1 / 92

กรดและเบส Acid and Base

กรดและเบส Acid and Base. Acid and Base. 5 . อินดิเคเตอร์ 6. ปฏิกิริยาสะเทิน ไฮโดรไลซิส 7. การไทเทรต การเขียนกราฟ 8. สมดุลไอออนของเกลือที่ ละลายน้ำได้น้อย 9. สมดุลไอออนเชิงซ้อน 10. สารละลายบัฟเฟอร์. 1. สารละลายอิเล็ ก โ ท รไล ต์ 2. นิยาม กรด-เบส ความแรง ของกรด การแตกตัว

jordan-morales
Download Presentation

กรดและเบส Acid and Base

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. กรดและเบสAcid and Base

  2. Acid and Base 5. อินดิเคเตอร์ 6. ปฏิกิริยาสะเทิน ไฮโดรไลซิส 7. การไทเทรต การเขียนกราฟ 8. สมดุลไอออนของเกลือที่ ละลายน้ำได้น้อย 9. สมดุลไอออนเชิงซ้อน 10. สารละลายบัฟเฟอร์ 1. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ 2. นิยามกรด-เบส ความแรงของกรด การแตกตัว 3. การแตกตัวของน้ำ 4. พีเอช (pH) 2

  3. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte solution) สารละลายอิเล็กโทรไลต์คือ สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวเป็นไอออนแล้วนำไฟฟ้าได้ หรือสารที่อยู่ในสภาพหลอมเหลวแล้วสามารถนำไฟฟ้าได้ แบ่งเป็น 1. strong electrolyteแตกตัวได้อย่างสมบูรณ์ในน้ำ เช่นกรดแก่ เบสแก่ เกลือ ได้แก่ HCl HNO3 NaOH KOH NH4Cl ฯลฯ 2. weak electrolyteแตกตัวได้น้อยในน้ำ เช่น กรดอ่อน เบสอ่อน ได้แก่ HNO2 HClO2 CH3COOH NH4OH 3. Non electrolyteสารที่ไม่แตกตัวในน้ำ และไม่นำไฟฟ้า เช่น กลูโคส ซูโครส

  4. HCN(aq) H+(aq) + CN-(aq) นิยามของกรดและเบส •กรด คือ สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ H+ HCl(aq) H+(aq) + Cl-(aq) 1. อาร์เรเนียส (Arrhenius) • เบส คือ สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ OH- KOH(aq)  K+(aq) + OH-(aq) ความแรงขึ้นกับการแตกตัวให้ไอออน

  5. ข้อจำกัดของอาร์เรเนียสข้อจำกัดของอาร์เรเนียส นิยามของกรดและเบส - สารจะต้องละลายในน้ำเท่านั้น - สารนั้นต้องมี H+หรือ OH-ในโมเลกุล - สารนั้นทำปฏิกิริยากับน้ำแล้วให้ H+หรือ OH-จะไม่ จัดเป็นกรดหรือเบส ตามนิยามของอาร์เรเนียส เช่น NH3 + H2O  NH4+ + OH- NH4Cl  NH4+ + Cl- NH4++ H2O  NH3 + H3O+

  6. กรด คือ สารที่ให้ H+ นิยามของกรดและเบส 2. บรอนสเตด-ลาวรี (Bronsted-Lowry) เบส คือ สารที่รับ H+ คู่กรด-เบส (conjugate acid-base pairs) HA เป็นคู่กรดของ A- และ A- เป็นคู่เบสของ HA BH+ เป็นคู่กรดของ Bและ Bเป็นคู่เบสของ BH+

  7. HF + H2O F- + H3O+ NH4++ H2O NH3 + H3O+ คู่กรด-เบส (conjugate acid-base pairs) เบส 2 เบส 1 กรด 1 กรด 2 และ H3O+กับ H2O คู่กรด-เบส คือ HF กับ F- HF เป็นคู่กรดของ F- และ F- เป็นคู่เบสของ HF เบส 1 เบส 2 กรด 1 กรด 2 และ H3O+กับ H2O คู่กรด-เบส คือ NH4+กับ NH3 NH4+ เป็นคู่กรดของ NH3และ NH3เป็นคู่เบสของ NH4+

