กรด-เบส  (Acid-Base)
ตอนที่ 1  ทฤษฎีกรด-เบส  (Acid-Base Theories)
                ทฤษฎีกรด-เบสที่ควรทำความเข้าใจในขั้นนี้มี  3  ทฤษฎี  ได้แก่
1. ทฤษฎีกรด-เบส  ของอาร์รีเนียส (The Arrhenius Theory of acids and bases) ( พ.ศ.2446)  
            อาร์รีเนียส  กล่าวว่า    กรด  คือสารที่แตกตัวให้  H⁺ เมื่อเกิดการละลาย 
                (Acids are substances which produce hydrogen ions in solution.)
          เบส  คือสารที่แตกตัวให้  OH^- เมื่อเกิดการละลาย
                 (Bases are substances which produce hydroxide ions in solution.)
*  เมื่อ  H⁺  ทำปฏิกิริยากับ  OH^-  เรียกว่าปฏิกิริยาสะเทิน (Neutralisation)  ทำให้ความเป็นกรด-เบสหมดไป  กลายเป็นน้ำ 
    ดังสมการ ;   H⁺(aq)  +  OH^-(aq)  →  H₂O(l) 
* ตามทฤษฎีของอาร์รีเนียส  H₂O  เป็นสารที่มีสมบัติเป็นกลาง  แต่ในทฤษฎีอื่นจะพบว่า  H₂O  อาจเป็นได้ทั้งกรดและแบส

                ทฤษฎีกรดเบสของอาร์รีเนียสมีข้อบกพร่อง(Limitations of the theory) ทำให้อธิบายความเป็นกรดหรือเบสได้ไม่ครอบคลุมทุกสถานการณ์  เช่น  ปฏิกิริยาดังสมการ
                NaOH(aq)  +  HCl(aq)  →  NaCl(aq)  +  H₂O(l)
                NH₃(aq)  +  HCl(aq)  →  NH₄Cl(aq)             
                ทฤษฎีของอาร์รีเนียสใช้อธิบายปฏิกิริยาระหว่าง  NaOH  กับ  HCl  ได้โดยตรง

  ทฤษฎีของอาร์รีเนียสสามารถอธิบายปฏิกิริยาระหว่าง  NaOH  กับ  HCl  ได้โดยตรง  เพราะการละลายของ  NaOH ซึ่งเป็นเบส  มีการแตกตัวให้  OH^- ตามที่กล่าวในทฤษฎี  ดังสมการ
                NaOH(s)  →  Na⁺(aq)  +  OH^-(aq)
                ขณะเดียวกันการละลายของ  HCl  ก็มีการแตกตัวให้  H⁺  จริงดังที่กล่าวไว้ในทฤษีเช่นกัน  ดังสมการ
                HCl(g)  →  H⁺(aq)  +  Cl^-(aq)
                เมื่อทำปฏิกิริยากันจะเป็นดังสมการ
                Na⁺(aq)  +  OH^-(aq) +  H⁺(aq)  +  Cl^-(aq)  →  H₂O(l)  +  Na⁺(aq)  +  Cl^-(aq)
                เขียนเฉพาะการรวมตัวระหว่าง  OH^-  กับ  H⁺  จะเป็นดังสมการ
                OH^-(aq) +  H⁺(aq)  →  H₂O(l) 
                ***  สำหรับ  Na⁺  กับ  Cl^-  จะไม่รวมตัวกันเป็น  NaCl  ในทันที  เพราะเป็นเกลือของโลหะอัลคาไลน์  ซึ่งมีสมบัติเป็นเกลือที่ละลายน้ำได้ดี  จนกว่าจะระเหยน้ำออกไปจนมีความเข้มข้นถึงจุดอิ่มตัว  จึงจะเริ่มรวมตัวกันแล้วตกผลึก (ลักษณะเดียวกับการทำนาเกลือ)  และถ้าระเหยน้ำออกไปจนหมด  Na⁺  กับ  Cl^-  ทั้งหมดจึงจะรวมตัวกันเป็นผลึก  NaCl

