชนิด • เริ่มต้นพูด ปรากฏ mascot ข้อความตรงกับเสียงพูด • เมื่อพูด “ส่วนเบสอ่อน หรือ weak base” เปลี่ยนเป็นข้อความและสมการในหน้าสไลด์ต่อไปมาแทนที่ทั้งหมด

File :…………… ความแรงสัมพันธ์ของกรดและเบส เบสอ่อน (weak base) คือ เบสที่แตกตัวได้น้อยในน้ำ เมื่อเบส B ละลายในน้ำ จะทำปฏิกิริยากับน้ำดังสมการ B(aq) + H2O(I) BH+(aq) + OH—(aq) ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาระหว่างเบส B และเขียนได้ดังนี้Kc = [BH+] [OH—] [B][H2O] เนื่องจากน้ำบริสุทธิ์มีความเข้มข้นสูง จึงถือได้ว่าความเข้มข้นของน้ำที่ภาวะสมดุลมีค่าคงที่ ดังนั้น Kb = Kc x [H2O] = [BH+][ OH—] [B] ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยานี้เรียกว่า ค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของเบส(base dissociation equilibrium constant, Kb) คลิกดูตารางแสดงค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของเบสอ่อนบางชนิด เมื่อสักครู่เราเรียนเรื่องของกรดอ่อน กรดแก่กันแล้ว ทีนี้ เรามาดูเรื่องของเบสกันบ้าง เบสแก่ หรือ Strong base คือ เบสที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ OH—ได้อย่างสมบูรณ์ เบสแก่จะมีค่า Kbมากกว่า 1 ตัวอย่างของเบสแก่ ได้แก่ ไฮดรอกไซด์ของโลหะแอลคาไล (MOH) เช่น NaOH (caustic soda) , KOH (caustic potash) ไฮดรอกไซด์ของโลหะแอลคาไลน์เอิร์ท M(OH) 2เป็นเบส ถ้าละลายน้ำจะแตกตัวได้ 100 % เช่น Mg(OH)2ละลายน้ำได้น้อยมาก, Ca(OH)2ละลายน้ำได้น้อย, Sr(OH)2ละลายน้ำได้ดีและ Ba(OH)2 ละลายน้ำได้ดีออกไซด์ของโลหะที่ละลายน้ำได้ดี เช่น Li2O,Na2O, K2O และ CaO เป็นเบสแก่ ดังตัวอย่าง ส่วนเบสอ่อน หรือ weak base คือ เบสที่แตกตัวได้น้อยในน้ำ การแตกตัวของเบสอ่อนในน้ำอธิบายได้ในทำนองเดียวกับการแตกตัวของกรดอ่อน เมื่อเบส B ละลายในน้ำ จะทำปฏิกิริยากับน้ำดังสมการ (ปรากฏสมการแถว 1 ขึ้น) ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาระหว่างเบส B และเขียนได้ดังนี้ (ปรากฏสมการแถว 2 ขึ้น) เนื่องจากน้ำบริสุทธิ์มีความเข้มข้นสูง จึงถือได้ว่าความเข้มข้นของน้ำที่ภาวะสมดุลมีค่าคงที่ ดังนั้น (ปรากฏสมการแถว 3)ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยานี้เรียกว่า ค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของเบส นักศึกษาสามารถคลิกศึกษาค่า Kb ใช้บอกความแรงสัมพัทธ์ของเบส ได้จากตารางแสดงค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของเบสอ่อนบางชนิด • ปรากฏ mascot ข้อความตรงกับเสียงพูด • เมื่อพูด “นักศึกษาสามารถ” ปรากฏปุ่ม • คลิกปุ่ม ปรากฏ pop table ขึ้นมา

File :…………… ความแรงสัมพันธ์ของกรดและเบส ตารางแสดงค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของเบสอ่อนบางชนิด

File :………….. ความแรงสัมพันธ์ของคู่กรดและเบส กรดไฮโดรคลอริกเป็นกรดแก่ให้โปรตอนแก่น้ำได้ดี ปฏิกิริยาย้อนกลับจึงเกิดขึ้นได้น้อยมาก ดังนั้น คลอไรด์ไอออน ซึ่งเป็นคู่เบสของกรดไฮโดรคลอริกจึงเป็นเบสที่อ่อนมาก จนอาจถือได้ว่าไม่มีสมบัติเป็นเบส • ดังตัวอย่างสมการนี้ HLac(aq) + H2O(I) H3O+(aq) + CI—(aq) • กรดแก่ เบสที่อ่อนมาก • พิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างความแรงของแอมโมเนียมไอออน (NH4+) และคู่เบสแอมโมเนีย (NH3) • NH4+(aq) + H2O(I) H3O+(aq) + NH3(aq) • กรดอ่อน เบสที่ดี • กรดที่มีความแรงมาก คู่เบสจะยิ่งอ่อนมาก • เบสที่มีความแรงมาก คู่กรดจะยิ่งอ่อนมาก แผนภาพเปรียบเทียบคามแรงของคู่กรดเบส กรดไฮโดรคลอริกเป็นกรดแก่ให้โปรตอนแก่น้ำได้ดี ปฏิกิริยาย้อนกลับจึงเกิดขึ้นได้น้อยมาก ดังนั้นคลอไรด์ไอออนซึ่งเป็นคู่เบสของกรดไฮโดรคลอริกจึงเป็นเบสที่อ่อนมาก จนอาจถือได้ว่าไม่มีสมบัติเป็นเบส (ปรากฏสมการแถว 1) ดังตัวอย่างสมการนี้ พิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างความแรงของแอมโมเนียมไอออนและคู่เบสแอมโมเนีย (ปรากฏสมการแถว 2 พร้อมภาพ) แอมโมเนียมไอออนเป็นกรดอ่อน เป็นกรดอ่อน จะเห็น Ka = 5.6 x 10-10ให้โปรตอนให้น้อย ปฏิกิริยาย้อนกลับจึงเกิดขึ้นได้ดี นั้นคือแอมโมเนียเป็นเบสที่ดี จากตัวอย่างทั้งสองสรุปได้ว่า กรดที่มีความแรงมาก คู่เบสจะยิ่งอ่อนมาก ส่วนเบสที่มีความแรงมาก คู่กรดจะยิ่งอ่อนมาก ดังแสดงแผนภาพเปรียบเทียบคามแรงของคู่กรดเบส • ปรากฏ mascot ข้อความตรงกับเสียงพูด • เมื่อพูด “และคู่เบสแอมโมเนีย” mascot หายไป ปรากฏภาพเคลื่อนไหวให้แถบสีด้านซ้ายไล่แดงอ่อนจากบนลงล่างเป็นแดงเข้ม และแถบสีด้านขวาไล่น้ำเงินอ่อนจากล่างขึ้นบนเป็นน้ำเงินแก่

File :…………. ผลการปรับระดับความแรงโดยน้ำ • เมื่อละลายในน้ำ กรดแก่ทุกชนิดที่มีความแรงมากกว่า H3O+ จะแตกตัวให้โปรตอนแก่น้ำได้อย่างสมบูรณ์ เกิดเป็น H3O+ • ดังนั้น กรดแก่ทุกชนิดจึงเสมือนกับมีความแรงเท่ากันโดยไม่ขึ้นกับ Ka ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ผลการปรับระดับความแรง(leveling effect) โดยน้ำ • น้ำเป็นตัวทำละลายที่มีผลทำให้ระดับความแรงของกรดแก่ทุกชนิดเท่ากัน (leveling solvent) • ถ้าใช้ตัวทำลายอื่นที่รับโปรตอนจากกรดแก่ได้ไม่ดีเท่าน้ำ กรดแก่ต่างๆ จะมีความแรงไม่เท่ากัน • ตัวทำละลายที่มีผลให้ระดับความแรงของกรดแก่แตกต่าง (differentiating solvent) ผลการปรับระดับความแรงโดยน้ำ สรุปได้ว่า เมื่อละลายในน้ำ กรดแก่ทุกชนิดที่มีความแรงมากกว่า H3O+ จะแตกตัวให้โปรตอนแก่น้ำได้อย่างสมบูรณ์ เกิดเป็น H3O+ดังนั้นกรดแก่ทุกชนิด จึงเสมือนกับมีความแรงเท่ากันโดยไม่ขึ้นกับ Ka ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ผลการปรับระดับความแรงโดยน้ำ นั่นคือ น้ำเป็นตัวทำละลายที่มีผลทำให้ระดับความแรงของกรดแก่ทุกชนิดเท่ากันถ้าใช้ตัวทำลายอื่นที่รับโปรตอนจากกรดแก่ได้ไม่ดีเท่าน้ำ กรดแก่ต่างๆ จะมีความแรงไม่เท่ากัน เช่น เมื่อใช้กรดแอซีติกล้วนเป็นตัวละลายแทนน้ำ HCIO4(Ka = 1 x 106) ถึง 5,000 เท่า กรดแอซีติกล้วนจึงเป็นตัวทำละลายที่มีผลให้ระดับความแรงของกรดแก่แตกต่าง เรียกว่า differentiating solvent • เริ่มพูด แสดงภาพจริงแล้วแสดงภาพเคลื่อนไหววงสีขาววิ่งไปจับสีแดง วนไปเรื่อยๆ • ปรากฏข้อความ bullet ตรงกับเสียงพูด