  8. HNO2 + H2O H3O+ +NO2- NH3 + H2O NH4+ + OH- คู่กรด-เบส (conjugate acid-base pairs) เบส 1 เบส 2 กรด 1 กรด 2 และ H3O+กับ H2O คู่กรด-เบส คือ HNO2กับ NO2- HNO2 เป็นคู่กรดของ NO2- และ NO2- เป็นคู่เบสของ HNO2 เบส 2 เบส 1 กรด 1 กรด 2 และ H2O กับ OH- คู่กรด-เบส คือ NH4+กับ NH3 NH4+ เป็นคู่กรดของ NH3และ NH3เป็นคู่เบสของ NH4+

  9. คู่กรด-เบส (conjugate acid-base pairs) ข้อสังเกต  กรดและเบสอาจอยู่ในรูปโมเลกุลหรือไอออน กรดแก่ มีคู่เบสเป็นเบสอ่อน (HClO4 กรดแก่: ClO4- เบสอ่อน) เบสแก่ มีคู่กรดเป็นกรดอ่อน (NH- เบสแก่ : CH3NH2กรดอ่อน) น้ำเป็นได้ทั้งกรดและเบส เรียกว่า amphoteric substanceตัวอย่างเช่น HSO4-, HCO3-,HS-, HPO42-

  10. แบบฝึกหัด จงบอกคู่กรดของเบสต่อไปนี้ 5. PO43- ……… 1. HS- ……… 6. HSO4- ……… 2. NH3 ……… 7. HCO3- ……… 3. H2PO4- ……… 8. Cl- ……… 4. CO32- ……… จงบอกคู่เบสของกรดต่อไปนี้ 5. HPO42- ……… 1. H2S ……… 6. H2SO4 ……… 2. NH4+ ……… 3. HCOOH ……… 7. HCO3- ……… 8. HCN ……… 4. HCO3- ………

  11. 3. Lewis acid H+ + OH- HOH นิยามของกรดและเบส กรด คือ สารที่สามารถรับคู่อิเล็กตรอน เบส คือ สารที่สามารถให้คู่อิเล็กตรอน กรด เบส

  12. สารที่เป็นกรดตาม Lewis (Lewis acid) 1. แคตไอออน : Na+ Be2+ Mg2+ Ag+ 2. โมเลกุลที่อะตอมกลางมีอิเล็กตรอนไม่ครบแปด BF3 3. มีพันธะคู่กับอะตอมที่มีค่า EN ต่างกัน SO3 สารที่เป็นเบสตาม Lewis (Lewis base) แอนไอออน : OH- 2. อะตอมกลางที่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว เช่น H2O NH3 3. สาร hydrocarbon (CH) ที่มีพันธะคู่

  13. Lewis acid - base

  14. ความแรงของคู่กรด-เบส

  15. 1. Hydrohalic acids ประกอบด้วย H และ ธาตุอโลหะ ความแรงของกรด กรดมี 2 ชนิดใหญ่ๆ อโลหะในคาบเดียวกันถ้าค่า EN สูงความแรงกรดจะเพิ่ม PH3 H2SHCl NH3 H2OHF อโลหะหมู่เดียวกัน ความแรงกรดเพิ่ม ตามแนวโน้มของพลังงานในการสลายพันธะ HFHCl HBr HI

  16. ความแรงของกรด กรดออกโซที่มีอโลหะต่างกัน ความแรงของกรดเพิ่มขึ้นเมื่ออิเล็กโตรเนกาติวิตี (EN) ของอโลหะเพิ่มขึ้น HlO4 HBrO4 HClO4 กรดออกโซที่มีอะตอมชนิดเดียวกัน ความแรงจะเพิ่มตามจำนวนเลข ON ของอโลหะ 2. Oxo acid ประกอบด้วย H อโลหะและ O +1 +3 +5 +7 HClOHClO2 HClO3 HClO4

  17. ความแรงของเบส 2. ไอออนลบอะตอมเดี่ยว จำนวนประจุไอออนเพิ่มความแรงเบสเพิ่ม : 1. ไฮดรอกไซด์ของโลหะหมู่ IA เป็นเบสแก่ โลหะขนาดใหญ่ขึ้น ความแรงเบสเพิ่ม : KOH > NaOH N3-O2-F- :O2->S2- ในหมู่เดียวกัน ค่า EN เพิ่มความแรงเบสเพิ่ม  ในคาบเดียวกันค่า EN ลดลงจากขวาไปซ้าย ความแรงเบสเพิ่ม NH2-OH-F-

