K ME เคมีอินทรีย์

เคมีอินทรีย์
           ศึกษาโครงสร้าง คุณสมบัติ องค์ประกอบของธาตุ คาร์บอน ซึ่งพบในธรรมชาติ และเป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิต
           ในปี ค.ศ. 1828 เฟรดริช วูห์เลอร์ (Friedrich Woehler) สามารถสังเคราะห์สารประกอบ
ยูเรีย ได้เป็นผลสำเร็จโดยบังเอิญจากการระเหย สารละลายแอมโมเนียมไซยาเนต (NH4OCN)

 

คุณสมบัติของสารอินทรีย์           
-สารประกอบเคมีอินทรีย์เป็นสารประกอบที่เกิดจากการดึงดูดกันระหว่างอะตอมของธาตุต่างๆด้วยพันธะ  โคเวเลนต์
-สารประกอบเคมีอินทรีย์จะหลอมเหลวหรือสะลายตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 300 °C
-ประกอบด้วยธาตุ C เป็นหลัก และธาตุอื่นๆเช่น H , N , O , S , Cl , Br

พันธะเคมี           
                   ทฤษฏีพันธะ (Chemical Bonding Theory)  เป็นการศึกษาสมบัติทางกายภาพ และสมบัติทางเคมีของสารอินทรีซึ่งส่วนใหญ่จะประกอบด้วยพันธะ C ที่เกิดจากการใช้คู่อิเล็กตรอนร่วมกันเรียกว่า พันธะโคเวเลนต์ (Covalent bond) โดย C จะมีการจัดเรียงตัวของ e- ดังนี้ 1s2 2s2 2p2 ซึ่งจากการตัดเรียนตัวดังกล่าวจะพบว่า C มีอิเล็กตรอนเดี่ยว 2 ตัวก็น่าจะสร้างได้เพียง 2 พันธะ แต่ในความเป็นจริง C กลับสร้างได้ถึง 4 พันธะ ทฤษฏีที่ใช้อธิบายหลังการดังกล่าวเรียกว่า ทฤษฏีพันธะเวเลนต์ (Valent Bond Theory)
                 ทฤษฏีพันธะเวเลนต์ (Valent Bond Theory) เป็นทฤษฎีที่ใช้ในการอธิบายการเกิดพันธะที่ซ้อนเหลื่อมกัน กล่าวคือ C ได้รับพลังงานในถ่ายเถ e- 1ตัวจากออร์บิทอล 2s ไปสู่ 2p (1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1 ) เกิดการผสมกันของ e- ในออร์บิทอล 2s และ 2p จะเรียกการผสมแบบนี้ว่า    ไฮบริไดเซชัน (Hydridization)

ไฮบริไดเซชันของ C แบ่งออกเป็น 3 รูปแบบ                                      

1. ไฮบริไดเซชันแบบ sp3 เกิดจากการผสม e- ใน 2s จำนวน 1 ออร์บิทอล กับ 2px 2py 2pz จำนวน 3 ออร์บิทอล ได้เป็น 4 ออร์บิทอลใหม่ มีลังษณะโครงสร้างเป็นทรงสี่หน้า (Tetrahedral) โดยออร์บิทอลทั้ง 4 นี้จะสร้างพันธะเดี่ยวที่เรียกว่า พันธะซิกมา

 


2. ไฮบริไดเซชันแบบ sp2 เกิดจากการผสม e- ใน 2s จำนวน 1 ออร์บิทอล กับ 2px 2py  จำนวน 2 ออร์บิทอล ได้เป็น  3 ออร์บิทอลใหม่ มีลังษณะโครงสร้างเป็น ทรงสามเหลี่ยมแบนราบ (Trigonal Planar) และคงมี e- เหลื่ออยู่ใน 2pzซึ่งมีพลังงานสูงกว่า
อีก 1 ออร์บริทอร์และสร้าง พันธะไพ (¶-bond)



3.ไฮบริไดเซชันแบบ sp1 เกิดจากการผสม e- ใน 2s จำนวน 1 ออร์บิทอล กับ 2px  จำนวน 1 ออร์บิทอล ได้เป็น  2 ออร์บิทอลใหม่ มีลังษณะโครงสร้างเป็นเส้นตรง (Linear) และคงมี e- เหลื่ออยู่ใน 2pzซึ่งมีพลังงานสูงกว่า อีก 2 ออร์บริทอร์และสร้าง พันธะไพ (¶-bond) ส่วนออร์บิทอลลูกผสมจะสร้าง
พันธะซิกมา

K ME การไทเทรตกรดเบส

การไทเทรตกรด-เบส (Acid-base titration)

