เคมี อ.วศวิศว์ 20

สารละลายบัฟเฟอร์
สารละลายบัฟเฟอร์  หมายถึง  สารละลายที่ได้จากการผสมของกรดอ่อนกับคู่เบส         ของกรดนั้น  หรือเบสอ่อนกับคู่กรดของเบสนั้น   จะได้สารละลายที่มีไอออนร่วม   

สารละลายบัฟเฟอร์มี 2 ประเภท
1)  สารละลายของกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อน  (Acid buffer solution)        สารละลายบัฟเฟอร์แบบนี้มี pH < 7  เป็นกรด  เช่น
                                              กรดอ่อน  +  เกลือของกรดอ่อนนั้น
                                              CH3COOH  +  CH3COONa
                                              HCN  +  KCN
                                              H2S  +  Na2S 
                                              H2CO3  +  NaHCO3
 2)  สารละลายของเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อน  (Basic buffer solution) 
สารละลายบัฟเฟอร์แบบนี้ มี pH  >  7  เป็นเบส  เช่น
                                                เบสอ่อน  +  เกลือของเบสอ่อนนั้น
                                                NH3  +  NH4Cl
                                                NH3  +  NH4NO3
                                         Fe(OH)2  +  FeCl2
                                         Fe(OH)3  +  FeCl3

วิธีการดูสารว่าเป็น Buffer หรือไม่ ????
 1.ถ้าไม่ทำปฏิกิริยากัน(คู่เหมือน)ตัดแก่ออกจะต้องมี H⁺ ต่าง 1ตัว
 2.ถ้าทำปฏิกิริยากันอ่อนต้องเหลือ
 
วิธีดูค่า PH ของสารละลาย Buffer
 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

เคมี อ.วศวิศว์ 19

ค่า PH แอนด์ POH

ค่า pH

เป็นตัวย่อที่มาจากภาษาละตินของคำว่า pondus hydrogenii (podus = pressure, hydrogenium = hydrogen แต่บางตำราคำว่า p หมายถึง power) ดังนั้นจึงเป็นการวัดการทำงานของโฮโดรเจนอิออนในสสารนั่นเอง ค่า pH ของสารละลายใด ๆ กำหนดได้จากลอกการิทึมลบ (ฐาน 10) ของความเข้มข้นไฮโดรเนียม ไอออน นั่นคือ

pH = -log[H⁺]   สมการที่ 1

หากสารละลายมีค่า pH มากกว่า จะมีค่า H₃O⁺ (หรือ H⁺) ในสารละลายมากกว่านั่น

 pH+pOH = 14

ค่า pOH

เป็นการกำหนดความเป็นกรดด่างในรูปของ pOH scale ซึ่งกำหนดได้จากลอกการิทึมลบของความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์อิออน นั่นคือ

                                                             pOH = - log [OH^-] สมการที่ 2

จาก 1+2 ;      pH+pOH = - log [OH^-]+-log[H⁺]  

                      pH+pOH = - log [OH^-][H⁺]

                      pH+pOH = - log Kw

                      pH+pOH = - log 1.0 x 10 ¹⁴

เคมี อ.วศวิศว์ 18

อินดิเคเตอร์ คือ สารที่ใช้ทดสอบความเป็นกรด เบสของสารต่าง ๆ และสีของสารนี้จะเปลี่ยนไปเมื่อค่าความเป็นกรด - เบสเปลี่ยนไป

อินดิเคเตอร์ที่ใช้ในการทดสอบความเป็นกรด เบสของดินได้แก่

1. ยูนิเวอร์แซลอินดิเคเตอร์ เป็นตลับ ภายในมีกระดาษยูนิเวอร์แซลอินดิเคเตอร์ และบนตลับจะมีแผ่นเทียบสีค่า pH ตั้งแต่ 1 ถึง 14
ดินเป็นกรด จะเปลี่ยนสีกระดาษยูนิเวอร์แซลอินดิเคเตอร์จากสีน้ำตาลเป็นสีแดงดินเป็นเบส จะเปลี่ยนสีกระดาษยูนิเวอร์แซลอินดิเคเตอร์ จากสีน้ำตาบเป็นสีเขียวน้ำเงินดินเป็นกลาง จะไม่เปลี่ยนสีกระดาษยูนิเวอร์แซลดิเคเตอร์