  18. 1. กรดแก่-เบสแก่ แตกตัวได้ 100% เบสแก่ (Strong base) กรดแก่ (Strong acids) การแตกตัวของกรด - เบส HCl  H+ + Cl- 1 mol/L 1 mol/L 1 mol/L Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH- 0.5 mol/L 0.5 mol/L 2 x 0.5 mol/L หมู่ IA : LiOH, NaOH KOH etc. HCl HBr HI HNO3 H2SO4 HClO4 หมู่ IIA : Ba(OH)2, Ca(OH)2 etc.

  19. การแตกตัวของกรดอ่อน [H3O+] [OH-] [HA] Ka =  กรดอ่อน-เบสอ่อน แตกตัวน้อยกว่า 100 % (เป็นปฏิกิริยาผันกลับ ) HA(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq) Ka = ค่าคงที่การแตกตัวของกรดอ่อน

  20. การแตกตัวของกรดอ่อน  กรดโมโนโปรติก: กรด 1 โมเลกุลแตกตัวให้ H+ 1 ตัว CH3COOH(aq) + H2O(l) H3O+(aq)+ CH3COO-(aq) [H3O+] [CH3COO- ] Ka = [CH3COOH]

  21. กรดโพลิโปรติก: 1 โมเลกุลแตกตัวให้ H+ 1 ตัว เช่น H3PO4 H2CO3 H2S เป็นต้น การแตกตัวของกรดอ่อน H3PO4 + H2O H3O++ H2PO4- K1 = 7.5 x 10-3 H2PO4- + H2O H3O++ HPO42- K2 = 6.2 x 10-8 HPO42- + H2O H3O++ PO43- K3 = 3.6 x 10-13 H3PO4 + 3H2O 3H3O++ PO43- Ka Ka = K1 x K2 x K3 K1 > K2 > K3

  22. การแตกตัวของเบสอ่อน NH3 + H2O NH4++ OH- [NH4+] [OH- ] [NH3] Kb = Kb = ค่าคงที่การแตกตัวของเบสอ่อน

  23. จำนวนโมลที่แตกตัวไป  = จำนวนโมลทั้งหมดเมื่อเริ่มต้น การบอกความสามารถในการแตกตัว 2. % การแตกตัว =  x100 [OH-] [H+] 1. ระดับขั้นการแตกตัว ( ) x 100 x 100 % = % = [กรด]เริ่มต้น [เบส]เริ่มต้น 3. ค่าคงที่การแตกตัว Ka

  24. % การแตกตัวของกรดอ่อน [H3O+]  = [CH3COOH] [H3O+] % การแตกตัว = x 100 [CH3COOH] CH3COOH + H2O H3O++ CH3COO-

  25. % การแตกตัวของเบสอ่อน [OH- ]  = [NH3] [OH- ] % การแตกตัว = x 100 [NH3] NH3 + H2O NH4++ OH-

  26. [H3O+] (1.2 x 10-5 M)  = = (0.02 M) [HCN] (1.2 x 10-5 M) x 100 % การแตกตัว = (0.02 M) HCN + H2O H3O++ CN- Ex 1.สารละลายกรด HCN 0.02 M แตกตัวให้ [H3O+] 1.2 x10-5 M จงหา %การแตกตัว วิธีทำ = 0.06%

  27. เริ่มต้น 0.2 M - - (0.004)(0.004) (0.196) [H3O+] [CN- ] [HCN] = Ex 2. สารละลายกรด HCN 0.2 M แตกตัวให้ [H3O+] 4.0 x 10-3 M จงหาค่า Ka HCN + H2O H3O+ + CN- วิธีทำ - ปป. -x +x +x 4.0 x 10-3 4.0 x 10-3 สมดุล 0.2 - 4.0 x 10-3 Ka = 8.16x10-5 Ka =

