การแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่ | การแตกตัวของกรดอ่อน | การแตกตัวของกรดมอนอโปรติก
การแตกตัวของกรดพอลิโปรติก | ค่าคงที่สมดุลของกรดอ่อน | การแตกตัวของเบสอ่อน

การแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่

    การแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่ จะแตกตัวได้หมด 100% หมายถึง การแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่ เป็นไอออนได้หมดในตัวทำละลายซึ่งส่วนใหญ่เป็นน้ำ เช่น การแตกตัวของกรด HCl จะได้ H⁺ หรือ H₃O⁺ และ Cl^-ไม่มี HCl เหลืออยู่ หรือการแตกตัวของเบส เช่น NaOH ได้ Na⁺ และ OH^- ไม่มี NaOH เหลืออยู่

     การแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่เขียนแทนด้วยลูกศร «Öè§แสดงการเปÅÕèี่ยนแปลงไปข้างหน้าเพียงอย่างเดียว เช่น

การคำนวณเกี่ยวกับการแตกตัวของกรดแก่และเบสแก่

ตัวอย่าง·Õè 1 จงคำนวณหา [H₃O⁺] , [NO₃^-] ในสารละลาย 0.015 M HNO₃

วิธีทำ

HNO₃ +H₂O H₃O⁺ + NO₃^-

0.015              

เพราะฉะ¹Ñé¹ [H₃O⁺] = [NO₃^-] = 0.015 โมล/ ลิตร

ตัวอย่าง·Õè 2 ถ้า KOH 0.1 โมล ละลาย¹éÓและสารละลายมีปริมาตร 2 ลิตร ในสารละลายจะมีไอออนใดบ้างอย่างละ¡Õèี่โมลต่อลิตร

วิธีทำ

KOH (s) K⁺ (aq) + OH^- (aq)

0.1โมล/ 2 ลิตร

สารละลาย KOH 2 ลิตร มี KOH 0.1 โมล

สารละลาย KOH 1 ลิตร มี KOH = 0.05 โมล/ ลิตร

ดังนั้น KOH จะแตกตัวให้ K⁺ และ OH^- อย่างละ 0.05 โมล/ ลิตร

ตัวอย่าง·Õè 3 สารละลายกรดแก่ (HA) 250 ลูกบาศก์เซนติเมตร มีปริมาณ H₃O⁺ ไอออน 0.05 โมล สารละลาย¹Õéี้มีความเข้มข้นเท่าใด ถ้าเติมกรด¹Õéี้ลงไปอีก 0.2 โมล โดย·Õèี่สารละลายมีปริมาตรคงเดิม สารละลาย·Õèี่ได้จะมีความเข้มข้นเท่าใด

วิธีทำ

HA H₃O⁺ (aq) + A^- (aq)

                       0.05 โมล/ 250 cm³

สารละลาย HA 250 cm³ มี HA 0.05 โมล

สารละลาย HA 1000 cm³ มี HA = = 0.20 โมล

เพราะ©Ð¹Ñé¹สารละลายที่ได้มีความเข้มข้น 0.20 โมล/ ลิตร

ถ้าเติมกรดอีก 0.2 โมล

สารละลายมี HA รวม·Ñé§หมด = 0.05 + 0.2 = 0.25 โมล

สารละลาย HA 250 cm³มี HA 0.25 โมล

สารละลาย HA 1000 cm³ มี HA = = 1.00 โมล

เพราะ©Ð¹Ñé¹สารละลายที่ได้มีความเข้มข้น 1.00 โมล/ ลิตร

ตัวอย่าง·Õè 4 จงหาความเข้มข้นของ OH^- ·Õèี่เกิดจากการเอา NaOH 10.0 กรัม ละลายใน¹éÓทำเป็นสารละลาย 0.2 dm³ (Na = 23, O = 16, H = 1)

