ความแรงของกรดและเบส

คู่กรด – เบส คือ สารที่เป็นคู่กรด-เบสกัน H + ต่างกัน 1 ตัว โดยที่ คู่กรดจะมี H + มากกว่าคู่เบส 1 ตัว

ความแรงของกรดและเบส = การแตกตัวในการให้โปรตอน(กรด) ความสามารถในการรับโปรตอน(เบส)

CH 3COOH (aq) + H 2O (aq) CH 3COO – (aq) + H 3O + (aq)

<<< เราต้องรู้ทิศทางการเลื่อนของสมดุลก่อน เราจึงจะบอกถึงความแรงได้>>>

1. ถ้าสมดุลเลื่อนไปทางขวา CH 3COOH เป็นกรดแรงกว่า H 3O + / H 2O เป็นเบสแรงกว่า CH 3COO –
2. ถ้าสมดุลเลื่อนไปทางซ้าย H 3O + เป็นกรดแรงกว่า CH 3COOH / CH 3COO – เป็นเบสแรงกว่า H 2O

ถ้าค่า K > 1 สมดุลเลื่อนไปข้างหน้า(สารผลิตภัณฑ์มากกว่าสารตั้งต้น)
K < 1 สมดุลเลื่อนย้อนกลับ(สารผลิตภัณฑ์น้อยกว่าสารตั้งต้น)
K = 1 ไปข้างหน้าเท่ากับย้อนกลับ (สารผลิตภัณฑ์=สารตั้งต้น) ความแรงทั้ง 2 ข้างเท่ากัน

เปรียบเทียบกรดแก่กับเบสแก่

กรดแก่	เบสแก่
1. กรดแก่มีอะไรบ้าง 2. กรด Hydro = HCl HBr HI 3. กรด Oxy = HNO3 HClO3 HClO4 H2SO4 4. การแตกตัว 100% 5. การเป็นอิเล็กโทรไลต์ = แก่	1. เบสแก่มีอะไรบ้าง 2. หมู่ 1 = LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 3. หมู่ 2 = Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 4. การแตกตัว 100 % ( หมู่ 2 แตก 200 %) 5. การเป็นอิเล็กโทรไลต์ = แก่

กรดแก่ ( strong acid) คือกรดที่สามารถแตกตัวได้ 100% ในน้ำ เช่น HCl H2SO4 HN03 HBr HClO4 และ HI
เบสแก่ ( weak base) คือกรดที่สามารถแตกตัวได้ 100% ในน้ำ เช่น Hydroxide ของธาตุหมู่ 1 และ 2 ( NaOH LiOH CsOH Ba(OH) 2 Ca(OH) 2 )
กรดอ่อน ( weak acid) คือกรดที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้เพียงบางส่วน เช่น กรดอะซิติคในน้ำส้มสายชู (vinegar) ยาแอสไพริน (acetylsalicylic acid) ใช้บรรเทาอาการปวดศรีษะ saccharin เป็นสารเพิ่มความหวาน niacin (nicotinic acid) หรือ ไวตามินบี เป็นต้น ตัวอย่างปฏิกิริยาของสารละลายกรด CH 3COOH ในส่วนผสมของน้ำส้มสายชูจะมีดังนี้ :

CH 3COOH (aq) + H2O (1) H3O + (aq) + CH3COO – (aq) มีค่า K a

เบสอ่อน (weak base) คือเบสที่สามารถแตกตัวเป็นไออนได้เพียงบางส่วน เช่น NH 3 urea aniline เป็นต้น ตัวอย่างปฏิกิริยาของ ammonia มีดังนี้

NH3(aq) + H2O (aq) NH4 + (aq) + OH – (aq)