File :…………. การเปรียบเทียบความแรงของกรด ในการเปรียบความแรงของกรด จะแบ่งกรดออกเป็น 2 กลุ่ม คือ ก. กรดไฮโดร (hydro acid) ประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจน และอะตอมของโลหะอื่นอีก 1 ชนิดมีสูตรHm A เมื่อ A คืออะตอมของโลหะ ตัวอย่างของกรดไฮโดร ได้แก่ HCI, H2S สูตรโครงสร้างระหว่างอะตอม H และ A เป็น H – A ถ้า H+หลุดง่าย กรดนั้นจัดว่าเป็นกรดแก่ • ปัจจัยที่มีผลต่อความแรงของกรด HA ได้แก่ สภาพมีขั้ว (bond polarity) และมีความแข็งแรง (bond strength) ของพันธะ H – A • เมื่อ HA ให้โปรตอนแก่น้ำจะเกิดการสลาพันธะ H – A ให้ H+และ A—การสลายพันธะดังกล่าวจะเพิ่มขึ้น เมื่ออิเล็กโทรเน-กาติวิตีของ A เพิ่มขึ้น • ความแรงของกรด HA จะมากน้อยเพียงใดขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของพันธะ H - A ซึ่งพิจารณาได้จากพลังงานสลายพันธะ(พลังงานที่ต้องใช้ทำให้ HA แตกตัวเป็น H อะตอม และ A อะตอมถ้าพลังงานสลายพันธะน้อย กรดจะมีความแรงมาก มีเนื้อหาต่อในสไลด์ถัดไป ในการเปรียบความแรงของกรด จะแบ่งกรดออกเป็น 2 กลุ่ม คือ กรดไฮโดร และกลุ่มกรดออกซี เรามาดูกลุ่มแรกกันก่อน นั่นก็คือ กรดไฮโดร เป็นกรดที่ประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจน และอะตอมของโลหะอื่นอีก 1 ชนิดมีสูตรHm Aเมื่อ A คือ อะตอมของโลหะ ตัวอย่างของกรดไฮโดร ได้แก่ HCI, H2S สูตรโครงสร้างระหว่างอะตอม H และX เป็น H-A ถ้า H- หลุดง่าย กรดนั้นจัดว่าเป็นกรดแก่ ปัจจัยที่มีผลต่อความแรงของกรด HA ได้แก่ สภาพมีขั้ว และมีความแข็งแรงของพันธะ H – A เมื่อ HA ให้โปรตอนแก่น้ำจะเกิดการสลาพันธะ H – A ให้ H+และ A—การสลายพันธะดังกล่าวจะเพิ่มขึ้น เมื่ออิเล็กโทรเนกาติวิตีของ A เพิ่มขึ้น ความแรงของกรด HA จะมากน้อยเพียงใดขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของพันธะ H - A ซึ่งพิจารณาได้จากพลังงานสลายพันธะ(พลังงานที่ต้องใช้ทำให้HA แตกตัวเป็น H อะตอม และ A อะตอม ถ้าพลังงานสลายพันธะน้อย กรดจะมีความแรงมาก สำหรับกรด HA ของธาตุในหมู่เดียวกันของตารางธาตุ ความแข็งแรงของพันธะ H - A เป็นปัจจัยที่มีผลต่อสภาพกรดมากที่สุด โดยความแข็งแรงของพันธะ H - A จะลดลงเมื่อขนาดอะตอมของ A เพิ่มขึ้นดังนั้น สภาพกรดจึงเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง เช่นกรดไฮโดรเฮลิก HA ขนาดของ A อะตอมเพิ่มขึ้นจาก F ไป I ดังนั้นความแข็งแรงของพันธะจะลดลงและสภาพกรดเพิ่มขึ้นจาก HF ไป HI โดย HF เป็นกรดอ่อน ในขณะที่ HCI , HBr และHI เป็นกรดแก่ที่มีความแรงขึ้นตามลำดับ ดังตาราง • เริ่มพูด แสดง mascot และข้อความตรงกับเสียงพูด • แสดงภาพเคลื่อนไหว เฟดภาพขึ้นบน ไปเรื่อยๆ ขณะเสียงพูด • เมื่อพูด “สำหรับกรด HA ของธาตุ” เฟดข้อความเดิมออก แทนที่ด้วยข้อความและตารางในสไลด์ถัดไป

File :…………. การเปรียบเทียบความแรงของกรด ในการเปรียบความแรงของกรด จะแบ่งกรดออกเป็น 2 กลุ่ม คือ ก. กรดไฮโดร (hydro acid) ประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจน และอะตอมของโลหะอื่นอีก 1 ชนิดมีสูตรHm A เมื่อ A คืออะตอมของโลหะ ตัวอย่างของกรดไฮโดร ได้แก่ HCI, H2S สูตรโครงสร้างระหว่างอะตอม H และ A เป็น H – A ถ้า H+หลุดง่าย กรดนั้นจัดว่าเป็นกรดแก่ • สำหรับกรด HA ของธาตุในหมู่เดียวกันของตารางธาตุ ความแข็งแรงของพันธะ H - A เป็นปัจจัยที่มีผลต่อสภาพกรดมากที่สุด โดยความแข็งแรงของพันธะ H - A จะลดลงเมื่อขนาดอะตอมของ A เพิ่มขึ้น ดังนั้น สภาพกรดจึงเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง ในทำนองเดียวกัน ความแรงของ H2O < H2S < H2Se < H2Te ในการเปรียบความแรงของกรด จะแบ่งกรดออกเป็น 2 กลุ่ม คือ กรดไฮโดร และกลุ่มกรดออกซี เรามาดูกลุ่มแรกกันก่อน นั่นก็คือ กรดไฮโดร เป็นกรดที่ประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจน และอะตอมของโลหะอื่นอีก 1 ชนิดมีสูตรHm Aเมื่อ A คือ อะตอมของโลหะ ตัวอย่างของกรดไฮโดร ได้แก่ HCI, H2S สูตรโครงสร้างระหว่างอะตอม H และX เป็น H-A ถ้า H- หลุดง่าย กรดนั้นจัดว่าเป็นกรดแก่ ปัจจัยที่มีผลต่อความแรงของกรด HA ได้แก่ สภาพมีขั้ว และมีความแข็งแรงของพันธะ H – A เมื่อ HA ให้โปรตอนแก่น้ำจะเกิดการสลาพันธะ H – A ให้ H+และ A—การสลายพันธะดังกล่าวจะเพิ่มขึ้น เมื่ออิเล็กโทรเนกาติวิตีของ A เพิ่มขึ้น ความแรงของกรด HA จะมากน้อยเพียงใดขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของพันธะ H - A ซึ่งพิจารณาได้จากพลังงานสลายพันธะ(พลังงานที่ต้องใช้ทำให้HA แตกตัวเป็น H อะตอม และ A อะตอม ถ้าพลังงานสลายพันธะน้อย กรดจะมีความแรงมาก สำหรับกรด HA ของธาตุในหมู่เดียวกันของตารางธาตุ ความแข็งแรงของพันธะ H - A เป็นปัจจัยที่มีผลต่อสภาพกรดมากที่สุด โดยความแข็งแรงของพันธะ H - A จะลดลงเมื่อขนาดอะตอมของ A เพิ่มขึ้นดังนั้น สภาพกรดจึงเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง เช่นกรดไฮโดรเฮลิก HA ขนาดของ A อะตอมเพิ่มขึ้นจาก F ไป I ดังนั้นความแข็งแรงของพันธะจะลดลงและสภาพกรดเพิ่มขึ้นจาก HF ไป HI โดย HF เป็นกรดอ่อน ในขณะที่ HCI , HBr และHI เป็นกรดแก่ที่มีความแรงขึ้นตามลำดับ ดังตาราง • เมื่อพูด “สำหรับกรด HA ของธาตุ” ปรากฏข้อความ • เมื่อพูด “เช่นกรดไฮโดรเฮลิก HA” แสดงตารางเฟดไล่ทีละแถวขึ้นมา

File :slide18 การเปรียบเทียบความแรงของกรด • สำหรับกรด HA ของธาตุในคาบเดียวกันของตารางธาตุ ความแรงของกรด HA ของธาตุในคาบเดียวกันของตารางธาตุในคาบเดียวกันของตารางธาตุเพิ่มขึ้นเมื่ออิเล็กโทรเนกาติวิตีของ A เพิ่มขึ้น • ความแข็งแรงของพันธะลดลง ความแข็งแรงของกรดเพิ่มขึ้น ความแรงของกรดเพิ่มขึ้น EN ของ A เพิ่มขึ้น ความแรงของกรด HA เพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาของตารางธาตุ เนื่องจากอิเล็กโทรเนกาติวิตีของ A เพิ่มขึ้นและเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง เนื่องจากความแข็งแรงของพันธะ H- A ลดลง Control navigation zone เสียงบรรยายเทคนิคการนำเสนอ สำหรับกรด HAของธาตุใรคาบเดียวกันของตารางธาตุ ความแข็งแรงของพันธะ H- Aต่างกันไม่มากนักสภาพมีขั้วของพันธะ H-Aจึงเป็นปัจจัยที่มีผลต่อความแรงของกรดมากที่สุด ความแรงของกรดHA ของธาตุในคาบเดียวกันของตารางธาตุในคาบเดียวกันของตารางธาตุเพิ่มขึ้น เมื่ออิเล็กโทรเนกาติวิตีของ A เพิ่มขึ้น เช่นความแรงของ HA ของธาตุในคาบที่สองของตารางธาตุ CH4 < แอมโมเนีย < H2O < HF พันธะ C- H เป็นพันธะที่ไม่มีขั้ว ดังนั้นมีเทน (CH4) จะไม่สามารถแตกตัวให้ H3O+ ได้ พันธะ N_Hเป็นพันธะที่มีขั้วน้อย แอมโมเนีย (NH3) จึงแตกตัวให้ H3O+ ได้น้อยมากจนตัดทิ้งได้ ส่วนพันธะ O-HและH-F เป็นพันธะมีขั้ว น้ำและกรดไฮโดรฟลูออริกจึงมีความแรงของกรดมากขึ้น จากตารางจะเห็นว่า ความแรงของกรด HA เพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาของตารางธาตุ เนื่องจากอิเล็กโทรเนกาติวิตีของ A เพิ่มขึ้นและเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง เนื่องจากความแข็งแรงของพันธะ H- A ลดลง • เริ่มพูด แสดง bullet บนขึ้นมา • เมื่อพูด “พันธะ C- H เป็นพันธะ” ปรากฏตารางขึ้นมาทีละแถว • เมื่อพูด “จากตารางจะเห็นว่า” แสดงตารางด้านล่างเฟดตามแนวลูกศรขึ้นมา พร้อมกับข้อความใต้ภาพขึ้นมา