       การไทเทรตกรด-เบส หมายถึง กระบวนการหาปริมาณสาร โดยวิธีใช้สารละลายมาตรฐานที่ทราบค่าความเข้มข้นที่
แน่นอน ให้ทำปฏิกิริยากับสารตัวอย่าง โดยอาศัยหลักการเกิดปฏิกิริยาระหว่างสารละลายกรดและเบสที่เข้าทำปฏิกิริยา กันพอดี ทำให้คำนวณหาความเข้มข้นหรือปริมาณของสารตัวอย่างดังกล่าวได้
       วิธีการไทเทรตกรด-เบส คือ นำสารละลายกรดหรือเบสตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์หาปริมาณ มาทำการไทเทรตกับสารละลายเบสหรือกรดมาตรฐานที่ทราบค่าความเข้มข้นที่แน่นอน กล่าวคือ ถ้าสารละลายตัวอย่างเป็นสารละลายกรด ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นเบส นำมาทำการไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรของสารละลายมาตรฐานที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาพอดีกัน จากนั้นนำไปคำนวณหาปริมาณของสารตัวอย่างต่อไป หรือทางตรงกันข้าม ถ้าใช้สารละลายตัวอย่างเป็นเบส ก็ต้องใช้สารละลายมาตรฐานเป็นกรด
       ตัวอย่างเช่น การหาค่าสารละลายกรด HCl ว่ามีความเข้มข้นเท่าใดเราอาจใช้สารละลายมาตรฐาน NaOH เข้มข้น 0.100 โมล/ลิตร มาทำการไทเทรตกับสารละลาย HCl ตัวอย่าง จำนวนหนึ่ง (อาจจะเป็น 50 cm³ ) เมื่อทราบปริมาตรของ NaOH ที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาพอดีกับ HCl จำนวน 50 cm³ นี้โดยอินดิเคเตอร์เป็นตัวบอกจุดยุติ แล้วเราก็สามารถคำนวณหาความเข้มข้นของกรด HCl ได้
       สารละลายมาตรฐาน ที่ทราบความเข้มข้นแน่นอน บรรจุอยู่ในเครื่องแก้วที่เรียกว่า บิวเรตต์ ซึ่งจะมีก๊อกไขปิด-เปิดเพื่อหยดสารละลายมาตรฐานมายังขวดรูปกรวยที่บรรจุสาร ละลายตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์ ในการไทเทรต ค่อยๆ หยดสารละลายมาตรฐานลงมาทำปฏิกิริยากับสารตัวอย่างในขวดรูปกรวย เขย่าหรือหมุนขวดรูปกรวยเพื่อให้สารผสมกันพอดี ไทเรตจนกระทั่งอินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีก็หยุดไทเทรต แล้วบันทึกปริมาตรสารละลายมาตรฐานที่ใช้ เพื่อนำไปคำนวณหา pH สารละลายต่อไป
เครื่องแก้วเชิงปริมาตร ที่ใช้ในการถ่ายเทของเหลวตัวอย่าง ลงในขวดรูปกรวยจะใช้เครื่องแก้วที่สามารถ อ่านปริมาตรได้ค่าที่ละเอียด และมีค่าถูกต้องมากที่สุด นั่นคือจะใช้ ปิเปตต์ (จะไม่ใช้กระบอกตวงเพราะให้ค่าที่ไม่ละเอียด และความถูกต้องน้อย) ซึ่งมีขนาดต่างๆ ให้เลือกใช้ เช่น ขนาด 1 cm³ , 5, 10, 25, 50 cm³ เป็นต้น วิธีใช้ปิเปตต์จะใช้ลูกยางช่วยในการดูดสารละลาย โดยในตอนแรก บีบอากาศออกจากลูกยาง ที่อยู่ปลายบนของปิเปตต์ แล้วจุ่มปลายปิเปตต์ ลงในสารละลายที่ต้องการปิเปตต์ แล้วค่อยๆ ปล่อยลูกยาง สารละลายจะถูกดูดขึ้นมาในปิเปตต์ เมื่อสารละลายอยู่เหนือขีดบอกปริมาตร ดึงลูกยางออก รีบใช้นิ้วชี้กดที่ปลายปิเปตต์ค่อยๆ ปล่อยสารละลายออกจนถึงขีดบอกปริมาตรบน จากนั้นก็ปล่อยสารละลาย ออกจากปิเปตต์สู่ขวดรูปกรวยจนหมด

