สมบัติของสารละลายกรด – เบส
สารละลายต่าง ๆ ที่ใช้ในชีวิตประจำวันแต่ละชนิดจะมีสมบัติแตกต่างกัน มีทั้งชนิดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือที่เรียกว่า มีสมบัติเป็นกรด และชนิดที่มีสมบัติเป็นเบส สารบางชนิดเป็นอันตราย แต่บางชนิดสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ สมบัติของสารละลายกรด-เบส จึงเป็นเกณฑ์อีกประเภทหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์นำมาใช้ในการจำแนกประเภทของสาร
สารละลายกรด
กรด หมายถึง สารประกอบที่มีธาตุไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบ เมื่อละลายน้ำแล้วสามารถแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน ( H+ )
สมบัติของสารละลายกรด
- กรดทุกชนิดมีรสเปรี้ยว
- เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีน้ำเงินเป็นสีแดง (มีค่าpH น้อยกว่า 7)
- ทำปฏิกิริยากับโลหะ เช่น สังกะสี ทองแดง แมกนีเซียม อะลูมิเนียม จะได้ฟองแก๊สไฮโดรเจนออกมา
- กรดมีสมบัติกัดกร่อนโลหะ หินปูน เนื้อเยื่อของร่างกาย ถ้ากรดถูกผิวหนังจะทำให้ผิวหนังไหม้ ปวดแสบปวดร้อน ถ้ากรดถูกเส้นใยของเสื้อผ้า เส้นใยจะถูกกัดกร่อนให้ไหม้ได้ นอกจากนี้ยังทำลายเนื้อไม้ กระดาษ และพลาสติกบางชนิดได้ด้วย
- กรดทำปฏิกิริยากับหินปูนซึ่งเป็นสารประกอบของแคลเซียมคาร์บอเนต ทำให้หินปูนกร่อน จะได้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งมีสมบัติทำให้น้ำปูนใสขุ่น
- สารละลายกรดทุกชนิดนำไฟฟ้าได้ดี เพราะกรดสามารถแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน
- ทำปฏิกิริยากับเบสได้เกลือและน้ำ
- กรดทำปฏิกิริยากับโลหะได้แก๊สไฮโดรเจนซึ่งเป็นแก๊สที่เบา ติดไฟได้
ประเภทของสารละลายกรด
สารละลายกรดแบ่งเป็น 2 ประเภท ได้แก่
1. กรดอินทรีย์ (Organic acid) เป็นกรดที่ได้จากธรรมชาติ จากสิ่งมีชีวิต เช่น
– กรดแอซิติก (acetic acid) หรือกรดน้ำส้ม ได้จากการหมักแป้งหรือน้ำตาลโดยใช้จุลินทรีย์ ซึ่งนิยมใช้ในการผลิตน้ำส้มสายชู
– กรดซิตริก (citric acid) หรือกรดมะนาว เป็นกรดที่อยู่ในผลไม้ที่มีรสเปรี้ยว เช่น ส้ม มะนาว
– กรดแอสคอร์บิก (ascorbic acid) หรือวิตามินซี มีอยู่ในผลไม้ที่มีรสเปรี้ยว
– กรดอะมิโน (amino acid) เป็นกรดที่ใช้สร้างโปรตีน มักพบในเนื้อสัตว์ ผลไม้เปลือกแข็ง หรือพืชตระกูลถั่ว
2. กรดอนินทรีย์ เป็นกรดที่ได้จากแร่ธาตุ จึงอาจเรียกว่ากรดแร่ก็ได้ มีความสามารถในการกัดกร่อนสูง ถ้าถูกผิวหนังหรือเนื้อเยื่อของร่างกายจะทำให้ไหม้ แสบ หรือมีผื่นคัน
ตัวอย่างเช่น
– กรดไฮโดรคลอริก (hydrochloric acid) หรือกรดเกลือ
– กรดไนตริก (nitric acid) หรือกรดดินประสิว
– กรดคาร์บอนิก (carbonic acid) หรือกรดหินปูน
– กรดซัลฟิวริก (sulfuric acid) หรือกรดกำมะถัน
สารละลารกรดที่พบในชีวิตปัจจุบัน
ตัวอย่างสารละลายกรดในชีวิตประจำวันและในสิ่งแวดล้อม มีดังต่อไป
– กรดทาร์ทาริก (tartaric acid) [C4H4O4] พบในมะขามป้อม ฝรั่ง
– กรดแอซิติก (acetic acid) [CH3COOH] ใช้ในการผลิตน้ำส้มสายชู