Y O H + H2O H3O+ + Y O— File :slide20 การเปรียบเทียบความแรงของกรด • สำหรับกรดออกซี (oxyacids)คือ กรดที่ประกอบด้วยธาตุ 3 ชนิด คือไฮโดรเจน ออกซิเจน และธาตุอื่นอีก 1 ชนิด ซึ่งทำหน้าที่เป็นอะตอมกลาง Y กรดคาร์บอนิก (H2CO3) กรดไนทริก (HNO3) กรดซัลฟิวริก (H2SO4) กรดไฮโปคลอรัส (HCIO) กรดออกซีแตกตัวโดยการสลายพันธะ O-H ปัจจัยที่ทำให้ความแข็งแรงของพันธะ O-H ลดลง หรือสภาพมีขั้วเพิ่มขึ้น ได้แก่ อิเล็กโทรเนติวตีและเลขออกซิเดนชันของ Y ในสมการ สำหรับกรดออกซี คือ (ปรากฏภาพ 4 เคลื่อนไหวขึ้นมา) กรดที่ประกอบด้วยธาตุ 3 ชนิด คือ ไฮโดรเจน ออกซิเจน และธาตุอื่นอีก 1 ชนิด ซึ่งทำหน้าที่เป็นอะตอมกลาง Y เช่น H2CO3, HNO3, H2SO4,HCIO,…. มีสูตรทั่วไปเป็น HnYOmเมื่อ Y คือ อะตอมของโลหะ เช่น C, N, S, CI, …. และ n, m คือ เลขจำนวนเต็ม Y อะตอมจะเกิดพันธะกับหมู่ไฮโดรดรอกซิล หรือ OH อย่างน้อย 1 เสมอ นอกจากนั้น อาจจะเกิดพันธะกับออกซิเจนอะตอมอีก 1, 2 หรือ 3 อะตอม กรดออกซีแตกตัวโดยการสลายพันธะ O-H ดังนั้น ปัจจัยใดที่ทำให้ความแข็งแรงของพันธะระหว่างออกซิเจนกับไฮโดรเจนลดลง หรือ สภาพมีขั้วเพิ่มขึ้น จะทำให้ความแรงของกรดเพิ่มขึ้น โดยมีปัจจัย ได้แก่ อิเล็กโทรเนติวตีและเลขออกซิเดนชันของ Y ในสมการ ต่อไปนี้ (ปรากฏสมการ) สำหรับกรดออกซีที่มีจำนวนหมู่ OH เท่ากันและจำนวน O อะตอมเท่ากัน ความแรงของกรดจะเพิ่มขึ้นเมื่ออิเล็กโทรเนกาติวิต้ของ Y เพิ่มขึ้น เช่น ความแรงของกรดไฮโปเฮลัส ซึ่ง HOYเมื่อ Y = CI, Br หรือ I จะเพิ่มขึ้นเมื่ออิเล็กโทรเนกาติวิตีของเฮโลเจนเพิ่มขึ้น เมื่อ อิเล็กโทรเนติกาติวิตีของเฮโลเจนเพิ่มขึ้น อิเล็กตรอนจากพันธะ O- H จะถูกดึงดูดเข้าสู่เฮโลเจนเพิ่ขึ้น ทำให้พันธะ O-H อ่อนลงและสภาพมีขั้วเพิ่มขึ้น เกิดการถ่ายโอนโปรตอนให้แก่น้ำ ซึ่งเป็นตัวทำละลายได้ง่ายขึ้น ความแรงของกรดเพิ่มขึ้น • เริ่มพูด แสดง bullet บน ขึ้นมา+mascot • เมื่อพูด “เช่น H2CO3, HNO3” ปรากฏ ภาพไล่จากซ้ายไปขวาทีละภาพขึ้นมา • เมื่อพูด “ดังนั้น ปัจจัยใดที่ทำให้” mascot หายไป แสดงสมการขึ้นมา • เมื่อพูด “สำหรับกรดออกซีที่มีจำนวน” เฟดข้อความและสมการใหม่ในสไลด์ถัดไปมาแทนที่ทั้งหมด

Y O H + H2O H3O+ + Y O— File :slide20 การเปรียบเทียบความแรงของกรด • สำหรับกรดออกซี (oxyacids)ที่มีจำนวนหมู่ OH เท่ากันและจำนวน O อะตอมเท่ากัน ความแรงของกรดจะเพิ่มขึ้นเมื่ออิเล็กโทรเนกาติวิต้ของ Y เพิ่มขึ้น ความแรงของกรด HCIO > HBrO > HIO สำหรับกรดออกซี คือ (ปรากฏภาพ 4 เคลื่อนไหวขึ้นมา) กรดที่ประกอบด้วยธาตุ 3 ชนิด คือ ไฮโดรเจน ออกซิเจน และธาตุอื่นอีก 1 ชนิด ซึ่งทำหน้าที่เป็นอะตอมกลาง Y เช่น H2CO3, HNO3, H2SO4,HCIO,…. มีสูตรทั่วไปเป็น HnYOmเมื่อ Y คือ อะตอมของโลหะ เช่น C, N, S, CI, …. และ n, m คือ เลขจำนวนเต็ม Y อะตอมจะเกิดพันธะกับหมู่ไฮโดรดรอกซิล หรือ OH อย่างน้อย 1 เสมอ นอกจากนั้น อาจจะเกิดพันธะกับออกซิเจนอะตอมอีก 1, 2 หรือ 3 อะตอม กรดออกซีแตกตัวโดยการสลายพันธะ O-H ดังนั้น ปัจจัยใดที่ทำให้ความแข็งแรงของพันธะระหว่างออกซิเจนกับไฮโดรเจนลดลง หรือ สภาพมีขั้วเพิ่มขึ้น จะทำให้ความแรงของกรดเพิ่มขึ้น โดยมีปัจจัย ได้แก่ อิเล็กโทรเนติวตีและเลขออกซิเดนชันของ Y ในสมการ ต่อไปนี้ (ปรากฏสมการ) สำหรับกรดออกซีที่มีจำนวนหมู่ OH เท่ากันและจำนวน O อะตอมเท่ากัน ความแรงของกรดจะเพิ่มขึ้นเมื่ออิเล็กโทรเนกาติวิต้ของ Y เพิ่มขึ้น เช่น ความแรงของกรดไฮโปเฮลัส ซึ่ง HOYเมื่อ Y = CI, Br หรือ I จะเพิ่มขึ้นเมื่ออิเล็กโทรเนกาติวิตีของเฮโลเจนเพิ่มขึ้น เมื่ออิเล็กโทรเนติกาติวิตีของเฮโลเจนเพิ่มขึ้น อิเล็กตรอนจากพันธะ O- H จะถูกดึงดูดเข้าสู่เฮโลเจนเพิ่ขึ้น ทำให้พันธะ O-H อ่อนลงและสภาพมีขั้วเพิ่มขึ้น เกิดการถ่ายโอนโปรตอนให้แก่น้ำ ซึ่งเป็นตัวทำละลายได้ง่ายขึ้น ความแรงของกรดเพิ่มขึ้น • เริ่มพูด แสดงข้อความขึ้นมา • เมื่อพูด “เมื่ออิเล็กโทรเนติกาติวิตีของเฮโลเจนเพิ่มขึ้น” ปรากฏ ตารางแสดงทีละแถว