ชนิดของกรดและเบส

กรด แบ่งตามการแตกตัว แบ่งได้ 3 ชนิด
1. กรด Monoprotic แตกตัว 1 ได้แก่ HNO 3 , HClO 3 , HClO 4 , HCN
2. กรด Diprotic แตกตัว 2 ได้แก่ H 2SO 4 , H 2CO 3
3. กรดPolyprotic แตกตัว 3 ได้แก่ H 3PO 4
การแตกตัวของกรด Polyprotic แต่ละครั้งจะให้ H + ไม่เท่ากัน แตกครั้งแรกจะแตกได้ดีมาก ค่า Ka สูงมากแต่แตกครั้งต่อ ๆ ไปจะมีค่า Ka ต่ำมาก เพราะประจุลบในไอออนดึงดูด H + ไว้ดังสมการ

H 2SO 4 H+ + HSO 4 – Ka 1 = 10 11

HSO 4 – H+ + SO 4 2- Ka 2 = 1.2 x 10 -2

เนื่องมาจากกรด Polyprotic มักมีค่า K 1 >> K 2 >> K 3 H + ในสารละลายส่วนใหญ่จะได้มาจากการแตกตัวครั้งแรก
ถ้าค่า K 1 มากกว่า K 2 =10 3 เท่าขึ้นไปจะพิจารณาค่า pH ของสารละลายกรด Polyprotic ได้จากค่า K 1 เท่านั้น แต่ถ้าค่า K 2 มีค่าไม่ต่ำมาก จะต้องนำค่า K 2 มาพิจารณาด้วย

เบส แบ่งตาม จำนวน OH – ในเบส แบ่งได้เป็น 3 ชนิด คือ
1. เบสที่มี OH – ตัวเดียว เช่น LiOH NaOH KOH RbOH CsOH
2. เบสที่มี OH – 2 ตัว เช่น Ca(OH) 2 Sr(OH) 2 Ba(OH) 2
3. เบสที่มี OH – 3 ตัว เช่น Al(OH) 3 Fe(OH) 3

การเปรียบเทียบความแรงของกรดและเบส อาจจะพิจารณาได้ดังนี้

1. ดูจากการแตกตัวของกรด

กรดที่มีการแตกตัวมาก มีความเป็นกรดมาก กรดและเบสที่แตกตัวได้ 100% จะเรียกว่ากรดแก่ และเบสแก่ ตามลำดับ ซึ่งสามารถนำไฟฟ้าได้ดี แต่ถ้ากรดและเบสนั้นแตกตัวได้เพียงบางส่วนก็จะเรียกว่า กรดอ่อน หรือเบสอ่อน ตามลำดับ ซึ่งการนำไฟฟ้าจะไม่ดี

สำหรับการพิจารณาค่าการแตกตัวของกรดและเบสนั้น นอกจากจะคิดจากเปอร์เซ็นต์การแตกตัว หรืออาจจะดูได้จากค่าคงที่สมดุลของการแตกตัวของกรดหรือเบส (K a หรือ K b) เช่น

สารละลายกรด 4 ชนิด มีค่าคงที่ของการแตกตัวของกรดเป็นดังนี้

HClO 2 K a = 1.1 x 10 -2

HF K a = 6.8 x 10 -4

CH 3COOH K a = 1.8 x 10 -5

H 2CO 3 K a = 4.4 x 10 -7

ความแรงของกรดเรียงลำดับจากมากไปหาน้อยตามค่า K a ได้ดังนี้

HClO 2 > HF > CH 3COOH > H 2CO 3

ในทำนองเดียวกัน ความแรงของเบส ก็พิจารณาจากค่า K b กล่าวคือ ถ้ามีค่า K b มาก มีความเป็นเบสมากกว่า K b น้อย เช่น

NH 3 K b = 1.76 x 10 -5

N 2H 4 K b = 9.5 x 10 -7

C 6H 5NH 2 K b = 4.3 x 10 -10

ความเป็นเบส NH 3 > N 2H 4 > C 6H 5NH 2

2. ดูจากความสามารถในการให้และรับโปรตอน

กรดแก่ ได้แก่ กรดที่ให้โปรตอนได้มาก

กรดอ่อน ได้แก่ กรดที่ให้โปรตอนได้น้อย

เบสแก่ ได้แก่ เบสที่รับโปรตอนได้มาก

เบสอ่อน ได้แก่ เบสที่รับโปรตอนได้น้อย

โดยมีข้อสังเกตเกี่ยวกับคู่กรด- เบส ดังนี้

ถ้ากรดเป็นกรดแก่ คู่เบสจะเป็นเบสอ่อน เช่น

HCl (aq) + H 2O —> H 3O + (aq) + Cl – (aq)