การไทเทรตกรด-เบส

รูปแสดงการใช้ปิเปตต์

รูปแสดงการใช้บิวเรตต์

อินดิเคเตอร์กับการไทเทรตกรด-เบส

       อินดิเคเตอร์กรด-เบส ที่เหมาะสมกับปฏิกิริยาการไทเทรตจะต้องมีค่า pH ที่จุดกึ่งกลางช่วงการเปลี่ยนสีใกล้เคียงหรือเท่ากับ pH ที่จุดสมมูลของปฏิกิริยา นอกจากนี้ การเลือกใช้อินดิเคเตอร์กรด-เบส ต้องพิจารณาสีที่ปรากฎ จะต้องมีความเข้มมากพอที่จะมองเห็นได้ง่าย หรือเห็นการเปลี่ยนสีได้ชัดเจน ช่วงการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ จะเกิดขึ้นในช่วง 2 หน่วย pH
       ตัวอย่างเช่น การไทเทรตกรดแก่กับเบสแก่ pH ของสารละลายผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาการไทเทรต เมื่อถึงจุดสมมูลมีค่าใกล้เคียง 7 ก็ควรเลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH ของการเปลี่ยนสีใกล้เคียงกับ 7 เช่น อาจใช้โบรโมไทมอลบลูหรือ ฟีนอล์ฟทาลีน ซึ่งจะเปลี่ยนจากไม่มีสีเป็นสีชมพู ในช่วง pH 8.20-10.00 เป็นต้น ดังนั้น ถ้าทราบ pH ของสารละลายที่จุดสมมูลของปฏิกิริยาการไทเทรตก็สามารถเลือกอินดิเคเตอร์ที่ เหมาะสมได้
การเลือกอินดิเคเตอร์ ก็ขึ้นอยู่กับชนิดของปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส เพราะที่จุดสมมูลของแต่ละปฏิกิริยานั้น มีค่า pH ที่ต่างกัน
       การฟของการไทเทรตจะช่วยในการเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมได้ดี เพราะกราฟจะแสดงค่า pH ของสารละลายขณะไทเทรต ตั้งแต่ก่อนจุดสมมูล ที่จุดสมมูล และหลังจุดสมมูล จุดที่ pH ของสารละลายเปลี่ยนแปลงมาก ซึ่งเป็นจุดสมมูลนั้น จะบอกช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ที่จะเลือกใช้ ในการพิจารณาเลือกอินดิเคเตอร์ จากกราฟของการไทเทรต จะแบ่งออกตามชนิดของปฏิกิริยาดังนี้

1.อินดิเคเตอร์สำหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสแก่

รูปกราฟของการไทเทรตระหว่างกรดแก่และเบสแก่ จะแสดง pH ที่จุดสมมูลอยู่ที่ pH ใกล้เคียง 7

       จากกราฟ จะเห็นว่าค่า pH เปลี่ยนแปลงรวดเร็วที่จุดใกล้ๆ จุดยุติ (ตั้งแต่ pH 4-10) ดังนั้นอินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH ของการเปลี่ยนแปลงสีระหว่าง 4 ถึง 10 ก็สามารถนำมาใช้ได้ ซึ่งอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมที่อาจใช้ได้ ได้แก่ เมทิลเรด (4.4-6.2) โบรโมไทมอลบลู (6.0-7.5) และฟีนอล์ฟทาลีน(8.2-10.0) ดังแสดงในภาพ แต่เรามักจะนิยมใช้ฟีนอล์ฟทาลีน เพราะสังเกตการเปลี่ยนแปลงสีได้ชัดเจน สำหรับ โบรโมคลีซอล กรีน (3.8-5.4) ไม่เหมาะสมที่จะใช้เป็นอินดิเคเตอร์สำหรับกรดแก่และเบสแก่ เพราะช่วงเปลี่ยนสีที่เป็นรูปเบสของอินดิเคเตอร์ จะเกิดก่อนจุดสมมูล ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนในการบอกจุดยุติ

2.อินดิเคเตอร์สำหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่

       การเลือกอินดิเคเตอร์สำหรับการไทเทรตกรดอ่อน เช่น กรดแอซิติก กับเบสแก่ เช่น NaOH จะมีข้อจำกัดมากกว่าที่จุดสมมูลของการไทเทรต สารละลายจะมีโซเดียมแอซิเตต ทำให้สารละลายเป็นเบส มี pH มากกว่า 7

รูปกราฟแสดงการไทเทรตระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่และอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสม

       จากกราฟจะเห็นได้ว่า เมทิลเรด จะเปลี่ยนสีก่อนจุดสมมูลจึงไม่เหมาะที่จะใช้เป็นอินดิเคเตอร์สำหรับกรดแอซิติกกับ NaOH (เข้มข้น 0.100 M) ฟีนอล์ฟทาลีนเปลี่ยนสีที่ช่วงจุดสมมูลพอดี โบรโมไทมอลบลู อาจจะใช้เป็นอินดิเคเตอร์ได้ดี เมื่อใช้สีมาตรฐานเทียบ

