กรด-เบส (acid-base) คริษฐา เสมานิตย์

สารละลายกรดและสารละลายเบส

สารละลายกรดและสารละลายเบส เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีน้ำเงินเป็นสีแดง บางชนิดมีรสเปรี้ยว มีฤทธิ์กัด ทำปฏิกิริยากับโลหะบางชนิด ทำปฏิกิริยากับเบสได้เกลือกับน้ำ ทำปฏิกิริยากับเกลือคาร์บอเนต นำไฟฟ้าได้

สารละลายกรดและสารละลายเบส เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีแดงเป็นสีน้ำเงิน มีรสฝาดหรือขม ลื่นมือคล้ายสบู่ ส่วนใหญ่ไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะที่อุณหภูมิปกติ ทำปฏิกิริยากับกรดได้เกลือกับน้ำ ต้มกับสารละลายเกลือแอมโมเนียมได้ก๊าซแอมโมเนีย นำไฟฟ้าได้

ไอออนในสารละลายกรด สารละลายกรดมีคุณสมบัติบางประการเหมือนกัน เช่น เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีน้ำเงินเป็นแดง ทำปฏิกิริยากับโลหะได้ก๊าซไฮโดรเจน ที่เป็นเช่นนั้นเพราะว่า ในสารละลายกรดทุกชนิดประกอบด้วย ไฮโดรเนียมไอออน (H3O+) เหมือนกัน

ไอออนในสารละลายเบส สารละลายเบสมีคุณสมบัติบางประการเหมือนกัน เช่น เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีแดงเป็นน้ำเงิน ทำปฏิกิริยากับเกลือแอมโมเนียมได้ก๊าซแอมโมเนีย ที่เป็นเช่นนั้นเพราะว่า ในสารละลายเบสทุกชนิดประกอบด้วย ไฮดรอกไซด์ (OH-) เหมือนกัน

ประเภทของกรด กรดอาจแบ่งได้เป็น 2 ประเภทคือ กรดอินทรีย์ หมายถึงกรดที่มีหมู่คาร์บอกซิล หมู่ซัลโฟนิก เป็นหมู่ฟังก์ชัน เป็นกรดที่มีอยู่ในธรรมชาติหรือได้จากสิ่งมีชีวิต กรดอนินทรีย์ หมายถึงกรดที่ได้จากสิ่งไม่มีชีวิต เช่น กรดไฮโดร กรดออกโซ

ประเภทของเบส เบสอาจแบ่งได้เป็น 2 ประเภทคือ เบสอินทรีย์ หมายถึงเบสที่อยู่ในธรรมชาติ หรือได้จากสิ่งมีชีวิต ได้แก่ สารประกอบประเภทเอมีน เบสอนินทรีย์ หมายถึง เบสที่เกิดจากสิ่งไม่มีชีวิต เช่น สารประกอบไฮดรอกไซด์

ทฤษฎีกรดเบส อาร์เรเนียส นักเคมีชาวสวีเดนให้นิยามของกรด-เบสดังนี้ กรด คือสารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน เบส คือสารที่เมื่อละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน H+ OH-

ทฤษฎีกรดเบส โยฮันเนส นิโคเลาส์ เบรินสเตดและทอมัส มาติน ลาวรี นักเคมีชาวอังกฤษ ได้นิยามกรดเบส ตามทฤษฎีเบรินสเตด-ลาวรีว่า กรด คือสารที่สามารถให้โปรตอนกับสารอื่นได้ เบส คือสารที่สามารถรับโปรตอนจากสารอื่นได้

H+ OH- ทฤษฎีกรดเบส ลิวอีสไดเสนอนิยามของกรดและเบสดังนี้ กรด คือ สารที่สามารถรับอิเล็กตรอนคู่ จากเบส แล้วเกิดพันธะโคเวเลนต์ เบส คือ สารที่สามารถให้อิเล็กตรอนคู่ในการเกิดพันธะโคเวเลนต์ H+ OH-

pH ของสารละลาย การบอกความเป็นกรด เป็นเบสของสารละลายโดยอาศัยค่าความเข้มข้นของ H3O+ หรือ OH- ไม่สะดวกและมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นได้ง่าย ดังนั้น ซอเรนซัน จึงได้เสนอวิธีบอกความเป็นกรด-เบส ของสารละลายขึ้นใหม่ คือ “มาตราส่วน pH” ย่อมาจาก power hydrogen ion โดยกำหนดให้ pH = -log [H+] = -log [H3O+]

pH ของสารละลาย สารละลายที่พบบ่อยๆ ส่วนมากจะมี pH อยู่ในระหว่าง 0-14 แต่อย่างไรก็ตาม pH ของสารละลายอาจมีค่าน้อยกว่า 0 หรือมากกว่า 14 ก็ได้ *นอกจากนี้ ยังสามารถบอกความเป็นกรด-เบสของสารละลายเป็น มาตราส่วน pOH ก็ได้โดย pOH = - log [OH-]

pH ของสารละลาย ดังนั้นจึงสามารถสรุปได้ว่า pH + pOH = 14

อินดิเคเตอร์สำหรับกรด-เบส อินดิเคเตอร์ ส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์มีสมบัติเป็นกรดอ่อน มีโครงสร้างซับซ้อน เป็นสารที่มีสีและสามารถเปลี่ยนสีได้เมื่อ pH ของสารละลายเปลี่ยนไป ตามทฤษฎีแล้ว อินดิเคเตอร์ในสภาพโมเลกุลกับสภาพไอออน จะมีสีต่างกัน

การไทเทรตกรด-เบส การไทเทรต คือวิธีการหาปริมาตรของสารละลายมาตรฐาน(สารละลายที่ทราบความเข้มข้นแน่นอน) ที่ทำปฏิกิริยากับสารละลายอื่นซึ่งทราบปริมาตรแล้ว แต่ยังไม่ทราบความเข้มข้น จุดที่กรด-เบสทำปฏิกิริยากันพอดีเรียกว่า จุดสมมูลหรือจุดสะเทิน จุดที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี เรียกว่า จุดยุติ * เนื่องจากส่วนใหญ่จะใช้อินดิเคเตอร์เป็นตัวบอกจุดที่ควรยุติการไทเทรตโดยการสังเกตสี หรือการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์