• ถ้าติเตรตกรดแก่ เบสแก่ ใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH = 7 (เลือกใช้ประมาณ 7 เพราะ จะได้เกลือกลาง)
• ถ้าติเตรตกรดแก่ เบสอ่อน ใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH < 7 (จะเกิดเกลือกรด)
• ถ้าติเตรตกรดอ่อน เบสแก่ ใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH > 7 (จะเกิดเกลือเบส)

เคมี อ.วศวิศว์ 17

การแตกตัวของกรดแก่ -เบสแก่กรดแก่และเบสแก่เป็นสารละลายที่แตกตัวในน้ำจนหมด สมดุลจะไปทางเดียว แต่ในขนาดที่
กรดอ่อน-เบสอ่อนจะแตกตัวได้ไม่หมด จะเกิดเป็นสภาวะสมดุลย้อนกลับได้

การแตกตัวของน้ำ น้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนมาก จึงทำให้แตกตัวได้น้อยมาก ดังนั้นการนำไฟฟ้าของน้ำจะน้อย จนไม่สามารถตรวจสอบได้ด้วยการนำไฟฟ้าผ่านหลอดไฟ แต่ตรวจได้ด้วยเครื่องวัดกระแส (แอมมิเตอร์) ด้วยเหตุนี้จึงมีการอนุโลมให้น้ำบริสุทธิ์เป็นสารนอนอิเล็กโทรไลต์           ตามทฤษฎีของเบรินสเตต - ลาวรี กล่าวว่า น้ำ ทำหน้าที่เป็นทั้งกรดและเบส ไอออนที่เกิดขึ้นจากการแตกตัวของน้ำนั้นจะมีการถ่ายเทโปรตอนกันเอง เรียกว่า ออโตไอออนไนเซชัน

โมเลกุลของน้ำที่เสีย H⁺ จะเปลี่ยนเป็น OH^- ซึ่งมีประจุลบ และโมเลกุลของน้ำที่ได้รับ H⁺ จะเปลี่ยนเป็น H₃O⁺ ซึ่งมีประจุบวก

เนื่องจากระบบนี้อยู่ในภาวะสมดุล เราจึงสามารถเขียนสมการค่าคงที่สมดุลของ H₂O ได้ ดังนี้

เคมี อ.วศวิศว์ 16

นิยามของอาร์เรเนียส
กรดเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลท์ที่ละลายน้ำแล้วให้โปรตอน และเบสสารละลายให้อิเล็กโทรไลท์ที่ละลายน้ำแล้วให้ไฮดรอกไซด์

นิยามเบรินเสตด-ลาวรี
กรด คือ สารที่สามารถรับอิเลคตรอนคู่โดดเดี่ยวจากสารอื่น

เบส คือ สารที่สามารถให้อิเลคตรอนคู่โดดเดี่ยวแก่สารอื่น

สารที่เป็นคู่กรด-เบส คือ สารที่มี H⁺ต่างกัน1ตัวโดยที่คู่กรดจะมีH⁺มากกว่าคู่เบส1ตัว


นิยามลิวอิส

กรด คือ สารที่สามารถรับอิเลคตรอนคู่โดดเดี่ยว (electron pair acceptor) จากสารอื่น

เบส คือ สารที่สามารถให้อิเลคตรอนคู่โดดเดี่ยว (electron pair donor) แก่สารอื่น

ทฤษฎีนี้ใช้อธิบาย กรด เบส ตาม concept ของ Arrhenius และ Bronsted-Lowry ได้ และมีข้อได้เปรียบคือสามารถอธิบาย กรด เบส ในกรณีที่เกิดปฏิกิริยาระหว่างกัน และได้สารประกอบที่มีพันธะโควาเลนซ์ เช่น

OH ^- (aq) + CO₂ (aq) HCO₃^- (aq)

BF₃ + NH₃ BF₃-NH₃