ปฏิกิริยากรด-เบส

 

  1. ปฏิกิริยาสะเทิน (Neutralization)
    • เป็นปฏิกิริยาที่กรดทำปฏิกิริยากับเบส ได้ผลิตภัณฑ์เป็นเกลือกับน้ำอย่างเดียว(ปฏิกิริยาที่ H+ รวมตัวกับ OH-) ซึ่งผลิตภัณฑ์นั้นอาจไม่เป็นกลางเสมอไป
      ตัวอย่างเช่น

    HCl + NaOH --> NaCl + H2O

    ปฏิกิริยานี้ ได้เกลือผลิตภัณฑ์เป็นกลาง

    HNO3 + NH4OH --> NH4NO3 + H2O

    ปฏิกิริยานี้ ได้เกลือผลิตภัณฑ์มีฤทธิ์เป็นกรด

    HCN + LiOH --> LiCN + H2O

    ปฏิกิริยานี้ ได้เกลือผลิตภัณฑ์มีฤทธิ์เป็นเบส

    HCN + NH4OH --> NH4CN + H2O

    ปฏิกิริยานี้ไม่สามารถบอกความเป็นกรด-เบสของเกลือผลิตภัณฑ์ได้ ต้องเปรียบเทียบจากค่า Ka, Kb .


    การคำนวณกรดเบส

    สมดุลเคมีเป็นสภาวะของระบบปิดที่เกิดการเปลี่ยนแปลงซึ่งอาจจะเป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมี(เกิดปฏิกิริยา) หรือการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ (เปลี่ยนสถานะ) ภายใต้เงื่อนไขดังต่อไปนี้
    1. การเปลี่ยนแปลงนั้นต้องเกิดในสภาวะที่ ผันกลับได้ เท่านั้น
    2.การเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นจนกระทั่งสมบัติของระบบ เช่น ความเข้มข้นของสารต่าง ๆ หรือความดันย่อยของแก๊สแต่ละชนิด ในระบบมีค่าคงที่ แต่ไม่จำเป็นต้องเท่ากัน
    3. อัตราการเปลี่ยนแปลงไปข้างหน้าและย้อนกลับต้องเกิดด้วยอัตราที่เท่ากัน
    เงื่อนไขทั้งสามนี้ เป็นตัวบอกได้ว่า ระบบเข้าสู่ภาวะสมดุลแล้ว สมดุลกรด - เบสก็คือสมดุลเคมี ระบบหนึ่ง ที่เกิดขึ้นกับ กรดอ่อนหรือเบสอ่อน แต่ไม่เกิดกับกรดแก่หรือเบสแก่ เนื่องจาก แตกตัวหมดสมบูรณ์ 100 %
    การคำนวณเกี่ยวกับสมดุลเคมีมีหลายลักษณะและมีแนวคิดที่แตกต่างกันออกไป แตแนวทางหลักๆในการแก้โจทย์มีดังนี้
    ก. โจทย์กำหนด สมการสมดุล, ความเข้มข้นเริ่มต้นของสารตั้งต้น , ความเข้มข้นของสารตัวใดตัวหนึ่ง ที่สมดุล แล้วให้หาค่า K
    ข.โจทย์กำหนด สมการสมดุล , ความเข้มข้นเริ่มต้นของสารตั้งต้น , ค่า K แล้วให้หาค่าความ เข้มข้นของสารที่สมดุล
    ค. โจทย์กำหนด สมการสมดุล, ความเข้มข้นเริ่มต้นของสารทุกตัว ที่มีในการสมการ, ค่า K แล้วให้หาค่า ความเข้มข้นของสารที่สมดุล
    ง. เป็นโจทย์เกี่ยวกับ การรบกวนสมดุล ที่มีการกำหนดความเข้มข้นของสารทุกตัวที่สมดุล แล้วเติมสาร ในระบบสมดุลลงไปอีกทำให้สมดุลถูกรบกวน แล้วจึงให้คำนวณหาค่าความเข้มข้นที่สมดุลใหม
    สำหรับการคำนวณในสมดุลกรด - เบส ปกติจะเป็นการหาค่า pH, pOH ความเข้มข้นเริ่มต้นของกรดหรือเบส, Ka หรือ Kb, % การแตกตัว ซึ่งมีหลักการคำนวณแบบสมดุลเคมีปกติแต่สมการที่มักจะใช้บ่อยมาก ในการ คำนวณ สมดุลกรดอ่อนได้แก่

    กรดอ่อน [ H+] = Ka Ca เมือมี Ca คือความเข้มข้นของกรดอ่อน
    ส่วน เบสอ่อนจะใช้สมการ
    [ OH-] = KbCb

    ตัวอย่างจงหา pH ของสารละลายที่ประกอบด้วย 0.10 M NH3 และ 0.20 M NH4Cl เมื่อ Kb ของ NH3 เท่ากับ 1.8x10-5 ที่ 25oC

    วิธีทำ สมดุลการแตกตัวของเบส :

    ความเข้มข้น (M) NH3(aq) + H2O(1) NH4+(aq) + OH-(aq)

    ........................เริ่มต้น ................0.10 .............................0.20 ..............0

    ........................เปลี่ยนแปลง ........-x .................................+x ..............+x

    ........................ที่สมดุล .............0.10-x ...........................0.20+x ..........x

    ค่าคงที่การแตกตัวของเบสอ่อน :

    Kb =

    1.8 x 10-5 =

    ใช้วิธีประมาณว่า 0.20 + x ~ 0.20 และ 0.10 - x ~ 0.10 จะได้

    = 1.8 x 10-5

    ...................................x = [OH- ] = 1.8x10-5 x = 9.0 x 10-5

    ...............................pH = 14.00 - pOH = 14.00 + log[OH-]

    ...............................14.00 + log (9.0 x 10-5) = 14.00 - 5.05 = 8.95

ถ้าเติมกรดปริมาณเล็กน้อยลงไปในสารละลายบัฟเฟอร์นี้ สมการที่เกิดขึ้นคือ NH3 + H+ --> NH4+

ถ้าเติมเบสปริมาณเล็กน้อยลงไปในสารละลายบัฟเฟอร์นี้สมการที่เกิดขึ้นคือNH4+ + OH---->NH3 + H2O