3.อินดิเคเตอร์สำหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน

       การเปลี่ยนแปลง pH ของสารละลายขณะไทเทรตเบสอ่อน เช่น NH₃ กับกรดแก่ เช่น HCl จะค่อยๆ ลดลง เมื่อใช้ HCl เป็นสารมาตรฐาน ที่จุดยุติจะได้เกลือ NH₄Cl และ pH < 7 ในการไทเทรต 0.100 M NH₃ กับ 0.100 M HCl จะได้กราฟของการไทเทรต (ดังภาพ)

รูปกราฟของการไทเทรตระหว่าง 0.1000 M NH₃ กับ 0.1000 M HCl

       จากกราฟ เราสามารถพิจารณาชาวง pH 3-7.5 ในการเลือกอินดิเคเตอร์ ซึ่งเราอาจใช้โบรโมไทมอลบลูหรือเมทิลเรดได้ แต่ไม่ควรใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเพราะช่วง pH ของฟีนอล์ฟทาลีนมากกว่า 7 ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนในการบอกจุดสมมูล

K ME สารละลายบัฟเฟอร์

บัฟเฟอร์(Buffer)
สาร ละลายบัฟเฟอร์ = สารละลายของกรดอ่อนกับเกลือของกรดนั้น or สารละลายเบสอ่อนกับเกลือของเบสนั้น(อ่อนคู่เกลือ)สมบัติของ Buffer = สามารถควบคุมค่า pH ได้เมื่อเติมกรดแก่หรือเบสแก่ลงไปเล็กน้อย
การควบคุมค่า pH ของ Buffer
บัฟเฟอร์Aมีสาร CH₃COOH กับ CH₃COO^- อยู่ในระบบ

ถ้าใส่กรดลงไป HCl จะแตกให้ H⁺ แต่จะถูกสะเทินด้วยคู่เบส

CH₃COO^- + H⁺ CH₃COOH

ถ้าใส่เบสลงไป NaOH จะแตกตัวให้ OH^- แต่จะถูกสะเทินด้วยคู่กรด
CH₃COOH + OH^-CH₃COO^- + H₂O
****กรดแก่&เบสแก่เป็น Buffer ไม่ได้เพราะแตกตัว 100 % จึงไม่เกิดคู่กรดคู่เบส****
ชนิดของ Buffer 1.คู่เหมือนไม่ทำปฏิกิริยากัน Ex. CH₃COOH กับ CH₃COONa
2.บัฟเฟอร์คู่กรด คู่เบส ของกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อน3. บัฟเฟอร์คู่กรด คู่เบส ของเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อน

หลักการการดูสารว่าเป็น Buffer หรือไม่

1.ถ้าไม่ทำปฏิกิริยากัน(คู่เหมือน)ตัดแก่ออกจะต้องมี H⁺ ต่าง 1ตัว
2.ถ้าทำปฏิกิริยากันอ่อนต้องเหลือ
การดูค่า pH ของ สารละลายBuffer
1.บัฟเฟอร์ที่เกิดจากกรดอ่อนคู่กับเกลือของกรดอ่อน มี pH <7
2.บัฟเฟอร์ที่เกิดจากเบสอ่อนคู่กับเกลือของเบสอ่อน มี pH >7
pHของ Buffer ใช้สูตร pH = -logKa + log [เกลือ]/[กรด]
pOHของ Buffer ใช้สูตร pOH = -logKb + log [เกลือ]/[เบส]
**** สารละลายบัฟเฟอร์จะมีประสิทธิภาพดีที่สุดเมื่อ [HA] = [A^-]ซึ่งจะทำให้ [H⁺]จะเท่ากับ Ka ด้วยเหตุนี้จึงเลือกใช้บัฟเฟอร์ที่มีค่า pKaใกล้เคียงกับ pH ที่ต้องการเตรียม****

K ME ไฮโดรไลซิส

ปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสของเกลือ

ไฮโดรไลซีสของเกลือ หมายถึง ปฏิกิริยาระหว่างเกลือกับน้ำ เกลือเป็นอิเล็กโทรไลต์แก่ เมื่อเกลือละลายในน้ำ เกลือจะแตกตัวออกเป็นไอออนบวกและไอออนลบทั้งหมด ดังนั้น สมบัติของสารละลายของเกลือ จึงขึ้นอยู่กับไอออนบวกและไอออนลบในสารละลายนั้น ไอออนบางตัวสามารถที่จะทำปฏิกิริยากับน้ำและให้ H⁺ หรือ OH^- ได้ ปฏิกิริยานี้จึงเรียกว่า ปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส เช่น

- ไอออนลบ เช่น X^- เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเขียนสมการได้ดังนี้

X^- (aq) + H₂O (l) HX (aq) + OH^- (aq)