– กรดซิตริก (citric acid) [C6H8O7] เป็นกรดที่อยู่ในผลไม้ที่มีรสเปรี้ยว เช่น ส้ม มะนาว
– กรดแอสคอร์บิก (ascorbic acid) [C6H8O6] มีอยู่ในผลไม้ที่มีรสเปรี้ยว วิตามิน C
– กรดอะมิโน (amino acid) เป็นกรดที่ใช้สร้างโปรตีน มักพบในเนื้อสัตว์
ผลไม้
– กรดซัลฟิวริก (sulfuric acid) [H2SO4] ทำปุ๋ยเคมี
– กรดโบริก (boric acid) [H3BO3] ยาฆ่าเชื้อโรค , น้ำยาล้างตา
– กรดไฮโดรคลอริก (hydrochloric acid) [HCl] น้ำยาล้างสุขภัณฑ์
– กรดออกซาลิก (oxalic acid) [H2C2O2] กำจัดรอยเปื้อนสนิม
– กรดคาร์บอนิก (carbonic acid) [H2CO3] เป็นส่วนประกอบของ
น้ำอัดลม
2. สารละลายเบส
สารละลายเบส
เบส คือ สารประกอบที่ทำปฏิกิริยากับกรด แล้วได้เกลือกับน้ำจะสามารถแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH-) เบสทุกชนิดจะมีรสฝาด
สมบัติของสารละลายเบส
1. เบสทุกชนิดมีรสฝาดหรือเฝื่อน
2. เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีแดงเป็นสีน้ำเงิน (มีค่า pH มากกว่า 7)
3. ทำปฏิกิริยากับน้ำมันพืช หรือน้ำมันหมู จะได้สารละลายที่มีฟองคล้ายสบู่
4. ทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียไนเตรตจะได้แก๊สที่มีกลิ่นฉุนของแอมโมเนีย
5. สามารถกัดกร่อนโลหะ อะลูมิเนียมและสังกะสี และมีฟองแก๊สเกิดขึ้น
7. ทำปฏิกิริยากับกรดได้เกลือและน้ำ
2. สารละลายเบส
ตัวอย่างสารละลายเบสในชีวิตประจำวันและสิ่งแวดล้อม
1. สารประเภททำความสะอาด
– โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ใช้ทำสบู่
– แอมโมเนีย (CH3) น้ำยาล้างกระจก,น้ำยาปรับผ้านุ่ม
– โซเดียมคาร์บอเนต (Na2CO3) อุตสาหกรรมผงซักฟอก
2. สารปรุงแต่งอาหาร
– โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ทำผงชูรส
– โซเดียมไบคาร์บอเนต (NaHCO3) ทำขนม
3. สารที่ใช้ทางการเกษตร ได้แก่ ปุ๋ย
– ยูเรีย [CO(NH2)2] ใช้ทำปุ๋ย
– แคลเซียมไฮดรอกไซด์ [Ca(OH)2] แก้ดินเปรี้ยว
4. ยารักษาโรค
– NH3(NH4 )2CO3 แก้เป็นลม
– แคลเซียมไฮดรอกไซด์ [ Ca(OH)2] ลดกรดในกระเพาะอาหาร
– แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ [ Mg(OH)2] ลดกรดในกระเพาะอาหาร , ยาถ่าย
3. การตรวจสอบสารละลายกรด-เบส
สารละลายกรด – เบส ส่วนมากจะเป็นสารละลายที่ใส ไม่มีสีจึงไม่สามารถแยกออกจากกันด้วยตาได้ ส่วนมากเป็นสารที่เป็นอันตราย เพราะ
มีฤทธิ์กัดกร่อนเนื้อเยื่อของร่างกาย จึงไม่สามารถทดสอบด้วยการชิม
หรือสัมผัสได้ แต่เรามีวิธีทดสอบได้โดยใช้อินดิเคเตอร์ ซึ่งมีอยู่หลายชนิด ดังนี้
สารละลายลิตมัส
กระดาษลิตมัส เป็นอินดิเคเตอร์ที่เรารู้จักกันดี กระดาษลิตมัสมี 2 สี ได้แก่ กระดาษลิตมัสสีแดงและกระดาษลิตมัสสีน้ำเงิน
เมื่อใช้กระดาษลิตมัสตรวจสอบสารละลายจะสามารถจำแนกสารได้เป็น 3 ประเภท ดังนี้
สารละลายที่มีสมบัติเป็นกรด จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีน้ำเงินไปเป็นสีแดง
สารละลายที่มีสมบัติเป็นเบส จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีแดงไปเป็นสีน้ำเงิน
