ทฤษฎีกรด - เบ | ทฤษฎีกรด- เบสของอาร์เรเนียส | ข้อจำกัดของทฤษฎีกรด - เบส อาร์เรเนียส
ทฤษฎีกรด- เบส ของเบรินสเตต- เลา |
ข้อจำกัดของทฤษฎีกรด - เบสของเบรินสเตต- ลาวรี
สารที่เป็นได้ทั้งกรดและเบส | ทฤษฎีกรด- เบสของลิวอีส

ฤษฎีกรด - เบส

     ในการที่จะให้นิยามของกรด- เบส และในการจำแนกสารต่างๆ ว่าเป็นกรดหรือเบสได้มีนักวิทยาศาสตร์ ได้ศึกษาและตั้งทฤษฎีกรด- เบส ขึ้นหลายทฤษฎีด้วยกัน ทฤษฎีกรด- เบสที่สำคัญมีดังนี้

::Ѻҹ::

ทฤษฎีกรด- เบสของอาร์เรเนียส

     อาร์เรเนียส เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน ได้ทฤษฎีกรด- เบส ในปี ค. ศ. 1887 ( พ. ศ. 2430) อาร์เรเนียสศึกษาสาร¹ (Aqueous solution) และการนำไฟฟ้าของสารละลาย เขาพบว่าสารอิเล็กโทรไลต์จะแตกตัวเป็นไอออน ละลายอยู่ในและให้นิยามกรดไว้ว่า

กรด คือ สาร¹แล้วแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน” เช่น

HCl (g) H+ (aq) + Cl- (aq)

HClO4(l) H+ (aq) + ClO4- (aq)

เบสคือ สาร¹แล้วแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน” เช่น

NaOH (s) Na+ (aq) + OH- (aq)

KOH (s) K+ (aq) + OH- (aq)

 

::Ѻҹ::

ข้อจำกัดของทฤษฎีกรด - เบส อาร์เรเนียส

  • ทฤษฎีกรด- เบส อาร์เรเนียส จะเน้นเฉพาะการแตกตัวในน้ำ ให้เป็น H+ และ OH- ไม่รวมถึงตัวทำละลายๆ ทำให้อธิบายความเป็นกรด- เบสได้จำกัด
  • สารี่จะเป็นกรดได้ต้องมี H+ อยู่ในโมเลกุล และสารี่จะเป็นเบสได้ก็ต้องมี OH- อยู่ในโมเลกุล

::Ѻҹ::

ทฤษฎีกรด- เบส ของเบรินสเตต- เลา

     โจฮันส์ นิโคลัส เบรินสเตต นักเคมีชาวเดนมาร์ก และ โทมัส มาร์ติน ลาวรี นักเคมีชาวอังกฤษ ได้ศึกษาการให้และรับโปรตอนของสาร เพื่อใช้ในการอธิบายและจำแนกกรด- เบสได้กว้างขึ้น และได้ตั้งทฤษฎีกรด- เบสขึ้นในปี ค. ศ.1923 ( พ. ศ.2466)

 

     กรด คือ สารี่สามารถให้โปรตอนกับสารๆ ได้ (Proton donor)

     เบส คือ สารี่สามารถรับโปรตอนจากสารได้ (Proton acceptor)

 

พิจารณาตัวอย่างต่อไป

1.

     HCl เป็นสารี่ให้โปรตอน (H+) ดัง HCl จึงเป็นกรด
     H2O เป็นสารี่รับโปรตอน (H+) ดัง H2Oจึงเป็นเบส

2.

     NH4+ เป็นสารี่ให้โปรตอน (H+) ดัง NH4+จึงเป็นกรด
     H2Oเป็นสารี่รับโปรตอน (H+) ดัง H2Oจึงเป็นเบส

::Ѻҹ::

ข้อจำกัดของทฤษฎีกรด - เบสของเบรินสเตต- ลาวรี

ทฤษฎีกรด- เบสของเบรินสเตต- ลาวรี ใช้อธิบายสมบัติของกรด- เบส ได้กว้างกว่าทฤษฎีของอาร์เรเนียส แต่ยังมีข้อจำกัดคือ สารที่จะทำหน้าที่เป็นกรดจะต้องมีโปรตอนอยู่ในสารนั้น

::Ѻҹ::

สารที่เป็นได้ทั้งกรดและเบส

(Amphoteric)

     สารบางตัวทำหน้าที่เป็นทั้งกรด เมื่อทำปฏิกิริยากับสารตัวหนึ่ง และทำหน้าที่เป็นเบส เมื่อทำปฏิกิริยากับอีกสารหนึ่ง นั่นคือเป็นได้ทั้งกรดและเบส สารที่มีลักษณะนี้เรียกว่า สารเอมโพเทอริก(Amphoteric) เช่น H2O , HCO3- เป็นต้น

กรณีของ H2O

ในกรณีนี้ H2O เป็นกรดเมื่อทำปฏิกิริยากับ NH3 และเป็นเบสเมื่อทำปฏิกิริยากับNH4+

ดังนั้นอาจจะสรุปได้ว่า สารที่เป็นเอมโฟเทอริก ถ้าทำปฏิกิริยากับสารที่ให้โปรตอนได้ดีกว่า ตัวมันเองจะรับโปรตอน ( ทำหน้าที่เป็นเบส) แต่ถ้าไปทำปฏิกิริยากับสารที่ให้โปรตอนได้ไม่ดี ตัวมันเองจะเป็นตัวให้โปรตอนกับสารนั้น ( ทำหน้าเป็นกรด)

::Ѻҹ::

ทฤษฎีกรด- เบสของลิวอีส

ในปี ค. ศ. 1923 ( พ. ศ. 2466) ลิวอีสไดเสนอนิยามของกรดและเบสดังนี้

กรด คือ สารที่สามารถรับอิเล็กตรอนคู่ จากเบส แล้วเกิดพันธะโคเวเลนต์

เบส คือ สารที่สามารถให้อิเล็กตรอนคู่ในการเกิดพันธะโคเวเลนต์

ปฏิกิริยาระหว่างกรด- เบส ตามทฤษฎีนี้ อธิบายในเทอมที่มีการใช้อิเล็กตรอนคู่ร่วมกัน กรดรับอิเล็กตรอนเรียกว่าเป็น Electrophile และเบสให้อิเล็กตรอนเรียกว่าเป็น Nucleophile และตามทฤษฎีนี้สารที่เป็นเบสต้องมีอิเล็กตรอนคู่อิสระ เช่น

ในกรณีนี้ NH3 เป็นเบส มีอิเล็กตรอนคู่ 1 คู่ จะให้อิเล็กตรอนคู่กับกรดในการเกิดพันธะโคเวเลนต์ และ BF3รับอิเล็กตรอนจาก NH3BF3 จึงเป็นกรด

ทฤษฎีของลิวอิสนี้มีข้อดีคือ สามารถจำแนกกรด- เบส ที่ไม่มีทั้ง H หรือ OH- ในสารนั้น และแม้ว่าสารนั้นไม่ได้อยู่ในรูปสารละลาย แต่อยู่ในสถานะก็สามารถใช้ทฤษฎีลิวอิสอธิบายความเป็นกรดเบสได้

 

 

  ͹˹ Ѻٺ¹