กรดแก่ เบสอ่อน

ถ้ากรดเป็นกรดอ่อน คู่เบสจะเป็นเบสแก่ เช่น

HS – (aq) + H 2O —> H 3O + + S 2- (aq)

กรดอ่อน เบสแก่

ถ้าเบสเป็นเบสแก่ คู่กรดจะเป็น กรดอ่อน เช่น

H 3O + + S 2- (aq) —> HS – (aq) + H 2O

เบสแก่ กรดอ่อน

ถ้าเบสเป็นเบสอ่อน คู่กรดจะเป็น กรดแก่ เช่น

Cl – (aq) + H 3O + —> HCl + H 2O

เบสอ่อน กรดแก่

ตารางลำดับความแรงของกรดและเบสตัวอย่างตามทฤษฎีของเบรินสเตต- ลาวรี

กรด

คู่เบส

กรดเปอร์คลอริก

กรดไฮโดรไอโอดิก

กรดไฮโดรโบรมิก

กรดไฮโดรคลอริก

กรดไนตริก

กรดซัลฟิวริก

ไฮโดรเนียมไอออน

ไฮโดรเจนซัลเฟตไอออน

กรดไนตรัส

กรดแอซิติก

กรดคาร์บอนิก

แอมโมเนียมไอออน

ไบคาร์บอเนตไอออน

น้ำ

เมทานอล

แอมโมเนีย

HClO 4

HBr

HCl

HNO 3

H 2SO 4

H 3O +

HSO 4 –

HNO 2

CH 3COOH

H 2CO 3

NH 4 +

HCO 3 –

H 2O

CH 3OH

NH 3

เปอร์คลอเรตไอออน

ไอโอไดด์ไอออน

โบรไมด์ไอออน

คลอไรด์ไอออน

ไนเตรตไอออน

ไฮโดรเจนซัลเฟตไอออน

น้ำ

ซัลเฟตไอออน

ไนตรัสไอออน

แอซิเตตไอออน

ไบคาร์บอเนตไอออน

แอมโมเนีย

คาร์บอเนตไอออน

ไฮดรอกไซด์ไอออน

เมทออกไซด์ไอออน

เอไมด์ไอออน

ClO 4 –

I –

Br –

Cl –

NO 3 –

HSO 4 –

H 2O

SO 4 2-

NO 2 –

CH 3COO –

HCO 3 –

NH 3

CO 3 2-

OH –

CH 3O –

NH 2 –

3. ดูจากการเรียงลำดับในตารางธาตุ

การพิจารณาความแรงของกรดและเบสดูจากการเรียงลำดับของธาตุที่อยู่ในกรดนั้น ตามตารางธาตุ ซึ่งแบ่งออกได้เป็น

3.1 กรดออกซี หมายถึง กรดที่ประกอบด้วย H, O และธาตุอื่นอีก เช่น HNO 3 H 3PO 4 H 3AsO 4 HClO 4 ถ้าจำนวนอะตอมออกซิเจนเท่ากัน ความแรงของกรดเรียงลำดับดังนี้

ดังนั้น H 2SO 4 > H 2SeO 4 , H 3PO 4 > H 3AsO 4

3.2 กรดที่ไม่มีออกซิเจน เช่น HCl, HBr, HF, และ HI ความแรงของกรดแรงลำดับดังนี้

HI > HBr > HCl > HF

H 2S > H 2O

-ขอบคุณข้อมูล

http://story.yenta4.com/AcidBaseLearning/category/Acid-Base

และ https://www.scimath.org/