จะเห็นว่าจากปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสของไอออนลบ X^- ที่เกิดขึ้น X- (aq) จะรับ H⁺ จากน้ำแล้วได้ OH^- (aq) ดังนั้นสารละลายที่ได้จึงมีสมบัติเป็นเบส

- สำหรับไอออนบวก เช่น NH₄⁺(aq) เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเขียนสมการได้ดังนี้

NH₄⁺ (aq) + H₂O(l) NH₃ (g) + H₃O⁺ (aq)

จะเห็นว่าจากปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสของไอออนบวก NH₄⁺(aq) ที่เกิดขึ้น NH₄⁺ จะให้โปรตอนกับ H₂O (l) แล้วได้ H₃O⁺ (aq) ดังนั้นสารละลายที่ได้จึงมีสมบัติเป็นกรด
ดังนั้นจึงอาจสรุปได้ว่า “ถ้าไอออนลบของเกลือเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสจะทำให้สารละลายแสดงสมบัติความเป็นเบส และถ้าไอออนบวกของเกลือเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส จะทำให้สารละลายแสดงสมบัติความเป็นกรด”

-  การพิจารณาว่าไอออนลบใดจะเกิดไฮโดรไลซีสหรือไม่นั้นมีหลักพิจารณาดังนี้

1. ถ้าเป็นไอออนลบของกรดแก่ เช่น Cl^-, Br^- , I^- , NO₃^- , และ ClO₄^- จะไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ ดังนั้น จะไม่มีผลต่อค่าความเป็นกรด-เบสของสารละลาย
2. ไอออนลบของกรดอ่อน เช่น CH₃COO^- , ClO^- , CN^- , และ CO₃^2- สามารถรับโปรตอนจากน้ำเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสได้สารละลายที่เป็นเบส เช่น ปฏิกิริยาของ CH₃COO^- กับน้ำ

CH₃COO^- (aq) + H₂O (l) CH₃COOH (aq) + OH^- (aq)

-  การพิจารณาว่าไอออนบวกใดจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสหรือไม่มีหลักพิจารณาดังนี้

1. ไอออนบวกของโลหะหมู่ IA หรือ IIA (ยกเว้น Be) ได้แก่ Li+ , Na+ , K+ , Mg2+ , Ca2+ และ Ba2+ จะไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส รวมทั้งไอออนบวกของเบสแก่ทั้งหมด

2. แอมโมเนียมไอออนของเกลือแอมโมเนียมจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส และทำให้สารละลายเป็นกรด

1. การไฮโดรไลซีสของเกลือที่เกิดจากกรดแก่และเบสแก่

เกลือประเภทนี้เมื่อละลายในน้ำจะไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสกับน้ำ ทั้งนี้เพราะ ทั้งไอออนบวกที่มาจากเบสแก่ และไอออนลบที่มจากกรดแก่ ต่างก็ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ เช่น NaCl เมื่อละลายน้ำได้ Na⁺ และ Cl^- ทั้ง Na⁺ ซึ่งมาจากเบสแก่ และ Cl^- ซึ่งมาจากกรดแก่ HCl จะไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ ไม่มีผลต่อค่า pH ของสารละลาย สารละลายจึงเป็นกลาง คือมี [H₃O⁺] และ [OH^-] ที่แตกตัวจากน้ำมีปริมาณเท่ากัน pH ของสารละลายเท่ากับ 7

2. การไฮโดรไลซีสของเกลือที่เกิดจากกรดอ่อนกับเบสแก่

เกลือประเภทนี้เมื่อละลายน้ำจะได้ไอออนลบที่มาจากกรดอ่อนที่มีสมบัติเป็นคู่เบสที่แรงพอสมควร ไอออนลบที่เกิดขึ้นจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสกับน้ำได้ OH^- ไอออนทำให้สารละลายแสดงสมบัติความเป็นเบส
ตัวอย่างเช่น NaClO เมื่อละลายน้ำจะให้ Na⁺ และ ClO^- ดังนี้

NaClO (s) Na⁺ (aq) + ClO^- (aq)
ClO^- จะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส โดยรับโปรตอนจากน้ำได้เป็น HClO และ OH^- ตามสมการ

ClO^- (aq) + H₂O (l) HClO (aq) + OH^- (aq)

สำหรับ Na⁺ (aq) ไอออน ซึ่งมาจากเบสแก่ NaOH ไม่เกิดการไฮโดรไลซีส
ดังนั้นสารละลายที่เกิดจากการละลายของเกลือ NaClO ในน้ำแล้วเกิดการไฮโดรไลซีสของ ClO^- (aq) จะได้ OH^- ไอออน จึงแสดงสมบัติเป็นเบส pH ของสารละลายมีค่ามากกว่า 7

