ทฤษฎีกรด-เบส

ทฤษฎีกรด-เบส

[ ทฤษฎีของอาร์รีเนียส]

[ ทฤษฎีของลาวรีย์]

[ ทฤษฎีของลิวอิส]

[ ชนิดของกรดและเบส]

[คู่กรดเบส]

[ ความแรงของกรดเบส ]

Arrhenius Concept

กรด คือ สารประกอบที่มี H และเมื่อละลายน้ำจะแตกตัวให้ H⁺ หรือ H₃O⁺

เบส คือ สารประกอบที่มี OH และเมื่อละลายน้ำจะแตกตัวให้ OH^-

ข้อจำกัดของทฤษฎีนี้คือ สารประกอบต้องละลายได้ในน้ำ และไม่สามารถอธิบายได้ว่า ทำไมสารประกอบบางชนิดเช่น NH₃ จึงเป็นเบส

[ Top ]

Bronsted-Lowry Concept

กรด คือ สารที่สามารถให้โปรตอน (proton donor) แก่สารอื่น

เบส คือ สารที่สามารถรับโปรตอน (proton acceptor) จากสารอื่น

ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบสจึงเป็นการถ่ายเทโปรตอนจากกรดไปยังเบสเช่นแอมโมเนียละลายในน้ำ

NH_3(aq) + H₂O₍₁₎ = NH₄⁺ _(aq) + OH^- _(aq)

base 2 ........acid 1 ........acid 2 ........base 1

ในปฏิกิริยาไปข้างหน้า NH₃ จะเป็นฝ่ายรับโปรตอนจาก H₂O ดังนั้น NH₃ จึงเป็นเบสและ H₂O เป็นกรด แต่ในปฏิกิริยาย้อนกลับ NH₄⁺ จะเป็นฝ่ายให้โปรตอนแก่ OH^- ดังนั้น NH₄⁺ จึงเป็นกรดและ OH^- เป็นเบส อาจสรุปได้ว่าทิศทางของปฏิกิริยาจะขึ้นอยู่กับความแรงของเบส

[ Top ]

Lewis Concept

กรด คือ สารที่สามารถรับอิเลคตรอนคู่โดดเดี่ยว (electron pair acceptor) จากสารอื่น

เบส คือ สารที่สามารถให้อิเลคตรอนคู่โดดเดี่ยว (electron pair donor) แก่สารอื่น

ทฤษฎีนี้ใช้อธิบาย กรด เบส ตาม concept ของ Arrhenius และ Bronsted-Lowry ได้ และมีข้อได้เปรียบคือสามารถอธิบาย กรด เบส ในกรณีที่เกิดปฏิกิริยาระหว่างกัน และได้สารประกอบที่มีพันธะโควาเลนซ์ เช่น

OH ^- (aq) + CO₂ (aq) HCO₃^- (aq)

BF₃ + NH₃ BF₃-NH₃

[ Top ]

ชนิดของกรดและเบส

ชนิดของกรด

1.กรด Monoprotic แตกตัว 1 ได้แก่ HNO₃ , HClO₃ , HClO₄ , HCN

2.กรด Diprotic แตกตัว 2 ได้แก่ H₂SO₄ , H₂CO₃

3.กรด Polyprotic แตกตัว 3 ได้แก่ H₃PO₄

การแตกตัวของกรด Polyprotic แต่ละครั้งจะให้ H⁺ ไม่เท่ากัน แตกครั้งแรกจะแตกได้ดีมาก ค่า Ka สูงมากแต่แตกครั้งต่อ ๆ ไปจะมีค่า Ka ต่ำมาก เพราะประจุลบในไอออนดึงดูด H⁺ ไว้ดังสมการ

H₂SO₄ H⁺ + HSO₄^- Ka₁ = 10¹¹

HSO₄^- H⁺ + SO₄^2- Ka₂ = 1.2 x 10^-2

เนื่องมาจากกรด Polyprotic มักมีค่า K₁>>K₂>>K₃ H⁺ ในสารละลายส่วนใหญ่จะได้มาจากการแตกตัวครั้งแรก

ถ้าค่า K₁ มากกว่า K₂ =10³ เท่าขึ้นไปจะพิจารณาค่า pH ของสารละลายกรด Polyprotic ได้จากค่า K₁ เท่านั้น แต่ถ้าค่า K₂ มีค่าไม่ต่ำมาก จะต้องนำค่า K₂ มาพิจารณาด้วย

ชนิดของเบส

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

[ Top ]

คู่กรดเบส

สารที่เป็นคู่กรด-เบสกัน H⁺ ต่างกัน 1 ตัว โดยที่ คู่กรดจะมี H⁺ มากกว่าคู่เบส 1 ตัว

ใน ปฏิกิริยาที่ผันกลับได้จะมีปฏิกิริยาย่อย 2 ชนิด คือ ปฏิกิริยาไปข้างหน้าและปฏิกิริยาย้อนกลับซึ่งในสารละลายกรดและสารละลายเบสจะ มีสารที่เรียกว่าคู่กรด-เบสเสมอไม่ว่าจะเป็นปฏิกิริยาใดโดยพิจารณาจากทฤษฎี กรด-เบสของเบรินสเตด-ลาวรี เช่น

H₂O เป็นคู่กรดของเบสOH^-

NH₃ เป็นคู่เบสของกรด NH₄⁺

CH₃COOH เป็นคู่กรดของเบสCH₃COO^-

H₂O เป็นคู่เบสของกรด H₃O⁺

[ Top ]

ความแรงของกรดและเบส

เบสแก่ คือ เบสที่แตกตัวได้มากหรือ เบสที่แตกตัวได้ 100 % หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า

อิเล็กโทรไลต์แก่ ได้แก่ เบสหมู่ 1 ทุกตัว และเบสหมู่ 2 ยกเว้น Be(OH)₂

กรดแก่ คือ กรดที่แตกตัวได้มากหรือ เบสที่แตกตัวได้ 100 % หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า

อิเล็กโทรไลต์แก่ แบ่งออกเป็น

กรด Hydro ได้แก่ HCl , HBr , HI

กรด Oxy ได้แก่ H₂SO₄ , HNO₃ , HClO₃ , HClO₄

ข้อสังเกต กรด Oxy ที่แก่ ให้นำจำนวนออกซิเจนลบกับจำนวน H⁺ ที่แตกตัวได้

ถ้าผลลัพธ์ตั้งแต่ 2 ขึ้นไปจะเป็นกรดแก่

[ Top ]