สื่อประกอบการสอนวิชาเคมีเพิ่มเติม3...

Acid-Base การค านวณหาค่า pH และ pOH ของสารละลายกรด-เบส

การแตกตัวของโมเลกุลน า

กรดหลายโปรตอน

วิชาเคมีเพิ่มเติม 3 ว 30223 นางสาวนิติมา รุจิเรขาสุวรรณ

Water is in a state of dynamic equilibrium in which H2O molecules dissociate into H3O+ (hydronium) and OH-

(hydroxide) ions

2H2O(l) H3O+(aq) + OH-

(aq)

Dissociation of water molecule


2H2O(l) H3O+(aq) + OH-

(aq)

Kw = [H3O+][OH-]

จากการทดลองการแตกตัวของน้้าบริสุทธิ์ 25 ºC [H3O+] = [OH-] = 1.0x10-7 M

Kw = [10-7][10-7] = 10-14

[H3O+] = Kw / [OH-]

[OH-] = Kw / [H3O+]

10-14 = [H3O+][OH-] take –log จะได้ 14 = -log [H3O+] + -log [OH-]

14 = pH + pOH

pH = -log[H+]

pOH = -log[OH-]


[H3O+] = [OH-] = 1.0x10-7 M

[H3O+] และ [OH-] จะเปลี่ยนแปลงหากเติม กรดหรอืเบสลงในน้้าบริสุทธิ์

Example : ในสารละลาย HCl เข้มข้น 0.01 M ที่ 25 ºC จะมี H3O+ และ OH- เข้มข้นอย่างละเท่าใด มี pH และ pOH เท่าใด

pH, pOH, Ka,Kb และ % การแตกตัวของ Acid and base

กรดแก่และเบสแก ่ จะแตกตัวเป็นไอออนได้อย่างสมบูรณ์ (แตกตัวในน้้าได้ 100%) จึงเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าอย่างเดียว ไม่มีสมดุลไอออน

HCl(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + Cl–(aq)

กรดแก่ : ไม่มีภาวะสมดุล

กรดอ่อน : มีภาวะสมดุล

pH = -log[H3O+]

pOH = -log[OH-]

pH + pOH = 14

[H3O+] = 10-pH

[OH-] = 10-pOH

pH, pOH ของ Acid and base

กรดแก่และเบสแก ่ หากทราบความเข้มข้นของกรดแก่หรือเบสแก่จะบอก ความเข้มข้นของ H3O+ หรือ OH- ได ้

[กรดแก่] = [ H3O+ ] , [ H+]

[เบสแก่] = [ OH- ]

ตัวอย่าง สารละลาย HCl เข้มข้น 0.5 mol/dm3 จะมีไอออน ชนิดใด และเขม้ข้นเท่าใด

HCl H+ + Cl-

เริ่ม 0.5 - - สุดท้าย 0 0.5 0.5

ดังนั้น [ H+ ] = [Cl-] = 0.5 M

pH = -log[H+] = -log 0.5

กรดแก่และเบสแก ่

1) สารละลาย NaOH เข้มข้น 0.1 M

2) สารละลาย Ba(OH)2 เข้มข้น 0.01 M

ตัวอย่าง 5 สารละลาย HBr ปริมาตร 5 dm3 มี HBr ละลายอยู่ 1.5 mol มีไอออนชนิดใด เข้มข้นเท่าใด มี pH และ pOH เท่าใด


3) สารละลาย HNO3เข้มข้น 2x10-5 M

4) สารละลาย KOH เข้มข้น 4x10-3 M

ค้าชี้แจง จงหาความเข้มข้นของไอออนทุกชนิด, pH และ pOH ของ

กรดแก่และเบสแก ่

ตัวอย่าง 6 สารละลาย Ba(OH)2 เข้มข้น 0.1 mol/dm3 ปริมาตร 100 cm3 จะมี OH- กี่ mol ถ้าเติมน้้าให้มีปริมาตรเป็น 400 cm3

ความเข้มข้นของ Ba2+ และ OH- จะเป็นเท่าใด สลล. มี pH เท่าใด

ตัวอย่าง 7 หลอดหยดอันหนึ่งเมื่อหยดสารละลาย 20 หยด จะมีปริมาตร 1 cm3 เมื่อหยดสารละลาย HCl เข้มข้น 2.0 M จ้านวน 1 หยด ลงในน้้าปริมาตร 5 ลิตร จะมี H+ และ Cl- เข้มข้นอย่างละเท่าใด


กรดอ่อนและเบสอ่อน กรดอ่อนและเบสอ่อนจะแตกตัวไม่หมด จึงอยู่ในสมดุล ณ ภาวะ สมดุลจะมีทั้งสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์คือ จะมีทั้งไอออนบวก ไอออนลบ โมเลกุล และน้้า


pH = -log[H3O+]

pOH = -log[OH-]

กรดอ่อนและเบสอ่อน

Ka = [ H3O+ ]2 Ca

Ka, Kb และ % การแตกตัวของ Acid and base

หรือ

การแตกตัวของกรดอ่อนและเบสอ่อนจะสามารถค้านวณหา

ค่าคงที่สมดุลการแตกตัวของกรดอ่อน (Ka)