File :slide20 การเปรียบเทียบความแรงของกรด • สำหรับกรดออกซีที่มี Y อะตอมชนิดเดียวกัน แต่มีจำนวนอะตอมของออกซิเจนต่างกัน ความแรงของกรดเพิ่มขึ้นเมื่อเลขออกซเดชันของ Y เพิ่มขึ้น HCIO < HCIO2 < HCIO3 < HCIO4 • ปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อความแรงของกรดออกซี คือ เสถียรภาพสัมพันธ์ของไอออนลบที่เกิดขึ้นจากการแตกตัวของกรด (CIOm—) CIOm— จะเสถียรขึ้นเมื่อจำนวนของออกซิเจนเพิ่มขึ้นตามลำดับ ดังนี้ เสถีรภาพ CIO— < CIO2— < CIO3— < CIO4— ชื่อไอออน ไฮโปคลอไรด์ไอออน คลอไรต์ไอออน คลอเรตไอออน เปอร์คลอเรตไอออน (hypochlorite ion) (chlorite ion) (chlorate ion) (perchlorate ion) Control navigation zone เสียงบรรยายเทคนิคการนำเสนอ สำหรับกรดออกซีที่มี Y อะตอมชนิดเดียวกัน แต่มีจำนวนอะตอมของออกซิเจนต่างกัน ความแรงของกรดเพิ่มขึ้นเมื่อเลขออกซเดชันของ Y เพิ่มขึ้น หรือจำนวนออกซิเจนอะตอมเพิ่มขึ้นเช่น ความแรงของกรดออกซีของ CI เมื่อจำนวนของ O ใน HCIOmเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่ดึงดูดเข้าสู่ O อะตอม EN สูงกว่าจะเพิ่มขึ้น CI อะตอมจึงมีประจุบวกมากขึ้นเมื่อเลขออกซิเดชั่นเพิ่มขึ้น และดูดอิเล็กตรอนจากพันธะ O-H ได้ดีขึ้น ทำให้พันธะ O-H แข็งแรงน้อยลงและสภาพมีขั้วเพิ่มขึ้น จึงเกิดการถ่ายโอนโปรตอนให้แก่น้ำได้ดี อีกปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อความแรงของกรดออกซี ก็คือ เสถียรภาพสัมพันธ์ของไอออนลบที่เกิดขึ้นจากการแตกตัวของกรด (CIOm—) CIOm—จะเสถียรขึ้นเมื่อจำนวนของออกซิเจนเพิ่มขึ้นตามลำดับ ดังนี้ จะเห็นว่าเมื่อเสถีรภาพของไอออนลบเพิ่มขึ้น กรดจะมีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกตัวมากขึ้น ความแรงของกรดจึงเพิ่มขึ้น ในทำนองเดียวกัน ก็อธิบายได้ว่าเหตุใดกรดซัลฟิวริก (H2SO4) จึงเป็นกรดที่แก่กว่ากรดซัลฟิวรัส (H2SO3) • เริ่มพูด แสดงข้อความขึ้นมา • เมื่อพูด ” เช่น ความแรงของกรดออกซี” ปรากฏตารางแสดงทีละแถว • เมื่อพูด “อีกปัจจัยหนึ่งที่มีผล” แสดง bullet ล่าง • เมื่อพูด “คือ เสถียรภาพสัมพันธ์” ปรากฏสมการทั้งแถวไล่จากซ้ายไปขวา

การเปรียบเทียบความแรงของเบสการเปรียบเทียบความแรงของเบส ในการเปรียบเทียบความแรงของเบส จะต้องเปรียบเทียบในกลุ่มเบสที่มีความคล้ายกัน เช่น อยู่ในรูปโมเลกุลหรืออยู่ในรูปไอออนเหมือนกัน แล้วเปรียบเทียบความแรงของเบสในแต่ละกลุ่ม ก. พิจารณาจากคู่กรด – เบส ข. พิจารณาจากความหนาแน่นของประจุ ค. เบสที่มีความหนาแน่นของประจุลบเท่า ๆ กัน คลิกหัวข้อเพื่อดูตัวอย่าง มาดูการเปรียบเทียบความแรงของเบสกันบ้าง ในการเปรียบเทียบความแรงของเบส จะต้องเปรียบเทียบในกลุ่มเบสที่มีความคล้ายกัน เช่น อยู่ในรูปโมเลกุลหรืออยู่ในรูปไอออนเหมือนกัน แล้วเปรียบเทียบความแรงของเบสในแต่ละกลุ่ม ในที่นี้ มีสองกลุ่มด้วยกันคือ พิจารณาจากคู่กรด – เบส และกลุ่มที่สองเป็นการพิจารณาจากความหนาแน่นของประจุ เวลาเปรียบเทียบความแรงของเบสที่มีประจุลบให้ดูที่มีความหนาแน่นของประจุลบของเบสนั้น เบสที่มีความหนาแน่นของประจุลบมากจะเป็นเบสที่แก่กว่า และ สำหรับเบสที่มีความหนาแน่นของประจุลบเท่าๆ กัน เบสที่ประกอบด้วยอะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูงจะเป็นเบสที่อ่อนกว่า นักศึกษาสามารถคลิกดูตัวอย่างการเปรียบเทียบเพื่อความเข้าใจมากขึ้น เสียงในกลุ่ม ก......มาดูกลุ่มแรกกันก่อนครับ เป็นการพิจารณาจากคู่กรด – เบส คือ คู่เบสของกรดแก่ จะเป็นเบสอ่อน และคู่เบสของกรดอ่อน จะเป็นเบสแก่ ดังตัวอย่างคู่กรดเบส ชุดที่ 1 และชุดที่สองที่แสดงอยู่นี้ เสียงในกลุ่ม ข.... การเปรียบเทียบความแรงของเบส โดยพิจารณาจากความหนาแน่นของประจุ เสียงในปุ่ม 3.... ตัวอย่างการเปรียบเทียบความแรงเบส NH-2, OH- และ F- สำหรับเบสที่มีความหนาแน่นของประจุลบเท่า ๆ กัน • เริ่มพูด แสดง mascot และข้อความ • ปรากฏปุ่มตรงกับเสียงพูด • เมื่อคลิก แสดง pop text ขึ้นมาดังในสไลด์ถัดไป

ความแรงของกรด ความแรงของเบส ความแรงของกรด ความแรงของเบส ก. ตัวอย่างพิจารณาจากคู่กรด – เบส เช่น คู่กรด – เบส ชุดที่ 1 คู่กรด – เบส ชุดที่ 2 คู่กรด คู่เบส H3SbO4 H2SbO—4 H3AsO4 H2AsO—4 H3PO4 H2PO—4 คู่กรด คู่เบส HF F— HCI CI— HBr Br— HBr เป็นกรดที่แรงกว่า HF  Br เป็นเบสที่อ่อนกว่า F— หรือ HF เป็นกรดที่อ่อนกว่า HBr  F—เป็นเบสที่แรงกว่า Br— H3PO4 เป็นกรดที่แรงกว่า H3SbO4  H3PO4 เป็นเบสที่อ่อนกว่า H2SbO—4 หรือ H3SbO4 เป็นกรดที่อ่อนกว่า H3PO4  H2PO—4เป็นเบสที่แรงกว่า H2PO—4 ข. ตัวอย่างการเปรียบเทียบความแรงของเบส โดยพิจารณาจากความหนาแน่นของประจุ 1) เปรียบเทียบความแรงของเบสระหว่าง O2-และ S2- (อะตอม O และ S อยู่ในหมู่เดียวกัน) 2) เปรียบเทียบความแรงของเบสระหว่าง N3—, O2-และ F— (อะตอม N,O,F อยู่ในคาบเดียวกัน) รัศมีของไอออน O2- < S2-  ความหนาแน่นของประจุลบ O2- > S2  ความแรงของเบส O2- > S2  3) เปรียบเทียบความแรงของเบสระหว่าง N3- , NH2- และ NH-2 รัศมีของอะตอม N,O,F ต่างกันไม่มากเพราะอยู่ในคาบเดียวกัน  ความหนาแน่นของประจุลบ N3— > O2- > F—  ความแรงของเบส N3— > O2- > F—  ค. ตัวอย่างการเปรียบเทียบความแรงเบส NH-2, OH- และ F- สำหรับเบสที่มีความหนาแน่นของประจุลบเท่าๆ กัน • รัศมีของไอออน N3-< NH2- < NH-2 • ความหนาแน่นของประจุลบ N3-> NH2- > NH-2 • ความแรงของเบส N3-> NH2- > NH-2  • ถ้ารัศมีของ NH-2OH- และ F- เท่าๆกัน • ความหนาแน่นของประจุลบ NH-2, OH- และ F- มีค่าเท่าๆ กัน • แต่อิเล็กโตรเนกาติวิตี N < O < F •  ความแรงของเบส NH-2 > OH > F