                แต่ปฏิกิริยาระหว่าง  NH₃  กับ  HCl  จะอธิบายด้วยทฤษฎีกรด-เบสของอาร์รีเนียสทั้งหมดไม่ได้  เพราะ  NH₃  ซึ่งเป็นเบส  แต่ไม่ได้แตกตัวให้   OH^-  โดยตรง  ฉะนั้น  NH₃  จึงไม่ใช่เบสตามทฤษฎีของอาร์รีเนียส   ในขณะที่  HCl  เป็นกรดตามทฤษฎีของอาร์รีเนียสเช่นเดิม   ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นดังสมการ
                NH₃(aq)  +  HCl(aq)  →   NH₄Cl(aq) 
                ถ้าเขียนแสดงในรูปที่แตกตัวเป็นไอออนจะเป็นดังนี้
                NH₃(aq)  + H⁺(aq  +  Cl^-(aq)  →  NH₄⁺(aq)  +  Cl^-(aq)
                ถ้าแสดงเฉพาะไอออนที่รวมตัวกันจริงจะเป็นดังนี้
                NH₃(aq)  +  H⁺(aq)  →  NH₄⁺(aq)

              จากกรณีดังกล่าวนี้และกรณีอื่น ๆ ทำนองเดียวกันนี้อีกมากมาย  ทำให้ทฤษฎีกรด-เบส  ของอาร์รีเนียส  อธิบายความเป็นกรดหรือเบสของอนุภาคบางอย่างไม่ได้  จึงมีการเสนอทฤษฎีกรด-เบสขึ้นมาใหม่

  2.  ทฤษฎีกรด-เบส  ของบรอนสเต็ตและเลาว์รี  (The Bronsted-Lowry Theory of acids and bases) (พ.ศ.2466)

        ทฤษฎีนี้กล่าวว่า   
        กรด  คือสารที่ให้โปรตอน (H⁺)  แก่สารอื่น ( An acid is a proton (hydrogen ion) donor.)
        เบส  คือสารที่รับโปรตอน (H⁺)  จากสารอื่น ( A base is a proton (hydrogen ion) acceptor.)

       ความเป็นกรดตามทฤษฎีนี้เกี่ยวข้องกับการให้  H⁺  ทำนองเดียวกับทฤษฎีของอาร์รีเนียส  แต่ความเป็นเบสไม่ได้กล่าวถึง  OH^-  แต่หมายถึงใครก็ได้ที่รับ  H⁺  ซึ่งพบว่า  OH^-  ก็เป็นอนุภาคหนึ่งที่รับ  H⁺  ได้เช่นกัน  OH^-   จึงเป็นเบสชนิดหนึ่งด้วยตามทฤษฎีนี้  ดังรูป

        บางครั้งจะพบว่า  โมเลกุลหรืออนุภาคของสารบางชนิดมีสมบัติเป็นได้ทั้งกรดและเบส  คือบางครั้งให้  H⁺  แต่บางครั้งรับ  H⁺  โมเลกุลของ  H₂O  ก็เช่นกัน  เป็นได้ทั้งกรดและเบส  ดังรูป

(คลิ้ก  ชมวีดีทัศน์แสดงลักษณะของกรด-เบสของอาร์รีเนียสและบรอนสเตต-เลาว์รี )
(คลิ้ก  ชมวีดีทัศน์แสดงลักษณะของกรด-เบสของบรอนสเต็ต-เลาว์รีและลิวอิส  )

คู่กรด-เบส (Conjugate acid base pair)
            กรด-เบส  ตามทฤษฎีกรด-เบสของบรอนสเต็ตและเลาร์รี  จะพบได้มากในปฏิกิริยาระหว่างกรด-เบสที่ผันกลับได้  เราจะพบว่าผลิตภัณฑ์จากกรดของปฏิกิริยาไปข้างหน้า  จะมีสมบัติเป็นเบสของปฏิกิริยาย้อนกลับ  ในขณะที่ผลิตภัณฑ์จากเบสของปฏิกิริยาไปข้างหน้า  จะมีสมบัติเป็นกรดของปฏิกิริยาย้อนกลับ  กำหนดให้กรดของปฏิกิริยาไปข้างหน้ากับเบสของปฏิกิริยาย้อนกลับเป็นคู่กัน  และเบสของปฏิกิริยาไปข้างหน้ากับกรดของปฏิกิริยาย้อนกลับเป็นคู่กัน  ดังรูป