3. การไฮโดรไลซีสของเกลือที่เกิดจากกรดแก่กับเบสอ่อน

เกลือประเภทนี้เมื่อละลายน้ำจะให้ไอออนบวกที่มาจากเบสที่เป็นคู่กรด ที่มีความแรงพอสมควร ไอออนบวกนี้จะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสกับน้ำให้ H₃O⁺ ทำให้สารละลายแสดงสมบัติเป็นกรด
ส่วนไอออนลบซึ่งมาจากกรดแก่ ไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีส ตัวอย่างเช่น
NH₄Cl ซึ่งเกิดจากกรดแก่ HCl กับเบสอ่อน NH₃
NH₄Cl แตกตัวในน้ำได้ NH₄⁺ และ Cl^- ทั้งหมด

NH₄Cl (aq) NH₄⁺ (aq) + Cl^- (aq)

Cl^- ไม่เกิดการไฮโดรไลซีส แต่ NH₄⁺ เกิดไฮโดรไลซีส โดย NH₄⁺ จะให้โปรตอนกับ H₂O ได้เป็น NH₃(aq) และ H₃O (aq) ดังสมการ

NH₄⁺ (aq) + H₂O (l) NH₃ (aq) + H₃O+ (aq)

จะเห็นได้ว่าผลจากการไฮโดรไลซีสของ NH₄Cl จะได้ H₃O+ ดังนั้นสารละลายของเกลือ NH₄Cl จึงแสดงสมบัติเป็นกรด pH ของสารละลายมีค่าน้อยกว่า 7

4.การไฮโดรไลซีสของเกลือที่เกิดจากกรดอ่อนและเบสอ่อน

เกลือประเภทนี้เมื่อละลายน้ำได้ไอออนบวกและไอออนลบ ซึ่งไอออนทั้งสองนี้ สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสได้ทั้งคู่ ไอออนบวกของเกลือจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสได้ H₃O+ ส่วนไอออนลบได้ OH^- ดังนั้นความเป็นกรด-เบสของสารละลายจึงขึ้นอยู่กับว่าไอออนบวกหรือไอออนลบเกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซีสได้ดีกว่ากัน โดยพิจารณาจากค่าคงที่ของการแตกตัวของคู่เบส (Kb) (ไอออนลบ) หรือค่าคงที่การแตกตัวของคู่กรด Ka (ไอออนบวก)
ตัวอย่างเช่น เกลือ NH₄CN ที่เกิดจากกรดอ่อน HCN และเบสอ่อน NH₄OH
NH₄OH แตกตัวในน้ำให้ NH₄⁺ และ CN^- ดังสมการ

NH₄CN (aq) NH₄⁺(aq) + CN^-(aq)

NH₄⁺ และ CN^- เกิดปฏิกิริยาการไฮโดรไลซีสดังนี้

NH₄⁺ (aq) + H₂O (l) NH₃ (aq) + H₃O+(aq) ; K_a = 5.6 x 10-10
CN^- (aq) + H₂O (l) HCN (aq) + OH^- (aq) ; K_b = 5.6 x 10-5

เนื่องจาก ค่า K_b> K_a ดังนั้นแสดงว่า CN^- เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซีสให้ OH^- ได้ดีกว่า NH₄⁺ ดังนั้น [OH^-] > [NH₃] สารละลายของเกลือ NH₄CN จึงแสดงสมบัติเป็นเบส pH มีค่ามากกว่า 7

K ME เกลือ

วิธีการเตรียมเกลือ

จากปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส

กรด + เบส เกลือ + น้ำ

เช่น HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H₂O (l)
H₂SO₄ (aq) + Ba(OH)₂ (aq) BaSO₄ (s) + 2H₂O (l)

“เกลือที่เกิดจากกรดและเบสทำปฏิกิริยากัน ไอออนบวกของเกลือจะมาจากเบส ส่วนไอออนลบของเกลือมาจากกรด”

เกลือที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส แบ่งออกได้เป็น

1.1 เกลือที่เกิดจากกรดแก่และเบสแก่ ตัวอย่างเช่น
- NaCl เกิดจากกรด HCl กับเบส NaOH,
HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H₂O (l)
- Ca(NO₃)₂ เกิดจาก HNO₃ และ Ca(OH)₂
HNO₃ (aq) + Ca(OH)₂ (aq) Ca(NO₃)₂(aq) + H₂O (l)

1.2 เกลือที่เกิดจากกรดอ่อนกับเบสแก่ เช่น
- NaClO เกิดจาก HClO และ NaOH
HClO (aq) + NaOH (aq) NaClO (aq) + H₂O (l)
- Ba(C₂H₃O₂)₂ เกิดจาก C₂H₃O₂H และ Ba(OH)₂
C₂H₃O₂H(aq) + Ba(OH)₂(aq) Ba(C₂H₃O₂)₂(aq) + H₂O (l)