HA(aq) + H2O(I)  H3O+(aq) + A-(aq) การคำนวณ pH ของกรดแก่และเบสแก่ กรดแก่มีทั้งชนิดที่แตกตัวให้โปรตอนได้หนึ่งตัวต่อหนึ่งโมเลกุลซึ่งเรียกว่า กรดหนึ่งโปรตอน (monoprotic acid)เช่น HCIO4, HCI, HBr, HI, HNO3 และชนิดที่แตกตัวให้โปรตอนได้สองตัวต่อหนึ่งโมเลกุล ซึ่งรียกว่า กรดสองโปรตอน (diprotic acid) เช่น H2SO4 HA(aq) + H2O(I)  H3O+(aq) + A-(aq) ความเข้มข้นเริ่มต้น (M) Ca 0.00 0.00 ความเข้มข้นที่เปลี่ยนแปลง (M) — Ca + Ca + Ca ความเข้มข้นสุดท้าย (M) 0.00 Ca Ca • เบสแก่พวกไฮดรอกไซด์ของโลหะแอลคาไล เช่น NaOH แตกตัวได้ 100 % ในสารละลายในน้ำ ดังนั้น สารละลาย NaOH 0.10 M จึงประกอบด้วย Na+ 0.10 M และ OH- 0.10 M pH ของสารละลาย NaOH0.10 M จึงคำนวณได้จากความเข้มข้นของ OH- • เบสแก่ไฮดรอกไซด์ของโลหะแอลคาไลน์เอิร์ท เช่น Ba(OH)2จะแตกตัวได้ 100 % ในสารละลายในน้ำให้ OH- ซึ่งมีความเข้มข้นเป็นสองเท่าของความเข้มข้นเริ่มต้นของ Ba(OH)2 คลิกดูตัวอย่าง กรดแก่มีทั้งชนิดที่แตกตัวให้โปรตอนได้หนึ่งตัวต่อหนึ่งโมเลกุลซึ่งเรียกว่า กรดหนึ่งโปรตอน เช่น HCIO4, HCI, HBr, HI, HNO3และชนิดที่แตกตัวให้โปรตอนได้สองตัวต่อหนึ่งโมเลกุลซึ่งรียกว่า กรดสองโปรตอน เช่น H2SO4เนื่องจากกรดหนึ่งโปรตอนตอนแตกตัวในน้ำได้ 100 % ความเข้มข้นของ H3O+และ A- ในสารละลายกรดแก่ HA จึงเท่ากับความเข้มข้นเริ่มต้นของกรด และความเข้มข้นของ HA ที่ไม่แตกตัวจึงเป็นศูนย์ ดังนั้น pH ของสารละลายกรดแก่หนึ่งโปรตีนจึงคำนวณได้ง่ายจากความเข้มข้นเริ่มต้นของกรดแก่ สำหรับการคำนวณ pH ของกรดแก่สองโปรตอน เช่น H2SO4 จะยุ่งยากกว่าเนื่องจาก H2SO4 แตกตัว 100 % ให้ H3O+ และ HSO4— แต่ HSO4—แตกตัวให้ H3O+ และ SO42-ได้น้อยกว่า 100 % สำหรับเบสแก่พวกไฮดรอกไซด์ของโลหะแอลคาไล เช่น NaOH แตกตัวได้ 100 % ในสารละลายในน้ำ ดังนั้นสารละลาย NaOH 0.10 M จึงประกอบด้วย Na+ 0.10 Mและ OH- 0.10 MpH ของสารละลาย NaOH0.10 M จึงคำนวณได้จากความเข้มข้นของ OH- ส่วนเบสแก่ไฮดรอกไซด์ของโลหะแอลคาไลน์เอิร์ท เช่น Ba(OH)2จะแตกตัวได้ 100 % ในสารละลายในน้ำให้ OH- ซึ่งมีความเข้มข้นเป็ฯสองเท่าของความเข้มข้นเริ่มต้นของ Ba(OH)2 • เริ่มพูด แสดง mascot และข้อความ • เมื่อพูด “เนื่องจากกรดหนึ่งโปรตอน” แสดงตารางเฟดทีละแถว • เมื่อพูด “สำหรับเบสแก่พวก” ปรากฏ bullet ตรงกับเสียงพูด • พูดจบ ปรากฏปุ่ม • เมื่อคลิก ปรากฏPDF หน้า 28

สารละลายกรดอ่อน HA ในน้ำเกิดภาวะสมดุลดังสมการ การคำนวณ pH ของสารละลายกรดอ่อน HA(aq) + H2O(I) H3O+(aq) + A-(aq) สารละลายกรดอ่อน HA ในน้ำเกิดภาวะสมดุล ดังสมการ 2H2O H3O+(aq) + OH-(aq) Kw = 1.0 x 10-14 นอกจากนี้ H3O+ ยังอาจเกิดจากการแตกตัวของน้ำ H3O+ในสารละลายกรด HA จึงเกิดจากการแตกตัวของกรดและการแตกตัวของน้ำ [H3O+] = [H3O+]HA + [H3O+]H20 สำหรับการคำนวณ pH ของสารละลายกรดอ่อน กรดอ่อนแตกตัวให้ (H3O+ ได้น้อย ดังนั้น สารละลายของกรดอ่อน HA ในน้ำจึงประกอบด้วยกรดในรูปที่แตกตัว (H3O+ + A-) และไม่แตกตัว (HA) ถ้าทราบค่า Ka ของกรดอ่อนจะสามารถคำนวณความเข้มข้นที่สมดุลและ pH ของสารละลายของกรดอ่อนได้โดยใช้วิธีเดียวกับสมดุลทั่วไป นอกจากนี้ H3O+ยังอาจเกิดจากการแตกตัวของน้ำ H3O+ ในสารละลายกรด HA จึงเกิดจากการแตตัวของกรดและการแตกตัวของน้ำ โดยทั่วไป H3O+ จากการแตกตัวของกรดจะมากกว่า H3O+ จากการแตกัวของน้ำมาก( ยกเว้นกรณีที่สารละลายเจือจางมากหรือกรดอ่อนมาก) จึงมักไม่คำนึงถึง H3O+ จากการแตกตัวของน้ำ • เริ่มพูด แสดง mascot และข้อความแถวบนสุด • เมื่อพูด “นอกจากนี้ H3O+” แสดงข้อความแถว 2 • เมื่อพูด “H3O+ ในสารละลาย”แสดงข้อความแถว 3+4

[H3O+] [A- ] [HA] การคำนวณ pH ของสารละลายกรดอ่อน ถ้าให้ความเข้มข้นเริ่มต้นของกรดอ่อน HA เท่ากับ Ca Mและแตกตัวได้ x M HA(aq) + H2O(I) H3O+(aq) + A-(aq) Ka = X2 Ca – x Ka = ความเข้มข้นเริ่มต้น (M) Ca 0.00 0.00 ความเข้มข้นที่เปลี่ยนแปลง (M) -x +x +x แทนค่าความเข้มข้นที่ภาวะลงในนิพจน์ค่าคงที่สมดุล จะได้ ความเข้มข้นสุดท้าย (M) Ca - x x x สมการนี้สามารถจัดให้อยู่ในรูปสมการกำลังสอง (ax2 + bx + c = 0) ยังมีเนื้อหาในสไลด์ถัดไป ถ้าให้ความเข้มข้นเริ่มต้นของกรดอ่อน HA เท่ากับ Ca Mและแตกตัวได้ x M การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นและความเข้มข้นที่ภาวะสมดุลของกรดและไอออนต่างๆ เป็นดังนี้ จากนั้นแทนค่าความเข้มข้นที่ภาวะลงในนิพจน์ค่าคงที่สมดุล จะได้ สมการนี้สามารถจัดให้อยู่ในรูปสมการกำลังสอง (ax2 + bx + c = 0) และแก้สมการหาค่า x ได้ แต่การคำนวณหาค่า x จะง่ายขึ้น และถ้าเราพิจารณาจากสมการและใช้วิธีการประมาณ แต่เนื่องจากกรดอ่อนแตกตัวได้น้อย ดังนั้น x จะมีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับความเข้มข้นเริ่มต้นของกรด โดยทั่วไป ถ้า x มีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5 % ของความเข้มข้นเริ่มต้นของกรด (Ca) อาจถือว่า x มีค่าน้อยกว่า Ca (x << Ca)จึงสมมุติได้ว่า Ca – x  Ca • เริ่มพูด แสดง mascot +ข้อความแถวบน+กรอบทีละแถว • เมื่อพูด “จากนั้นแทนค่า” แสดงข้อความใต้กรอบ ตามด้วยปีกกาและข้อความด้านข้าง • เมื่อพูด “และถ้าเราพิจารณา” กระพริบที่สมการทั้งสอง • เมื่อพูด “แต่เนื่องจากกรดอ่อนแตกตัว” เอาข้อความใหม่ในสไลด์ถัดไป มาแทนที่

[H3O+] = x =  KaCa = Ka  x2 x2 Ca - x Ca การคำนวณ pH ของสารละลายกรดอ่อน เนื่องจากกรดอ่อนแตกตัวได้น้อย ดังนั้น x จะมีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับความเข้มข้นเริ่มต้นของกรด โดยทั่วไป ถ้า x มีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5 % ของความเข้มข้นเริ่มต้นของกรด (Ca) อาจถือว่า x มีค่าน้อยกว่า Ca(x << Ca) สมมุติได้ว่า Ca – x Ca x2 = KaCa คลิกดูตัวอย่างการคำนวณความเข้มข้นของ H3O+, CH3COO-, CH3COOH และ pH ของสารละลายกรดแอซีติก 0.10 คลิกดูตัวอย่างการคำนวณ pH ของสารละลาย HF 0.10 M ถ้าให้ความเข้มข้นเริ่มต้นของกรดอ่อน HA เท่ากับ Ca Mและแตกตัวได้ x M การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นและความเข้มข้นที่ภาวะสมดุลของกรดและไอออนต่างๆ เป็นดังนี้ จากนั้นแทนค่าความเข้มข้นที่ภาวะลงในนิพจน์ค่าคงที่สมดุล จะได้ สมการนี้สามารถจัดให้อยู่ในรูปสมการกำลังสอง (ax2 + bx + c = 0) และแก้สมการหาค่า x ได้ แต่การคำนวณหาค่า x จะง่ายขึ้น และถ้าเราพิจารณาจากสมการและใช้วิธีการประมาณ แต่เนื่องจากกรดอ่อนแตกตัวได้น้อย ดังนั้น x จะมีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับความเข้มข้นเริ่มต้นของกรด โดยทั่วไป ถ้า x มีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5 % ของความเข้มข้นเริ่มต้นของกรด (Ca) อาจถือว่า x มีค่าน้อยกว่า Ca (x << Ca) จึงสมมุติได้ว่า Ca – x  Ca ในที่นี้มีตัวอย่างการคำนวณเพื่อให้นักศึกษาได้สามารถนำไปศึกษาเพิ่มเติม 2 ตัวอย่าง ตัวอย่างการคำนวณความเข้มข้นของ H3O+ , CH3COO- , CH3COOH และ pH ของสารละลายกรดแอซีติก 0.10 ตัวอย่างที่ 2 เป็นตัวอย่างการคำนวณ pH ของสารละลาย HF 0.10 M • แสดงย่อหน้าขึ้นมาก • เมื่อพูด “จึงสมมุติได้ว่า” แสดงสมการทั้งหมดขึ้นมา • พูดจบ ปรากฏปุ่ม • เมื่อคลิกปุ่ม 1 ปรากฏPDF หน้า 29-30 • เมื่อคลิกปุ่ม 2 ปรากฏPDF หน้า 31-32