(คลิ้ก  ชมวีดีทัศน์แสดงลักษณะของคู่กรด-เบส ) 

   ** กรด  กับคู่เบสของมันจะมีความแรงของกรด-เบสตรงข้ามกัน  ถ้ากรดมีความแรงมาก  คู่เบสจะมีความแรงของเบสน้อย  แต่ถ้ากรดมีความแรงของกรดน้อย  คู่เบสจะมีความแรงของเบสมาก

  **  เบส  กับคู่กรดของมันเป็นทำนองเดียวกัน  คือถ้าเบสมีความแรงมาก  คู่กรดจะมีความแรงของกรดน้อย  ถ้าเบสมีความแรงน้อยคู่กรดของมันจะมีความแรงของกรดมาก

            3.  ทฤษฎีกรด-เบสของลิวอิส (The Lewis Theory of acids and bases) ( พ. ศ.2481)

                                ลิวอิสกล่าวว่า  กรด  คือสารหรืออนุภาคที่รับคู่อิเล้กตรอนจากสารหรืออนุภาคอื่น (An acid is an electron pair acceptor.)
                                                   เบส  คือสารหรืออนุภาคที่ให้คู่อิเล็กตรอนแก่สารอื่น  (A base is an electron pair donor.)
                       
            ทฤษฎีกรด-เบสนี้ไม่กล่าวถึง H⁺  และ  OH^-  แต่ให้ดูที่การให้หรือรับคู่อิเล็กตรอนเป็นสำคัญ  ซึ่งจะพบว่า  H⁺ เป็นอนุภาคที่รับคู่อิเล็กตรอนได้  ฉะนั้น  H⁺  จึงเป็นกรดตามทฤษฏีของลิวอิสด้วย  สำหรับ  OH^-  ก็เช่นกัน  สามารถให้คู่อิเล็กตรอนแก่อนุภาคอื่นได้  ฉะนั้น  OH^- จึงเป็นเบสตามทฤษฎีของลิวอิสเช่นกัน

14.  The Lewis acid in the above equation is(สารที่เป็นกรดตามทฤษฎีของลิงอิสคือ)                                                . 
       The Lewis base is(สารที่เป็นเบสตามทฤษฎีของลิวอิสคือ)                                                                                         .  Explain why.
      (จงอธิบายด้วยว่าเป็นเพราะเหตุใด)

15. Classify these as an Arrhenius acid or Arrhenius base.
   (จงจำแนกว่าสารที่กำหนดให้ต่อไปนี้เป็นกรดหรือเบสตามทฤษฎีของอาร์รีเนียส)

1. Ca(OH)₂ _______________________

1. HNO₃ _______________________

1. HC₂H₃O₂ _____________________

1. H₂SO₄ _______________________

1. KOH _______________________

1. HCl _____________________

16. Complete the equations for the Ionization of these Arrhenius acids or bases in water:
      (จงทำสมการแสดงการละลายน้ำของกรดหรือเบสของอาร์รีเนียสให้สมบูรณ์๗

                                ex:           HBr + H₂O → H₃O⁺ + Br^-

                                ex:           KOH → K⁺ + OH^-

1. HNO₃ + H₂O →

1. NaOH →

1. HCl + H₂O ↔

1. Ca(OH)₂ →

17.Identify the Bronsted-Lowry acid (loses an H⁺ ion), base (gains an H⁺ ion), conjugate acid, and the
     conjugate base in each of the following.  (จงระบุอนุภาคที่เป็นคู่กรด-เบสของกันและกัน  ตามทฤษฎีของบรอนส
     เต็ตและเลาว์รี  ในแต่ละปฏิกิริยาต่อไปนี้)