1.3 เกลือที่เกิดจากกรดแก่กับเบสอ่อน เช่น
- NH₄Cl เกิดจาก HCl กับ NH₃
HCl (aq) + NH₃ (g) NH₄Cl (aq) + H₂O (l)
- Al(NO₃)₃ เกิดจาก HNO₃ (aq) และ Al(OH)₃ (aq)
HNO₃ (aq) + Al(OH)₃ (aq) Al(NO₃)₃(aq) + H₂O (l)

1.4 เกลือที่เกิดจากกรดอ่อนและเบสอ่อน เช่น
- NH₄CN เกิดจากกรด HCN กับเบส NH₃
HCN(aq) + NH₃ (g) NH₄CN (aq) + H₂O (l)
- FeCO₃ เกิดจากกรด H₂CO₃ (aq) กับเบส Fe(OH)₂ (aq)
H₂CO₃ (aq) + Fe(OH)₂ (aq) FeCO₃(aq) + H₂O (l)

K ME ปฎิกิริยาระหว่างกรดเบส

ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส สามารถแบ่งได้ดังนี้

1.ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสแก่

เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่ HCl กับเบสแก่ KOH ได้เกลือ KCl และน้ำ ดังนี้
HCl (aq) + KOH (aq) KCl (aq) + H₂O (l)

2.ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสอ่อน

เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่ HCl กับเบสอ่อน NH₄OH ได้เกลือ NH₄Cl และน้ำ
HCl (aq) + NH₄OH (aq) NH₄Cl (aq) + H₂O (l)

3.ปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่

เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรด CH₃COOH และเบส NaOH ได้เกลือโซเดียมแอซิเตต (CH₃COONa) และน้ำ
CH₃COOH (aq) + NaOH (aq) CH₃COONa (aq) + H₂O (l)

4.ปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสอ่อน

เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรด HCN กับเบส NH₄OH ได้เกลือ NH₄CN และน้ำ
HCN (aq) + NH₄OH (aq) NH₄CN (aq) + H₂O (l)

ปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบสในน้ำนี้จะทำให้สารละลายที่ได้แสดงสมบัติเป็นกรด เบส หรือกลางได้ ซึ่งพิจารณาได้เป็น 2 กรณี
1.ในกรณีกรดและเบสทำปฏิกิริยากันแล้วมีกรดหรือเบสเหลืออยู่ ถ้ามีกรดเหลืออยู่สารละลายแสดงสมบัติเป็นกรด ถ้ามีเบสเหลืออยู่สารละลายก็จะแสดงสมบัติเป็นเบส
2.ถ้ากรดกับเบสทำปฏิกิริยากันหมดพอดี ได้เกลือกับน้ำ สารละลายของเกลือที่ได้จากปฏิกิริยา จะแสดงสมบัติเป็นกรด เบส หรือกลาง ขึ้นอยู่กับชนิดของเกลือนั้นว่ามาจากกรดและเบสประเภทใด ทั้งนี้เพราะเกลือแต่ละชนิดจะเกิดการแตกตัวและทำปฏิกิริยากับน้ำ เรียกว่า ไฮโดรไลซีส ซึ่งจะทำให้สารละลายแสดงสมบัติกรด-เบสต่างกัน รายละเอียดอยู่ในหัวข้อต่อไป

K ME อินดิเคเตอร์

อินดิเคเตอร์สำหรับกรด-เบส

        อินดิเคเตอร์ คือ สารที่ใช้บอกความเป็นกรด-เบส ของสารละลายได้อย่างหนึ่ง สารประกอบที่เปลี่ยนสีได้ที่ pH เฉพาะตัว จะถูกนำมาใช้เป็นอินดิเคเตอร์ได้ เช่น ฟีนอล์ฟทาลีน จะไม่มีสีเมื่ออยู่ในสารละลายกรด และจะเปลี่ยนเป็นสีชมพู เมื่ออยู่ในสารละลายเบสที่มี pH 8.3

ภาพฟีนอล์ฟทาลีน

        

          อินดิเคเตอร์สำหรับกรด-เบส เป็นสารอินทรีย์ อาจเป็นกรดหรือเบสอ่อนๆ ซึ่งสามารถเปลี่ยนจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่งได้ เมื่อ pH ของสารละลายเปลี่ยน         