ความเข้มข้นของกรดที่แตกตัว ร้อยละการแตกตัวของกรด = x 100 % ความเข้มข้นเริ่มต้นของกรด ร้อยละการแตกตัวในสารละลายของกรดอ่อน ความแรงของกรดอ่อนบอกได้โดยใช้ค่า Ka ร้อยละการแตกตัว ซึ่งหาได้ดังนี้ กรดที่มีความแรงมากกว่าจะมีร้อยละการแตกตัวสูงกว่ากรดที่มีความแรงน้อย [H3O+] x 100 % ร้อยละการแตกตัวของกรด = Ca ยังมีเนื้อหาในสไลด์ถัดไป ร้อยละการแตกตัวในสารละลายของกรดอ่อน ความแรงของกรดอ่อน นอจากจะบอกได้โดยใช้ค่า Ka ยังอาจพิจารณาได้จากร้อยละการแตกตัว ซึ่งหาได้ดังสมการนี้ (ปรากฏสมการบน) กรดที่มีความแรงมากกว่าจะมีร้อยละการแตกตัวสูงกว่ากรดที่มีความแรงน้อย สำหรับสารละลายกรดหนึ่งโปรตอน HA ซึ่งมีความเข้มข้นของกรดที่แตกตัวจะเท่ากับความเข้มข้นของ H3O+ หรือความเข้มข้นของ A- ที่ภาวะสมดุล ดังนั้นจะได้สมการสำหรับ H3O+ ได้ดังนี้ (ปรากฏสมการล่าง) ซึ่งโดยทั่วไปร้อยละการแตกตัวของกรดอ่อนขึ้นกับชนิดของกรด และมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อ Kaสำหรับกรดอ่อนแต่ละชนิด ร้อยละการแตกตัวจะขึ้นกับความเข้มข้นเริ่มต้นของกรดนั้น ยิ่งสารละลายกรดอ่อนเจือจางมาก ร้อยละการแตกตัวจะยิ่งมากขึ้น ดังภาพแสดงความสัมพันธ์ของร้อยละการแตกตัวและความเข้มข้นเริ่มต้นของกรดแอซีติก • เริ่มพูด ปรากฏข้อความตรงกับเสียงพูด • .แสดงสมการตามที่กำหนดในเสียง

ร้อยละการแตกตัวในสารละลายของกรดอ่อนร้อยละการแตกตัวในสารละลายของกรดอ่อน ร้อยละการแตกตัวของกรดอ่อนขึ้นกับชนิดของกรดและมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อ Kaสำหรับกรดอ่อนแต่ละชนิดร้อยละการแตกตัวจะขึ้นกับความเข้มข้นเริ่มต้นของกรดนั้น ยิ่งสารละลายกรดอ่อนเจือจางมาก ร้อยละการแตกตัวจะยิ่งมากขึ้น รูป ภาพความสัมพันธ์ของร้อยละการแตกตัวและความเข้มข้นเริ่มต้นของกรดแอซีติก คลิกดูตัวอย่าง ร้อยละการแตกตัวในสารละลายของกรดอ่อน ความแรงของกรดอ่อน นอจากจะบอกได้โดยใช้ค่า Ka ยังอาจพิจารณาได้จากร้อยละการแตกตัว ซึ่งหาได้ดังสมการนี้ (ปรากฏสมการบน) กรดที่มีความแรงมากกว่าจะมีร้อยละการแตกตัวสูงกว่ากรดที่มีความแรงน้อย สำหรับสารละลายกรดหนึ่งโปรตอน HA ซึ่งมีความเข้มข้นของกรดที่แตกตัวจะเท่ากับความเข้มข้นของ H3O+ หรือความเข้มข้นของ A- ที่ภาวะสมดุล ดังนั้นจะได้สมการสำหรับ H3O+ ได้ดังนี้ (ปรากฏสมการล่าง) ซึ่งโดยทั่วไปร้อยละการแตกตัวของกรดอ่อนขึ้นกับชนิดของกรด และมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อ Kaสำหรับกรดอ่อนแต่ละชนิด ร้อยละการแตกตัวจะขึ้นกับความเข้มข้นเริ่มต้นของกรดนั้น ยิ่งสารละลายกรดอ่อนเจือจางมาก ร้อยละการแตกตัวจะยิ่งมากขึ้น ดังภาพแสดงความสัมพันธ์ของร้อยละการแตกตัวและความเข้มข้นเริ่มต้นของกรดแอซีติก เพื่อเข้าใจมากขึ้น นักศึกษาสามารถศึกษาจากตัวอย่างเพิ่มเติมได้ • เริ่มพูด ปรากฏข้อความตรงกับเสียงพูด • .แสดงสมการตามที่กำหนดในเสียง • พูดจบ ปรากฏปุ่ม • เมื่อคลิก ปรากฏPDF หน้า 35

[H3O+][HCO3-] [H3O+][CO32-] [H2CO3] [HCO3-] = 5.6 x 10-11 Ka 2 = Ka 1 = = 4.3 x 10-7 กรดหลายโปรตอน กรดหลายโปรตอน (polyprotic acids) คือ กรดที่หนึ่งโมเลกุลสามารถให้โปรตอนได้หลายตัว ถ้าเป็นกรดที่หนึ่งโมเลกุลสามารถให้โปรตอนได้ 2 ตัวเรียกว่า กรดสองโปรตอน(diprotic acids) ถ้ากรดหนึ่งโมเลกุลสามารถให้โปรตอนได้ 3 ตัวเรียกว่า กรดสามโปรตอน (triprotic acids) กรดหลายโปรตอนแตกตัวในน้ำได้หลายขั้นจึงมีค่า Kaหลายค่า H2CO3(aq) + H2O(I)H3O+(aq) + HCO3-(aq) H2CO3(aq) + H2O(I) H3O+(aq) + CO32-(aq) กรดหลายโปรตอนมีความสามารถในการให้โปรตอนตัวที่ 2 น้อยกว่าตัวแรกและตัวที่ 3 น้อยกว่าตัวที่ 2 เสมอ Ka 1 > Ka 2 > Ka 3>… ยังมีเนื้อหาในสไลด์ถัดไป กรดหลายโปรตอน หรือ polyprotic acids คือ กรดที่หนึ่งโมเลกุลสามารถให้โปรตอนได้หลายตัว ถ้าเป็นกรดที่หนึ่งโมเลกุลสามารถให้โปรตอนได้ 2 ตัวเรียกว่า กรดสองโปรตอนเช่น กรดซัลฟิวริก (H2CO4) กรดคาร์นิก(H2CO3) กรดไฮโดรซัลฟิวริก (H2S) กรดโครมิก(H2CrO4) และกรดออกซาลิก (H2C2O4) เป็นต้น ถ้ากรดหนึ่งโมเลกุลสามารถให้โปรตอนได้ 3 ตัวเรียกว่า กรดสามโปรตอน เช่น กรดฟอสฟอริก(H3PO4) และ กรดซิทริก (H3C6H5O7) เป็นต้น กรดหลายโปรตอนแตกตัวในน้ำได้หลายขั้นจึงมีค่า Ka หลายค่า เช่น (ปรากฏสมการ 2 แถวขึ้นมา) กรดคาร์บอนิกเป็นกรดสองโปรตอนแตกตัวให้โปรตอนได้ 2 ขั้น (ปรากฏข้อความและสมการสีน้ำตาล) ซึ่งกรดหลายโปรตอนมีความสามารถในการให้โปรตอนตัวที่ 2 น้อยกว่าตัวแรกและตัวที่ 3 น้อยกว่าตัวที่ 2 เสมอ ทั้งนี้ เพราะ (ปรากฏตารางไล่ทีละแถวขึ้นมา) เมื่อกรดให้โปรตอนตัวแรกแล้วจะเกิดเป็นไอออนลบ แรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตระหว่างโปรตอนและไอออนลบจึงทำให้โปรตอนตัวที่ 2 และ 3 หลุดออกไปได้ยาก ดังตารางแสดงค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของกรดหลายโปรตอนบางชนิด ซึ่งเป็น8 ค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของกรดหลายโปรตอนที่ 25๐C • เริ่มพูด ปรากฏข้อความตรงกับเสียงพูด • .แสดงสมการตามที่กำหนดในเสียง • พูดจบ ปรากฏปุ่ม • เมื่อคลิก ปรากฏPDF หน้า 35