  28. (x) (x) (1.0 - x) 1.8 x 10-5 = เริ่มต้น 1.0 M - - [H3O+] [CH3COO- ] Ka = [CH3COOH] Ex 3. จงหา [H+] ในสารละลายCH3COOH เข้มข้น 1.0 M ที่ 250C Ka = 1.8 x 10-5 CH3COOH + H2O H3O++ CH3COO- ปป. -x +x +x +x +x สมดุล 1.0 - x

  29. จะได้ x = -b  b2 – 4ac 2a Ex 3. (ต่อ) จาก ax2 + bx + c = 0 แทนค่า a = 1, b = 1.8x10-5, c = -1.8x10-5 x2 + (1.8x10-5)x - 1.8x10-5 = 0 จะได้ x = 4.2 x 10-3 mol dm-3 [H+] = 4.2 x 10-3 mol dm-3Ans

  30. (x) (x)(1.0) (x) (x) (1.0 - x) = 0 x = 18 x 10-6 Ex 3. (ต่อ) เนื่องจาก [H+]มีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับความเข้มข้นเริ่มต้น อาจตัดค่า x ในเทอม 1.00-x ออกได้ 1.8 x 10-5 = x2 = 1.8 x 10-5 x 1.0 = 4.2 x 10-3 mol dm-3 = 0.42 % การแตกตัว = 4.2 x 10-3x 100 1

  31. เริ่มต้น 1.0 M - - 0 ที่สมดุล x M x M (1.0 - x M) หมายเหตุ ถ้าสารมีการแตกตัวน้อยกว่า 5% เมื่อเทียบกับ ความเข้มข้นเริ่มต้น หรือ Ka < 10-4ให้ตัดปริมาณการแตกตัว (x) จาก HA ได้ หรือ x = 0 CH3COOH + H2O H3O++ CH3COO-  1.0

  32. 0 Ex 4. สารละลายเบส NH3 0.10 M มีค่า Kb = 1.8 x 10-5จงหาร้อยละการแตกตัว NH3 + H2O NH4+ + OH- วิธีทำ เริ่มต้น 0.1 M - - ปป. -x +x +x +x +x สมดุล 0.1 - x [NH4+] [OH- ] [NH3] (x)(x) (0.1 - x) Kb = 1.8 x 10-5 =

  33. x = 1.8 x 10-6 [OH-] x 100 % การแตกตัว = [NH3] (1.34 x 10-3 M) x 100 = (0.10 M) Ex 4. x2 = 1.8 x 10-5 x 0.1 = 1.34 x 10-3 mol dm-3 = 1.34%

  34. แบบฝึกหัด 1. ที่ 25oC สารละลายกรดแอซิติก (CH3COOH) 0.1 M แตกตัวได้ 1.34% จงหาค่า Kaของกรดแอซิติก 2. จงหาร้อยละการแตกตัวของกรดแอซิติก (CH3COOH) 1.0 M ที่ 25oC (Ka = 1.8 x 10-5) 3. จงเปรียบเทียบร้อยละการแตกตัวของกรดไฮโดรไซยานิก (HCN)เข้มข้น 0.1 M และ 0.001 M (Ka = 4.0 x 10-10) 4. จงหาเปอร์เซ็นต์การแตกตัวของกรด H2SO3 0.01 M เมื่อ [H3O+] = 1.5 x 10-4 M 5. จงหาความเข้มข้นของ OH-ในสารละลาย Ba(OH)2 0.05M

  35. การแตกตัวของน้ำ (Hydrolysis) [H3O+] [OH- ] [H2O] [H2O] H2O H+ + OH- H2O + H2O H3O+ + OH- หรือ K = [H2O] = คงที่ K [H2O]2 = [H3O+] [OH- ] Kw = [H3O+] [OH- ]

  36. Kw = ค่าคงที่ผลคูณไอออนของน้ำKw = [H3O+] [OH- ] = 1.008 x 10-14 (mol dm-3)2 ที่ 250CKw = [H3O+] [OH- ] = 2.95 x 10-14 (mol dm-3)2 ที่ 400C ที่ 250C [H3O+] = [OH- ] = 1.0 x 10-7 mol dm-3เป็นกลาง สารละลายกรด [H3O+] > 10-7 mol dm-3 [OH- ] < 10-7 mol dm-3 สารละลายเบส [H3O+] < 10-7 mol dm-3 [OH- ] > 10-7 mol dm-3