วิธีทำ

จำนวนโมลของ NaOH = = 0.25 mol

สารละลาย 0.2 dm³ มีà¹×éÍของ NaOH = 0.25 โมล

สารละลาย 1 dm ³มี NaOH = = 1.25 โมล/ ลิตร

เพราะ©Ð¹Ñé¹สารละลายมีความเข้มข้น 1.25 โมล/ ลิตร

และปฏิกิริยาการแตกตัวของ NaOH เป็นดัง¹Õé

NaOH (aq)      Na⁺ (aq) + OH^- (aq)

1.25 โมล                         1.25 โมล     1.25 โมล

เพราะ©Ð¹Ñé¹ความเข้มข้นของ OH^- = 1.25 โมล/ ลิตร

 ::¡ÅѺ´éÒ¹º¹::

การแตกตัวของกรดอ่อน

สารละลายกรดอ่อน เช่น กรดแอซิติก (CH₃COOH) เมื่อละลายน้ำ จะนำไฟฟ้าได้ไม่ดี ทั้งนี้ เพราะกรดแอซิติกแตกตัวเป็นไอออนได้เพียงบางส่วน เขียนแทนโดยสมการจะใช้ลูกศร เพื่อชี้ว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นทั้งปฏิกิริยาไปข้างหน้าและปฏิกิริยาย้อนกลับ และอยู่ในภาวะสมดุลกัน เช่น

CH₃COOH (aq) + H₂O (l) H₃O⁺ (aq) + CH₃COO^- (aq)

ปริมาณการแตกตัวของกรดอ่อน นิยมบอกเป็นร้อยละ เช่น กรด HA แตกตัวได้ร้อยละ 10 ในน้ำ หมายความว่า กรด HA 1 โมล เมื่อละลายน้ำ จะแตกตัวให้ H⁺
เพียง 0.10 โมล

การแตกตัวของกรดของกรดอ่อนชนิดเดียวกัน จะเพิ่มขึ้นเมื่อสารละลายมีความเจือจางมากขึ้น เช่น กรดแอซิติก CH₃COOH ความเข้มข้นต่างกันจะมีเปอร์เซ็นต์การแตกตัวต่างกัน ดังนี้

CH₃COOH 1.0 M แตกตัวได้ 0.42 %

CH₃COOH 0.10 M แตกตัวได้ 1.30 %

CH₃COOH 0.010 M แตกตัวได้ 4.20 %

 ::¡ÅѺ´éÒ¹º¹::

การแตกตัวของกรดมอนอโปรติก (monoprotic acid dissociation)

กรดมอนอโปรติก คือ กรด·Õèี่แตกตัวให้ H⁺ ได้เพียง 1 ตัว เช่น HCOOH และ CH₃COOH

HCOOH (aq) H⁺(aq) + HCOO^-(aq)

CH₃COOH (aq) H⁺ (aq) + CH₃COO^- (aq)

 ::¡ÅѺ´éÒ¹º¹::

การแตกตัวของกรดพอลิโปรติก (polyprotic acid dissociation )

กรดพอลิโปรติก หมายถึง กรด·Õèี่มีโปรตอนมากกว่า 1 ตัว และสามารถแตกตัวให้ H⁺ ได้มากกว่า 1 ตัว ถ้าแตกตัวได้ H⁺
2 ตัว เรียกว่า กรดไดโปรติก เช่น H₂CO₃ , H₂S , H₂C₂O₄ เป็นต้น

H₂S H⁺ + HS ^-

HS^- H⁺ + S^2-

H₂CO₃ H⁺ + HCO₃^-

HCO^3- H⁺ + CO₃^2-

กรด·Õèี่แตกตัวให้ H⁺ ได้ 3 ตัว เรียกว่า กรดไตรโปรติก เช่น H₃PO₄ , H₃PO₃

H₃PO₃ H⁺ + H₂PO₄^-

H₂PO₄^- H⁺ + HPO₄^2-

HPO₄^2- H⁺ + PO₄^3-

 ::¡ÅѺ´éÒ¹º¹::