สารละลายที่มีสมบัติเป็นกลาง จะไม่ทำปฏิกิริยากับกระดาษลิตมัสทั้งสีน้ำเงิน และสีแดง กระดาษลิตมัสจึงไม่เปลี่ยนสี
ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์
อินดิเคเตอร์แบบลิตมัสจะบอกได้แต่เพียงว่าสารละลายใดเป็นกรด – เบส หรือเป็นกลางเท่านั้น ไม่สามารถบอกได้ว่าสารชนิดใดมีความเป็นกรด – เบส มากกว่ากัน ถ้าเราต้องการทราบความเป็นกรด – เบส มากหรือน้อยต้องใช้ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ซึ่งมีอยู่หลายแบบ ดังนี้
1. ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์มีทั้งแบบที่เป็นสารละลายและเป็นกระดาษ ที่อยู่ในรูปสารละลายเป็นกลางจะมีสีเขียว ส่วนที่เป็นกระดาษจะมีสีน้ำตาล ใช้เทียบความเป็นกรด – เบส กับแถบสีซึ่งจะบอกได้แต่เพียงว่าสารใดเป็นกรด – เบส มากน้อยกว่ากัน
2. ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์แบบใช้วัดค่า pH ได้คร่าว ๆ โดยเทียบสี เช่น สีส้มมีค่า pH อยู่ระหว่าง 3-4 เป็นกรด สีเขียวมีค่า pH = 7 เป็นกลาง
สีม่วงมี ค่า pH อยู่ระหว่าง 13-14 เป็นเบส
เครื่องวัดค่า pH (pH meter)
pH meter เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดค่า pH ของสารละลาย ซึ่งบอกค่าได้ละเอียดกว่าการตรวจสอบด้วยอินดิเคเตอร์ต่าง ๆ โดยจะแสดงค่าเป็นตัวเลขที่หน้าปัด และยังสามารถแสดงค่าpH ที่เปลี่ยนไปอย่างต่อเนื่องตลอดเวลาที่เกิดปฏิกิริยาด้วยในการใช้งานเครื่อง pH meter ส่วนที่สำคัญและจะต้องบำรุงรักษานั้น คือ pH electrode เพื่อให้ผลของการวัดมีความถูกต้องแม่นยำ และยังช่วยให้สามารถใช้งานได้ยาวนานขึ้นอีกด้วย การใช้งานและการบำรุงรักษา ควรล้าง pH electrode ด้วยน้ำกลั่นก่อนและหลังการวัดตัวอย่าง ซับแห้งด้วยกระดาษอ่อนนุ่มหรือสำลีเท่านั้น อย่าถู pH electrode แรง ๆ เพราะจะทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตย์ที่จะรบกวนการวัดในครั้งต่อไป
การไทเทรต
ถ้าเราต้องการรู้ค่าที่แน่นอนของกรด เราสามารถทำได้โดยการหยดเบสลงไปทีละหยด จนสารละลายผสมเป็นกลาง โดยดูจากการเปลี่ยนสีของ
อินดิเคเตอร์ เมื่อหยดสารละลายเบสลงไปในสารละลายกรดที่มีลิตมัสผสมอยู่สีของสารละลายจะเปลี่ยนไป หยดเบสลงไปจนกระทั่งสีของสารละลาย
จะเปลี่ยนไป หยดเบสลงไปจนกระทั่งสีของสารละลายเปลี่ยนเป็นสีม่วงแสดงว่าปฏิกิริยาเป็นกลาง ในทำนองเดียวกันเมื่อเราหยดสารละลายกรดลงไปใน
สารละลายเบสที่มีอินดิเคเตอร์ ผสมอยู่ สีจะเปลี่ยนไปจนได้สีม่วงซึ่งแสดงว่าปฏิกิริยาเป็นกลาง ปฏิกิริยาของกรดกับเบส เมื่อเป็นกลางจะได้สารละลายเกลือกับน้ำ
เรียกปฏิกิริยานี้ว่า ปฏิกิริยาสะเทิน (Neutralization reaction)
แหล่งที่มา
นงลักษณ์ สุวรรณพินิจและปรีชา สุวรรณพินิจ. (2537). สารและสมบัติของสาร ม.1. กรุงเทพฯ: ไฮเอ็ดพับลิชชิ่ง จำกัด.
วิไรรัตน์ นกน้อย. (ไม่ปรากฏวันเดือนปีที่จัดทำ). Education for science. สืบค้นเมื่อ 18 ตุลาคม 2560, จาก https://sites.google.com/site/kruwirairat/hnwy-kar-reiyn-ru-thi-4/4-4-smbati-khxng-sarlalay-krd—bes.
และ https://www.scimath.org/lesson-chemistry/item/7887-2018-02-27-03-53-51