กรดอ่อนและเบสอ่อน Ka : ค่าคงท่ีสมดุลการแตกตัวของกรดอ่อน

Ka = [ H3O+ ]2 Ca

[ H3O+ ] = √ Ka . Ca

pKa = -log Ka

Kb = [ OH- ]2 Cb

[ OH- ] = √ Kb . Cb

pKb = -log Kb


Kb : ค่าคงท่ีสมดุลการแตกตัวของเบสอ่อน

กรดอ่อนและเบสอ่อน ตัวอย่าง 1 Nicotinic acid เป็นกรดอ่อนชนิดหนึ่งโปรตอน เขียนแทนด้วย HA : HA + H2O H3O+ + A- พบว่าที่ภาวะสมดุล สารละลายเจือจางมี [HA] = 0.049 M [H3O+ ], [A-] = 8.4 x 10-4 M จงหา pH, Ka และ pKa


ตัวอย่าง 2 จงค้านวณหา pH และความเข้มข้นของ ion ในสารละลายHClO 0.1 M ( Ka ของ HClO = 3.5 x 10-8 ) ตัวอย่าง 3 จงหา pH ของสารละลาย CH3COOH เข้มข้น 0.2 mol/dm3 ( Ka ของ CH3COOH = 1.8 x 10-5)

ตัวอย่าง 4 จงหาเปรียบเทียบ pH ของ CH3COOH และ HF เข้มข้น 0.1 M ก้าหนด Ka ของ CH3COOH = 1.8 x 10-5 , Ka ของ HF = 7.2 x 10-4

(3, 1.44x10-5, 4.84)

(4.23, [H3O+]=[ClO-] = 5.92x10-5)

(2.72)

(2.87) (2.07)


การค้านวณหาร้อยละ (เปอร์เซ็น) การแตกตัวเป็นไอออน

[H3O+] Ca

% = x 100

% = x 100



การค้านวณหาร้อยละ (เปอร์เซ็น) การแตกตัวเป็นไอออน

ตัวอย่าง 1 จงค้านวณ % การแตกตัวและ pH ของ CH3COOH เข้มข้น 0.1 M (Ka ของ CH3COOH = 1.8 x 10-5 )

ตัวอย่าง 2 ที่ 25 ºC กรด CH3COOH เข้มข้น 0.1 M แตกตัวได ้1.34 % จงหา [H3O+], [CH3COO-], pH และ Ka


(% =1.34, pH = 2.87)


HomeWork 1. หา [H+], pH, pOH ในสารละลาย 1) 0.01 M HCl 2) 0.0015 M HNO3 3) 0.002 M CH3COOH (Ka = 1.8 x 10-5 ) 4) 0.01 M NaOH 5) 0.02 M Ba(OH)2 6) 0.02 M NH3 (Kb = 1.8 x 10-5 )



HomeWork 2. จงหา % การแตกตัวของ HCOOH เข้มข้น 0.015 M (Ka = 1.8 x 10-4 )

3. กรด CH2ICOOH เข้มข้น 0.4 M แตกตัว 4.1% หา Ka และ pH ของกรดนี้

4. หา Ka ของ 5.1 0.1 M HF แตกตัว 8.1% 5.2 0.05 M HClO แตกตัว 8.4 x 10-2 %


(%=10.95)

(Ka=6.72x10-4 , pH=1.78)

(Ka=6.56x10-4)

(Ka=3.53x10-8)

กรดหลายโปรตอน(Polyprotic acid) หมายถึง กรดที่ละลายน้้าแล้วแตกตัวให ้H+ มากกว่า 1 อะตอมต่อ หนึ่งโมเลกุล เช่น H2CO3 แตกตัวให้ H+ 2 อะตอมในหนึ่งโมเลกุล จึงเรียกว่า กรดสองโปรตอน (diprotic acid) จะมี Ka 2 ค่า

H2CO3 + H2O H3O+ + HCO3-

HCO3- + H2O H3O+ + CO3

2-

Ka1 = 4.3 x 10-9

Ka2 = 5.6 x 10-11

จะเห็นว่า Ka1 > Ka2 เสมอ เพราะ Ka1 อะตอม H+ จะหลุดออกจาก โมเลกุลง่ายกว่า Ka2 ที่ H+ จะหลุดออกจากไอออนลบ

กรดหลายโปรตอน(Polyprotic acid)

Exercise2 สารละลาย H2S ที่ 25 ºC เข้มข้น 0.1 M จะมี [H2S], [HS-], [S2-], [H+] เท่าใด (Ka1=1.1 x 10-7, Ka2 =1 x 10-14)

Exercise3 สารละลาย H2CO3 ที่ 25 ºC เข้มข้น 0.4 M จะมี [HCO3

-], [CO32-], [H3O+] (Ka1 = 4.3 x 10-7, Ka2 = 5.6 x 10-11 )

Exercise1 เขียนสมการการแตกตัวของ H2S และ H3PO3

สื่อประกอบการสอนวิชาเคมีเพิ่มเติม3...

Documents