ค่าคงที่สมดุลของกรดอ่อน (K_a)

กรดอ่อนแตกตัวได้เพียงบางส่วน ปฏิกิริยาการแตกตัวไปข้างหน้า และปฏิกิริยาย้อนกลับเกิด¢Öé¹ได้พร้อมกัน และปฏิกิริยาการแตกตัวของกรดอ่อน¹Õéี้จะอยู่ในภาวะสมดุล ค่าคงที่สมดุล¹Õéี้จะหาได้ดังนี้

ค่าคง·Õèี่สมดุลของกรดนี้ใช้เปรียบเทียบความแรงของกรดได้ ถ้าค่า K_aมีค่ามากแสดงว่ากรดมีความแรงมาก แตกตัวได้ดี ถ้าค่า K_a น้อยแสดงว่ากรดแตกตัวได้น้อย มีความแรงน้อย สำหรับกรด·Õèี่แตกตัวได้ 100% จะไม่มีค่า K_a

ตัวอย่างค่า K_a

ถ้าเปรียบเทียบความแรงของกรดโดยใช้ K_a

K_a (HF) > K_a (CH₃COOH) > K_a (HCN)

เพราะ©Ð¹Ñé¹ความแรงของกรด HF > CH₃COOH > HCN

• กรณีกรดไดโปรติก

• กรณีกรดไตรโปรติก
  

การคำนวณà¡ÕèÂÇกับกรดอ่อน

ตัวอย่าง·Õè 5 จงคำนวณเปอร์เซ็นต์การแตกตัวของกรด HA 1 โมล/ ลิตร ซึ่งมี H₃O⁺ 0.05 โมล/ ลิตร

วิธีทำ                HA (aq) + H₂O (l) H₃O⁺ + A^- (aq)

àÃÔèÁต้น                1 โมล/ ลิตร                               0             0

ภาวะสมดุล          1 - 0.05                                0.05        0.05 โมล/ ลิตร

ตัวอย่าง·Õè 6 สารละลายกรด HA มีค่า K_a เป็น 6.8 x 10^-4 สารละลายกรดนี้มีความเข้มข้น 1 โมล/ ลิตร สารละลายกรดนี้จะมีความเข้มข้นของ H₃O⁺ เท่าใด

วิธีทำ          HA (aq) + H₂O (l) H₃O⁺ + A^- (aq)

àÃÔèÁต้น          1                                              0            0

ภาวะสมดุล 1 - x                                            x             x

ตัวอย่าง·Õè 7 ·Õèี่ 25⁰C กรดแอซิติก (CH₃COOH) เข้มข้น 0.1 โมล/ ลิตร แตกตัวได้ 1.34 % จงคำนวณหาความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน แอซิเตตไอออน และ K_a

วิธีทำ

0.1 mol/dm³ CH₃COOH แตกตัวได้ 1.34 % หมายความว่า

CH₃COOH 100 mol/dm³แตกตัวได้ = 1.34 mol/dm³

CH₃COOH 0.1 mol/dm³ แตกตัวได้ = = 0.00134 mol/dm ³

               CH ₃COOH + H₃O H ₃O⁺ + CH₃COO^-

àÃÔèÁต้น                0.1                                    0                    0

ภาวะสมดุล 0.1- 0.00134                        0.00134       0.00134

ตัวอย่าง·Õè 8 จงคำนวณหาความเข้มข้นของ H⁺ , SO₄^2- , และ HSO₄^-ของสารละลายกรด H₂SO₄ เข้มข้น 0.05 โมล/ ลิตร กำหนดค่า
K_a2 = 1.26 x 10^2-

วิธีทำ

กรด H₂SO₄เป็นกรดแก่แตกตัวได้ 100 % ในขั้นที่ 1

H₂SO₄ (aq) H⁺ (aq) + HSO₄^- (aq)