กรดหลายโปรตอน กรดหลายโปรตอน (polyprotic acids) คือ กรดที่หนึ่งโมเลกุลสามารถให้โปรตอนได้หลายตัว ถ้าเป็นกรดที่หนึ่งโมเลกุลสามารถให้โปรตอนได้ 2 ตัวเรียกว่า กรดสองโปรตอน(diprotic acids) ถ้ากรดหนึ่งโมเลกุลสามารถให้โปรตอนได้ 3 ตัวเรียกว่า กรดสามโปรตอน (triprotic acids) ตารางแสดงค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของกรดหลายโปรตอนที่ 25๐C คลิกดูตัวอย่าง กรดหลายโปรตอน หรือ polyprotic acids คือ กรดที่หนึ่งโมเลกุลสามารถให้โปรตอนได้หลายตัว ถ้าเป็นกรดที่หนึ่งโมเลกุลสามารถให้โปรตอนได้ 2 ตัวเรียกว่า กรดสองโปรตอนเช่น กรดซัลฟิวริก (H2CO4) กรดคาร์นิก(H2CO3) กรดไฮโดรซัลฟิวริก (H2S) กรดโครมิก(H2CrO4) และกรดออกซาลิก (H2C2O4) เป็นต้น ถ้ากรดหนึ่งโมเลกุลสามารถให้โปรตอนได้ 3 ตัวเรียกว่า กรดสามโปรตอน เช่น กรดฟอสฟอริก(H3PO4) และ กรดซิทริก (H3C6H5O7) เป็นต้น กรดหลายโปรตอนแตกตัวในน้ำได้หลายขั้นจึงมีค่า Ka หลายค่า เช่น (ปรากฏสมการ 2 แถวขึ้นมา) กรดคาร์บอนิกเป็นกรดสองโปรตอนแตกตัวให้โปรตอนได้ 2 ขั้น (ปรากฏข้อความและสมการสีน้ำตาล) ซึ่งกรดหลายโปรตอนมีความสามารถในการให้โปรตอนตัวที่ 2 น้อยกว่าตัวแรกและตัวที่ 3 น้อยกว่าตัวที่ 2 เสมอ ทั้งนี้ เพราะ (ปรากฏตารางไล่ทีละแถวขึ้นมา) เมื่อกรดให้โปรตอนตัวแรกแล้วจะเกิดเป็นไอออนลบ แรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตระหว่างโปรตอนและไอออนลบจึงทำให้โปรตอนตัวที่ 2 และ 3 หลุดออกไปได้ยาก ดังตารางแสดงค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของกรดหลายโปรตอนบางชนิด ซึ่งเป็น8 ค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของกรดหลายโปรตอนที่ 25๐C เสียงในปุ่มตัวอย่าง.... จากตารางแสดงค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของกรดหลายโปรตอนบางชนิด ฉะนั้นการคำนวณค่า pH ของสารละลายกรดหลายโปรตอนจะซับซ้อนกว่าของกรดหนึ่งโปรตอน เนื่องจากจะต้องพิจารณา H3O+จากการแตกตัวของกรดทุกขั้นตอน อย่างไรก็ดี ถ้า Ka1 >> Ka2>>Ka3 >>…H3O+ที่เกิดขึ้นจากการแตกตัวขั้นแรกจะทำให้การแตกตัวในขั้นที่ 2, 3, ..น้อยมากจนอาจสมมติได้ว่า H3O+เกิดจากการแตกตัวขั้นแรกเท่านั้น • เริ่มพูด ปรากฏข้อความตรงกับเสียงพูด • .แสดงสมการตามที่กำหนดในเสียง • พูดจบ ปรากฏปุ่ม • เมื่อคลิก ปรากฏPDF ตัวอย่างที่ 3 – 23

การคำนวณ pH ของสารลายเบสอ่อน การคำนวณที่เกี่ยวกบสมดุลการแตกตัวของเบสอ่อนทำได้ในลักษณะเดียวกับสมดุลการแตกตัวของกรดอ่อน ตัวอย่าง จงคำนวณ pH ของสารละลายแอมโมเนีย (NH3) 0.20 M คลิกดูวิธีทำคำนวณ >> 1 l 2 l 3 l 4 l 5 l 6  ขั้นที่ 1 เขียนและดุลสมการแสดงปฏิกิริยา NH3(aq) + H2O(I) NH4+(aq) + OH-(aq) Kb = 1.8 x 10-5 การคำนวณที่เกี่ยวกบสมดุลการแตกตัวของเบสอ่อนทำได้ในลักษณะเดียวกับสมดุลการแตกตัวของกรดอ่อนเรามาดูกันในตัวอย่าง เป็นการคำนวณ pH ของสารละลายแอมโมเนีย (NH3) 0.20 M วิธีการคำนวณมีทั้งสิ้น 6 ขั้นตอนด้วยกัน ให้นักศึกษาเข้าไปดูทีละขั้นตอนตามลำดับ เสียงปุ่ม 1....ขั้นที่ 1 เขียนและดุลสมการแสดงปฏิกิริยา เสียงปุ่ม 2.... ขั้นที่ 2 หาความเข้มข้นเริ่มต้น ความเข้มข้นที่เปลี่ยนแปลง และความเข้มข้นที่ภาวะสมดุลของสารต่างๆ ในสารละลาย เสียงปุ่ม 3.... ขั้นที่ 3 แทนค่าความเข้มข้นที่ภาวะสมดุลลงในนิพจน์ค่าคงที่สมดุล เสียงปุ่ม 4.... ขั้นที่ 4 แก้สมการหาค่าความเข้มข้นที่ต้องการ เสียงปุ่ม 5.... ขั้นที่ 5 ตรวจสอบข้อสมมุติ เสียงปุ่ม 6.... ขั้นที่ 6 คำนวณ pH และ pOH • เริ่มพูด ปรากฏ mascot + ข้อความตรงกับเสียงพูด • .เมื่อพูด “มีทั้งสิ้น 6 ขั้นตอน” ปรากฏปุ่มและคำสั่ง • เมื่อคลิก ปรากฏ pop text + sound • กรณีที่คลิกขั้นอื่น ให้เปลี่ยนเป็นเนื้อหาปุ่มนั้นทันที

= 1.8 x 10-5 = 1.8 x 10-5 (1.8 x 10-5) x 0.20 = 1.9 x 10-3 M = 1.8 x 10-5 Kb = [OH-] = x = [NH4+][OH-] x2 x2 0.20 - x [NH3] 0.20 การคำนวณ pH ของสารลายเบสอ่อน การคำนวณที่เกี่ยวกบสมดุลการแตกตัวของเบสอ่อนทำได้ในลักษณะเดียวกับสมดุลการแตกตัวของกรดอ่อน ตัวอย่าง จงคำนวณ pH ของสารละลายแอมโมเนีย (NH3) 0.20 M คลิกดูวิธีทำคำนวณ >> 1 l 2 l 3 l 4 l 5 l 6  ขั้นที่ 2 หาความเข้มข้นเริ่มต้น ความเข้มข้นที่เปลี่ยนแปลง และความเข้มข้นที่ภาวะสมดุลของสารต่างๆ ในสารละลาย NH3(aq) + H2O(I) NH4+(aq) + OH-(aq) ความเข้มข้นเริ่มต้น (M) 0.20 0 0 ความเข้มข้นที่เปลี่ยนแปลง (M) -x +x +x ความเข้มข้นที่ภาวะสมดุล (M) (0.20 – x) x x คลิกดูวิธีทำคำนวณ >> 1 l 2 l 3 l 4 l 5 l 6  ขั้นที่ 3 แทนค่าความเข้มข้นที่ภาวะสมดุลลงในนิพจน์ค่าคงที่สมดุล คลิกดูวิธีทำคำนวณ >> 1 l 2 l 3 l 4 l 5 l 6  ขั้นที่ 4 แก้สมการหาค่าความเข้มข้นที่ต้องการ สมมุติว่า 0.20 – x  0.20

การคำนวณ pH ของสารลายเบสอ่อน การคำนวณที่เกี่ยวกบสมดุลการแตกตัวของเบสอ่อนทำได้ในลักษณะเดียวกับสมดุลการแตกตัวของกรดอ่อน ตัวอย่าง จงคำนวณ pH ของสารละลายแอมโมเนีย (NH3) 0.20 M คลิกดูวิธีทำคำนวณ >> 1 l2l 3 l 4 l 5 l 6  ขั้นที่ 5 ตรวจสอบข้อสมมุติ 0.20 – x = 0.20 – 0.0019 = 0.1981  0.20 เนื่องจากผลลัพธ์จะต้องมีเลขนัยสำคัญ 2 ตัวเช่นเดียวกับจำนวนเลข 0.20 และ 1.9 x 10-3ดังนั้น 0.20 – x คลิกดูวิธีทำคำนวณ >> 1 l 2 l 3 l 4 l 5 l 6  ขั้นที่ 6 คำนวณ pH และ pOH pOH = -log(1.9 x 10-3) = 2.72 pH = 14.00 – pOH = 14.00 – 2.72 = 11.28

Ka = Kb = Ka = = = 5.6 x 10-10 Kw 1.0 x 10-14 Kw Kw Ka Kb 1.8 x 10-5 Kb ความสัมพันธ์ระหว่าง Kaและ Kb Kaใช้บอกความแรงของกรด และ Kbใช้บอกความรุนแรงของเบส สำหรับคู่กรด – เบส ค่าคงที่สมดุลทั้งสองนี้มีความสัมพันธ์กันอย่างไร? สำหรับคู่กรด – เบสสามารถเขียนได้ดังสมการ KaKb = Kw และ หรืออาจเขียนได้ดังนี้ ตัวอย่าง จะเห็นได้ว่า ถ้ากรดยิ่งมีความแรงมาก (Kaมาก) คู่เบสจะยิ่งมีความแรงน้อย (Kbน้อย) ถ้าเบสยิ่งมีความแรงมาก (Kbมาก) คู่เบสจะยิ่งมีความแรงน้อย (Kaน้อย) ความสัมพันธ์ระหว่าง Ka และ Kb ดังได้ทราบแล้วว่า Ka ใช้บอกความแรงของกรด และ Kb ใช้บอกความรุนแรงของเบส สำหรับคู่กรด – เบส ค่าคงที่สมดุลทั้งสองนี้มีความสัมพันธ์กันอย่างไร? สำหรับคู่กรด – เบสหรืออาจเขียนในรูป จะเห็นได้ว่าถ้ากรดยิ่งมีความแรงมาก (Ka มาก) คู่เบสจะยิ่งมีความแรงน้อย (Kb น้อย) ถ้าเบสยิ่งมีความแรงมาก (Kb มาก) คู่เบสจะยิ่งมีความแรงน้อย (Ka น้อย) จากสมการที่ (3-3) สามารถคำนวณ Ka ของคู่กรด (NH4+) ของ NH3 ได้โดยใช้ค่า Kb ของ NH3 จากตารางที่ 3 – 7 ดังนี้ • เริ่มพูด ปรากฏ mascot + ข้อความตรงกับเสียงพูด