  37. pH = - log [H3O+] pOH = - log [OH-] พีเอช (pH) มาตรส่วน pH (pH scale) [H3O+] = 10-pH [OH-] = 10-pOH น้ำบริสุทธิ์ [H3O+] = [OH- ] = 1.0 x 10-7 mol dm-3 pH = - log (1.0 x 10-7 ) (เป็นกลาง) pH = 7 [H3O+]  10-7 mol dm-3 pH  7 เป็นสารละลายกรด [H3O+]  10-7 mol dm-3 pH 7 เป็นสารละลายเบส

  38. pH Scale Shows the range of H+ concentrations High H+ concentration Low H+ concentration

  39. pH 1.0 x 10-14 = - log [OH-] pH + pOH = 14 ความสัมพันธ์ของ pH และ pOH pH = - log [H3O+] Kw = [H3O+] [OH- ] = 1.0x10-14 = -(log10-14) - log [OH-] pH = 14 - pOH

  40. Ex 5. สารละลาย CO2 อิ่มตัวมี [H3O+] = 1.3x10-4 mol dm-3 จงคำนวณ pH ของสารละลาย วิธีทำ pH = - log [H3O+] = - log (1.3x10-4) = - log 1.3 + 4 log10 = 4– log1.3 = 4 - 0.11 = 3.89

  41. NH3 + H2O NH4+ + OH- วิธีทำ เริ่มต้น 0.2 M - - +x +x ปป. -x +x +x สมดุล 0.2 - x [NH4+] [OH- ] Kb = [NH3] (x)(x) 0 1.8 x 10-5 = 0.2 - x Ex 6.จงหา pH ของสารละลาย 0.2 M NH4OH Kb=1.8 x 10-5

  42. x = 3.6 x 10-6 Ex 6. (ต่อ) x2 = 1.8 x 10-5 x 0.2 = 0.36 x 10-5 = 1.90 x 10-3 mol dm-3 [OH-] = 1.90 x 10-3 mol dm-3 pOH = - log [OH-] = -log 1.90 x 10-3 = 3 – log 1.90 = 3 – 0.28 = 2.72 pH + pOH = 14 pH = 14 – 2.72 = 11.28

  43. แบบฝึกหัด 1. จงหา [H3O+] ของสารละลายที่มี pH = 4.4 (antilog 0.6 = 4 antilog 0.4 = 2.5) 2. จงคำนวณ [H3O+] และ [OH-] ของสารละลายที่มี pH = 4.5 (antilog 0.5 = 3.2) 3. จงหา pH ของสารละลาย 0.01 M NaOH 4. จงหา pH ของสารละลาย 0.001 M HCl 5. จงหา pH ของสารละลาย 0.2 MCH3COOH Ka=1.8x10-5

  44. อินดิเคเตอร์ (Indicator) สารอินทรีย์ที่มีโครงสร้างซับซ้อนและเปลี่ยนสีได้เมื่อ pH ของสารละลายเปลี่ยน Hin H+ + In- [H+] [In-] [HIn] KIn = pH = pKIn - log [HIn] [In-] แดง น้ำเงิน

  45. [In-] [HIn] 101 = [In-] [HIn] 1 10 = การเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ สีของสารละลายขึ้นกับ [In-]/[HIn] สารละลายสีน้ำเงิน สารละลายสีแดง

  46. pH  5 มีสีแดงpH  8 มีสีน้ำเงิน กระดาษลิตมัสช่วง pH 5 – 8 สีแดง - สีน้ำเงิน pH 5 - 8 มีสีผสมระหว่างแดงกับน้ำเงิน [HIn]  [In- ] 100 เท่า จึงมีสีกรดเพียงอย่างเดียว [In- ]  [HIn] 100 เท่า จึงมีสีเบสเพียงอย่างเดียว

  47. ตัวอย่างอินดิเคเตอร์

  48. ตัวอย่างอินดิเคเตอร์ (ต่อ)

  49. Reactionsbetween acids and bases When and acid and a base react with each other, the characteristic properties of both are destroyed. This is called neutralization.

  50. Reactions between acids and bases General formula for acid base reaction: Acid + Base → Salt H2O + NOT JUST NaCl !! “Salt” means any ionic compound formed from an acid/base reaction Neutralization Reaction Animation

More Related