0.50 โมล/ ลิตร

¢Ñé¹·Õè 2 HSO₄^-(aq) แตกตัวให้ H⁺ และ SO₄^2-(aq) ดังนี้

HSO₄^- (aq) H⁺ (aq) + SO₄^2-(aq)

àÃÔèÁต้น 0.50                   0.50           0 ( ความเข้มข้นของ HSO₄^- และ H⁺ ได้จากการแตกตัว¢Ñé¹·Õèี่1)

ภาวะสมดุล 0.50-x          0.50+x       x

 ::¡ÅѺ´éÒ¹º¹::

การแตกตัวของเบสอ่อน

     เบสอ่อนเมื่อละลายน้ำจะแตกตัวเป็นไอออนเพียงบางส่วน และปฏิกิริยาการแตกตัวของเบสอ่อน เป็นปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ เช่น แอมโมเนีย เมื่อละลายน้ำจะมีภาวะสมดุลเกิดขึ้น ดังสมการ

NH₃(aq) + H₂O (l) NH₄⁺ (aq) + OH^- (aq)

K_b คือ ค่าคงที่สมดุลของเบส ค่า K_b นี้เป็นค่าคงที่และใช้เปรียบเทียบความแรงของเบสได้ เช่นเดียวกับค่า K_a

• โมโนโปรติกเบส (monoprotic base) จะรับ H⁺ ได้ 1 ตัว และมีค่า K_b เพียงค่าเดียว เช่น NH₃
• โพลิโปรติกเบส (polyprotic base) จะรับ H⁺ ได้มากกว่า 1 ตัว และมีค่า K_b ได้หลายค่า เช่น ไฮดราซีน H₂NNH₂

H₂NNH₂+ H₂O H₂NNH₃⁺+ OH^- ; K_b1 = 9.1 x 10^-7

H₂NNH₃⁺ + H₂O H₃NNH₃⁺ + OH^- ; K_b2 = 1.0 x 10^-15

ตาราง·Õè 1¤èÒ¤§·ÕèÊÁ´ØÅของเบสอ่อนบางตัว

นอกจาก การบอกปริมาณการแตกตัวของเบสอ่อน ในลักษณะของค่า K_b แล้วก็ยังสามารถบอกปริมาณการแตกตัวของเบสอ่อนได้ในลักษณะของเปอร์เซ็นต์ของการแตกตัว ดังนีé

ตัวอย่างการคำนวณ

ตัวอย่าง·Õè 9 จงเขียนค่าคงที่สมดุลของเบสอ่อนต่อไปนี้ C₆H₅NH₂ , N₂H₂

วิธีทำ

ตัวอย่าง·Õè 10 จงคำนวณหาความเข้มข้นของ OH - ในสารละลายแอมโมเนียเข้มข้น 0.200 โมล/ ลิตร กำหนดค่า K b = 1.77 x 10^-5

ÇÔ¸Õ·Ó

ตัวอย่าง·Õè 11 เมื่อแอมโมเนียละลาย¹éÓจะแตกตัวให้ NH₄⁺ และ OH^- ถ้าแอมโมเนียจำนวน 0.106 โมล ละลายใน¹éÓ 1 ลิตร ·Õèภาวะสมดุลแตกตัวให้ NH₄⁺ และ OH^- เท่ากัน คือ 1.38 x 10^-3 โมล จงหาค่าคง·Õèี่ของการแตกตัวของ NH₃

วิธีทำ

ตัวอย่าง·Õè 12 สารละลาย NH₃ 0.10 โมล/ ลิตร แตกตัวให้ NH₄⁺และ OH^- = 1.88 x 10 ^-3 โมล/ ลิตร จะแตกตัวได้¡Õèี่เปอร์เซ็นต์ และถ้าสารละลายเบสเข้มข้น 0.20 โมล/ ลิตร จะแตกตัวได้¡Õèี่เปอร์เซ็นต์

วิธีทำ

กรณีสารละลายเบสเข้มข้น 0.2 โมล/ ลิตร

 ::¡ÅѺ´éÒ¹º¹::