Kb2 = = =2.3x 10-8 Kw 1.0 x 10-14 Ka1 4.3 x 10-7 สมบัติกรด – เบสของเกลือ เมื่อกรดทำปฏิกิริยากับเบสจะเกิดสารประกอบไอออนิกซึ่งเรียกว่า เกลือ (salt) เมื่อนำเกลือไปละลายในน้ำให้เป็นสารละลายเจือจาง เกลือจะเกิดการแตกตัวอย่างสมบูรณ์ให้ไอออนบวกกับไออนลบ ไอออนเหล่านี้จำนวนมากสามารถเกิดปฏิกิริยากับน้ำให้ H3O+หรือ OH-ซึ่งจะมีผลต่อ pH ของสารละลาย ปฏิกิริยาระหว่างไอออนกับน้ำนี้ เรียกว่า ปฏิกิริยาการแยกสลายด้วยน้ำ หรือ ไฮโดรลิซิส (hydrolysis) ไอออนลบของกรดอ่อน HA มีสมบัติเป็นเบส เนื่องจาก A-ทำปฏิกิริยาไฮโดรลิซิสให้ OH- HCO3-(aq) + H2O(I) H3O+(aq) + CO32-(aq) Ka2 = 5.6 x 10-11 HCO3-(aq) + H2O(I) H2CO3(aq) + OH-(aq) เราดูสมบัติกรด – เบสของเกลือกัน เมื่อกรดทำปฏิกิริยากับเบสจะเกิดสารประกอบไอออนิกซึ่งเรียกว่า เกลือ เมื่อนำเกลือไปละลายในน้ำให้เป็นสารละลายเจือจาง เกลือจะเกิดการแตกตัวอย่างสมบูรณ์ให้ไอออนบวกกับไออนลบ ไอออนเหล่านี้จำนวนมากสามารถเกิดปฏิกิริยากับน้ำให้ H3O+หรือ OH-ซึ่งจะมีผลต่อ pH ของสารละลาย ปฏิกิริยาระหว่างไอออนกับน้ำนี้ เรียกว่า ปฏิกิริยาการแยกสลายด้วยน้ำ หรือ ไฮโดรลิซิส ไอออนลบของกรดอ่อน HA มีสมบัติเป็นเบส เนื่องจาก A-ทำปฏิกิริยาไฮโดรลิซิสให้ OH- ไอออนลบของกรดแก่หนึ่งโปรตอน (CI- , Br-, I-, CIO4-, NO3-) เป็นเบสที่อ่อนมาก ไอออนเหล่านี้ไม่เกิดไฮโดรลิซิส จึงไม่มีผลต่อ pH ของสารละลาย ไอออนลบของกรดกลายโปรตอน เช่น HCO3-เป็นได้ทั้งตัวให้โปรตอน (กรด) และตัวรับโปรตอน (เบส) สารละลายของไอออนลบของกรดหลายโปรตอนในน้ำจึงอาจเป็นกรดหรือเบส ซึ่งพิจารณาได้จากค่า Kaและ Kbของไอออนนั้น • เริ่มพูด ปรากฏ mascot + ข้อความตรงกับเสียงพูด

สมบัติกรด – เบสของเกลือ • ไอออนบวกของโลหะแอลคาไล (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+) และโลหะแอลคาไลน์เอิร์ทบางชนิด (Ca2+, Sr2+, Ba2+) ไม่มีสมบัติเป็นกรดหรือเบส เนื่องจากไม่เกิดไฮโดรลิซิสในน้ำ ไอออนเหล่านี้จึงไม่มีผลต่อ pH • ไอออนบวกของโลหะอื่นๆ ที่มีขนาดเล็กและมีประจุมาก (เช่น AI3+, Cr3+, Fe3+, Bi3+และไอออนของโลหะแทรนซิชันอื่นๆ ในน้ำให้สารละลายที่เป็นกรด • ไอออนบวกของเบสอ่อน เช่น NH4+ซึ่งเป็นคู่กรดของเบสอ่อน NH3 จะเกิดไฮโดรลิซิสให้ H3O+ดังนั้นสารละลาย NH4+ในน้ำจึงเป็นกรด NH4-(aq) + H2O(I) H3O+(aq) + NH3(aq) pH ของสารละลายเกลือขึ้นกับไอออนบวกและไอออนลบที่เป็นองค์ประกอบ เนื่องจาก Kb ของ HCO3-มีค่ามากกว่า Ka แสดงว่า HCO3-ทำให้เกิด OH- มากกว่า H3O+ สารละลาย HCO3-ในน้ำจึงเป็นเบส ไอออนบวกของโลหะแอลคาไล (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+) และโลหะแอลคาไลน์เอิร์ทบางชนิด (Ca2+, Sr2+, Ba2+) ไม่มีสมบัติเป็นกรดหรือเบส เนื่องจากไม่เกิดไฮโดรลิซิสในน้ำ ไอออนเหล่านี้จึงไม่มีผลต่อ pH ไอออนบวกของโลหะอื่นๆ ที่มีขนาดเล็กและมีประจุมาก (เช่น AI3+, Cr3+, Fe3+, Bi3+และไอออนของโลหะแทรนซิชันอื่นๆ ในน้ำให้สารละลายที่เป็นกรด ไอออนบวกของเบสอ่อน เช่น NH4+ ซึ่งเป็นคู่กรดของเบสอ่อน NH3จะเกิดไฮโดรลิซิสให้ H3O+ ดังนั้นสารละลาย NH4+ในน้ำจึงเป็นกรด pH ของสารละลายเกลือขึ้นกับไอออนบวกและไอออนลบที่เป็นองค์ประกอบ การทำนายว่าสารละลายของเกลือเป็นกรด เบส หรือกลาง จึงพิจารณาจากความแรงสัมพัทธ์ของกรดและเบสที่ทำให้เกิดเกลือนั้น • เริ่มพูด ปรากฏ mascot + ข้อความตรงกับเสียงพูด • แสดงภาพเกลือ แล้วปรากฏภาพกลมๆ เคลื่อนไหวมารวม อีกภาพเป็นกำลังวาดเป็นเส้นขึ้นมา วนไปเรื่อยๆ ขณะเสียงพูด

สมบัติกรด – เบสของเกลือ สมบัติกรดและเบสของกลือ สามารถแบ่งออกเป็นกรณีย่อยๆ ดังนี้ เกลือที่เกิดจากเบสแก่และกรดแก่  เกลือที่เกิดจากเบสแก่และกรดอ่อน เกลือที่เกิดจากเบสอ่อนและกรดอ่อน โซเดียมคลอไรด์ (NaCI) เป็นเกลือที่เกิดจากเบสแก่ (NaOH) และกรดแก่ (HCI) เมื่อนำมาละลายในน้ำให้เป็นสารละลายเจือจาง จะแตกตัวอย่างสมบูรณ์ดังสมการ CH3COONa(aq)  Na+(aq) + CH3COO-(aq) NH4-(aq) + H2O(I) H3O+(aq) + NH3(aq) สารละลาย NaCI ในน้ำจึงเป็นกลาง (pH=7) คลิกกรณีที่ต้องการศึกษา สมบัติกรดและเบสของกลือ สามารถแบ่งออกเป็นกรณีย่อยๆ ได้ดังนี้คือ เกลือที่เกิดจากเบสแก่และกรดแก่, เกลือที่เกิดขากเบสแก่และกรดอ่อน เกลือที่เกิดจากเบสอ่อนและกรดอ่อน เราจะไปศึกษารายละเอียดของแต่ละกรณีในหน้าต่อไป... เสียงในปุ่มเกลือที่เกิดจากเบสแก่และกรดแก่.... กรณีเกลือที่เกิดจากเบสแก่และกรดแก่ โซเดียมคลอไรด์ (NaCI) เป็นเกลือที่เกิดจากเบสแก่ (NaOH) และกรดแก่ (HCI) เมื่อนำมาละลายในน้ำให้เป็นสารละลายเจือจาง จะแตกตัวอย่างสมบูรณ์ดังสมการ (ปรากฏสมการแถวบนก่อนขึ้นมา) Na+ ไม่มีสมบัติเป็นกรดและเบส ส่วน CI- เป็นคู่เบสของกรดแก่ ไม่สามารถรับโปรตอนได้ จึงถือได้ทั้งไอออนบวกและไอออนลบไม่เกิดไฮโดรลิซิส สารละลาย NaCI ในน้ำจึงเป็นกลาง หรือมี pH=7 (ปรากฏสมการแถวล่างก่อนขึ้นมา) • เริ่มพูด ปรากฏ mascot + ปุ่มตรงกับเสียงพูด • เมื่อคลิกปุ่มใด แสดงข้อความและเสียง ขึ้นมา • หากเลือกปุ่มอื่น ให้เปลี่ยน pop up ใหม่ทันที • รายละเอียดของสองปุ่มล่าง อยู่ในสไลด์ถัดไป

คลิก Enter เพื่อเข้าสู่บทเรียน