การเปลี่ยนสีองอินดิเคเตอร

         HIn เป็นสัญลักษณ์ของอินดิเคเตอร์ที่อยู่ในรูปกรด (Acid form)
         In^- เป็นสัญลักษณ์ของอินดิเคเตอร์ที่อยู่ในรูปเบส (Basic form)
รูปกรดและรูปเบสมีภาวะสมดุล เขียนแสดงได้ด้วยสมการ ดังนี้

HIn (aq) + H₂O (l) H₃O⁺ (aq) + In^- (aq)
 ไม่มีสี *      สีชมพู*   ; (* = กรณีเป็นฟีนอล์ฟทาลีน)
(รูปกรด)     (รูปเบส)

Kind =

    HIn และ In^- มีสีต่างกันและปริมาณต่างกัน จึงทำให้สีของสารละลายเปลี่ยนแปลงได้ ถ้าปริมาณ HInมากก็จะมีสีของรูปกรด ถ้ามีปริมาณ In^-มากก็จะมีสีของรูปเบส การที่จะมีปริมาณ HIn หรือ In มากกว่าหรือน้อยกว่านั้นขึ้นอยู่กับปริมาณ H₃O⁺ ในสารละลาย ถ้ามี H₃O⁺ มากก็จะรวมกับ In^- ได้เป็น HIn ได้มากจะเห็นสารละลายใสไม่มีสีของ HIn แต่ถ้าอยู่ในสารละลายที่มี OH^- มาก OH^-จะทำปฏิกิริยากับ H₃O⁺ ทำให้H₃O⁺ ลดลง ซึ่งจะมีผลทำให้เกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าได้ In^- มากขึ้น จะเห็นสารละลายในรูปของ In^- คือเห็นเป็นสีชมพู


        ช่วง pH ที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่ง สารละลายจะมีสีผสมระหว่างรูปกรดและรูปเบส เรียกว่า ช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ (pH range หรือ pH interval)
        ช่วง pH ของอินดิเคเตอร์หาได้จากค่า K_ind ของอินดิเคเตอร์ดังนี้

           HIn (aq) + H₂O (l) H₃O⁺ (aq) + In^- (aq)
          ไม่มีสี * (รูปกรด) สีชมพู* (รูปเบส) ; (* = กรณีเป็นฟีนอล์ฟทาลีน)

นั่นคือ ช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ = pK_ind 1        หมายความว่า สีของอินดิเคเตอร์จะเริ่มเปลี่ยนแปลงเมื่อ pH = pK_ind 1 ซึ่งเป็นค่าโดยประมาณ แต่ถ้า [HIn] มากกว่าหรือน้อยกว่า [In^- ] 10 เท่าขึ้นไป อาจถึง 100 เท่า ช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ก็จะเปลี่ยนไป ช่วง pH ของอินดิเคเตอร์ที่ถูกต้องจริงๆ ของแต่ละอินดิเคเตอร์หาได้จากการทดลอง
ตัวอย่างเช่น เมทิลเรด มีช่วง pH 4.4 - 6.2 หมายความว่า สารละลายที่หยดเมทิลเรดลงไป จะเปลี่ยนสีจากรูปกรด (แดง) ไปเป็นรูปเบส (เหลือง) ในช่วง pH ตั้งแต่ 4.4 - 6.2 นั่นคือ

- ถ้า pH < 4.4 จะให้สีแดง (รูปกรด)
- pH อยู่ระหว่าง 4.4 - 6.2 จะให้สีผสมระหว่างสีแดงกับเหลือง คือ สีส้ม
- pH > 6.2 จะให้สีเหลือง (รูปเบส)

สีของอินดิเคเตอร์แต่ละชนิด จะเปลี่ยนในช่วง pH ที่ต่างกัน ซึ่งแสดงได้ดังภาพ



ภาพแสดงสีของอินดิเคเตอร์แต่ละชนิด

        อย่างไรก็ตาม อินดิเคเตอร์ชนิดหนึ่งๆ จะใช้หาค่า pH ของสารละลายได้อย่างคร่าวๆ เท่านั้น เช่น เมื่อนำสารละลายมาเติม เมทิลออเรนจ์ลงไป (ช่วง pH ของเมทิลออเรนจ์เท่ากับ 3.0 - 4.4 และสีที่เปลี่ยนอยู่ในช่วง สีแดง เหลือง) ถ้าสารละลายมีสีเหลืองหลังจากหยดเมทิลออเรนจ์ แสดงว่าสารละลายนี้มี pH ตั้งแต่ 4.4 ขึ้นไป ซึ่งอาจมีฤทธิ์เป็นกรด กลางหรือ เบส ก็ได้ ดังนั้น การหาค่า pH ของสารละลายหนึ่งๆ อาจจะต้องใช้อินดิเคเตอร์หลายๆ ตัว แล้วนำข้อมูลมาวิเคราะห์ pH ของสารละลายร่วมกัน