                a. HNO₃ + H₂O ↔  H₃O⁺ + NO₃^-

                b. NH₃ + H₂O ↔ NH₄⁺ + OH^-

                c. H₂SO₄ + OH^-↔ HSO₄^- + H₂O

                d. C₂H₃O₂^– + H₂O ↔ OH^- + HC₂H₃O₂

                e. H₂PO₄^- OH^-↔ HPO₄^-2 + H₂O

                f. H₂PO₄^- + H₃O⁺ ↔ H₃PO₄ + H₂O

                g. HCO₃^– + H₂O ↔ H₃O⁺  + CO₃^2-

                h. HCO₃^– + H₂O ↔ H₂CO₃ + OH^-

18  .What is the conjugate acid of the following: (particle made by adding an H⁺ ion) 
      (คู่กรดของสารที่กำหนดในแต่ละข้อคือสารใด)

                a. C₂H₃O₂^-_________

                b. CO₃^2-  _________

                c. Cl^-  _________

                d. HCO₃^- _________

19. What is the conjugate base of the following: (particle made by removing an H⁺ ion)
      (คู่เบสของสารที่กำหนดในแต่ละข้อคือสารใด)

                a. NH₄⁺ _________

                b. H₂CO₃ _________

                c. H₂O _________

                d. HCO₃^- _________

20.Using your knowledge of the Brønsted-Lowry theory of acids and bases, write equations for the following
     acid-base reactions and indicate each conjugate acid-base pair:
     (จงเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาระหว่างกรด-เบสต่อไปนี้ให้สมบูรณ์  ตามทฤษฎีของบรอนสเต็ตและเลาว์รี  และระบุด้วย
     ว่าอนุภาคใดเป็นคู่กรด-เบสซึ่งกันและกัน)

        a. HNO₃ + OH^- ↔

         b. CH₃NH₂ + H₂O ↔

         c. OH^- + HPO₄^2- ↔

21.  In the following reactions, identify the Lewis acid and the Lewis base.
        (จากปฏิกิริยาต่อไปนี้จงระบุว่าอนุภาคใดเป็นกรดและเบส  ตามทฤษฎีของลิวอิส)

                a. Ag⁺ + 2NH₃  ↔  Ag(NH₃)₂⁺

                b. B(OH)₃ + H₂O ↔ B(OH)₄ + H⁺

22.  How do Lewis acids and bases compare to the Arrhenius and Bronsted-Lowry definitions of an acid and a
        base?  (นิยามของกรด เบส ตามทฤษฎีของลิวอิส  เมื่อเปรียบเทียบกับของอาร์รีเนียสและของบรอนสเต็ต-เลาว์รีแล้ว
        เป็นอย่างไร)

23.  The compound NaOH is a base by all three of the theories we discussed in class.  However, each of the
        three theories describes what a base is in different terms.  Use your knowledge of these three theories to
        describe NaOH as an Arrhenius base, a Brønsted-Lowry base, and a Lewis base.
        (  NaOH  มีสมบัติเป็นเบสตามทฤษฎีกรด เบส  ทั้ง  3  ทฤษฎี  ทั้งที่แต่ละทฤษฎีมีนิยามของคำว่าเบสต่างกัน  จง
         อธิบายว่า  NaOH  เป็นเบสตามแต่ละทฤษฎีด้วยเหตุผลใด)

24.  Write the names for the following acids and bases:

                a)            KOH _______________________________________

                b)            H_2­Se _______________________________________

                c)            HC₂H₃O₂ (vinegar)_______________________________

                d)            Fe(OH)₂ ____________________________________

                e)            HCN ____________________________________

                 f)             HCO₃ _____________________________________

                g)            LiOH ______________________________________

                h)            RbOH ___________________________________

                i)              HClO₃ ______________________________________

25.  Write the formulas for the following chemical compounds.

                a)            calcium hydroxide __________________________________

                b)            hydrofluoric acid ___________________________________

                c)            hydroiodic acid ____________________________________

                d)            phosphoric acid ___________________________________

                e)            barium hydroxide __________________________________

                 f)             sodium hydroxide __________________________________

                g)            sodium hypochlorite (bleach) _________________________

Size : 9.50 KBs Upload : 2013-07-28 07:18:14

Comment(s) Current Page(s) 1/0 << 1 >>

Vote this Content ? 0 Vote(s) Create by : K-Me Status : ผู้ใช้ทั่วไป วิทยาศาสตร์