วันศุกร์ที่ 26 สิงหาคม พ.ศ. 2554

1.นิยามของอาร์เรเนียส



กรด คือ สารที่สามารถให้โปรตอน (proton donor) แก่สารอื่น

เช่น

เบส คือ สารที่สามารถรับโปรตอน (proton acceptor) จากสารอื่น

เช่น
NaOH (s) Na⁺ (aq) + OH^- (aq)
KOH (s) K⁺ (aq) + OH^- (aq)

HCl (g) H⁺ (aq) + Cl^- (aq)
HClO₄(l) H⁺ (aq) + ClO₄^- (aq)

2.นิยามของเบรินสเตด-ลาวรี

                                                              Thomas Martin Lowry       

 

                                                         Bronsted, Johannes Nicolaus  

กรด คือ สารที่สามารถรับอิเลคตรอนคู่โดดเดี่ยวจากสารอื่น

เบส คือ สารที่สามารถให้อิเลคตรอนคู่โดดเดี่ยวแก่สารอื่น

สารที่เป็นคู่กรด-เบส คือ สารที่มี H⁺ต่างกัน1ตัวโดยที่คู่กรดจะมีH⁺มากกว่าคู่เบส1ตัว
เช่น

H₂O เป็นสารที่ี่ให้โปรตอน (H⁺) ดังนั้น H₂O จึงเป็นกรด

NH₃เป็นสารที่ี่รับโปรตอน (H⁺) ดังนั้น NH₃ จึงเป็นเบส

H₂O เป็นคู่กรดของเบสOH^-

NH₃ เป็นคู่เบสของกรด NH₄⁺

CH₃COOH เป็นสารที่ี่ให้โปรตอน (H⁺) ดังนั้น CH₃COOH จึงเป็นกรด

 H₂O เป็นสารที่ี่รับโปรตอน (H⁺) ดังนั้น H₂Oจึงเป็นเบส

CH₃COOH เป็นคู่กรดของเบสCH₃COO^-

H₂O เป็นคู่เบสของกรด H₃O⁺

3.นิยามของลิวอิส

กรด คือ สารที่สามารถรับอิเล็กตรอนคู่ แล้วเกิดพันธะโคเวเลนต์

เบส คือ สารที่สามารถให้อิเล็กตรอนคู่ แล้วเกิดพันธะโคเวเลนต์

เช่น

NH₃ ให้อิเล็กตรอนคู่ 1 คู่กับ BF₃ จึงเป็นเบส (Nucleophile)
BF₃ รับอิเล็กตรอนคู่ 1 คู่จาก NH₃ จึงเป็นกรด (Electroophile)
4.วิธีการตรวจสอบความเป็นกรด-เบส

-อินดิเคเตอร์ (indicator) คือ สารที่ใช้ตรวจสอบไฮโดรเนียมไอออน  และไฮดรอกไซด์ไอออน ได้ เนื่องจากสารละลายที่เป็นกรดจะมีความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนมากกว่าสารละลายที่เป็นเบส
กรดเป็นสารประกอบไฮโดรเจน เมื่อละลายอยู่ในน้ำจะแตกตัวให้ไฮโดรเนียมไอออน

เบสเป็นไฮดรอกไซด์ของโลหะหรืออนุมูลที่มีค่าเทียบเท่าโลหะ ซึ่งเมื่อละลายอยู่ในน้ำจะแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน

-กระดาษลิตมัส

•  สารละลายที่มีสมบัติเป็นกรด จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีน้ำเงินไปเป็นสีแดง
•  สารละลายที่มีสมบัติเป็นเบส จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีแดงไปเป็นสีน้ำเงิน
•  สารละลายที่มีสมบัติเป็นกลาง จะไม่ทำปฏิกิริยากับกระดาษลิตมัสทั้งสีน้ำเงินและสีแดง กระดาษลิตมัสจึงไม่เปลี่ยนสี 

-กระดาษยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์

 

รูปแสดงการเปลี่ยนสีของกระดาษยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์

ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์แบบสารละลายจะเปลี่ยนสีเมื่อใช้ทดสอบสารละลายที่มีค่า pH อยู่ในช่วงที่แตกต่างกัน ดังตัวอย่างต่อไปนี้

•  ฟีนอล์ฟทาลีน เป็นสารละลายใสไม่มีสีซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีชมพู เมื่อใช้ทดสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายที่มีค่า pH อยู่ระหว่าง 8.3-10.0
• เมทิลเรด เป็นสารละลายสีแดงซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีเหลือง เมื่อใช้ทดสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายที่มีค่า pH อยู่ระหว่าง 4.2-6.2
• บรอมไทมอลบลู เป็นสารละลายสีเหลืองซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน เมื่อใช้ทดสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายที่มีค่า pH อยู่ระหว่าง 6.0-7.6
• ฟีนอลเรด เป็นสารละลายสีเหลืองซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีแดง เมื่อใช้ทดสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายที่มีค่า pH อยู่ระหว่าง 6.8-8.4
  

-พีเอชมิเตอร์ (pH meter)

5.ความแรงของกรดเบส

-ดูจากการแตกตัวของกรด

กรดที่มีการแตกตัวมาก มีความเป็นกรดมาก กรดและเบสที่แตกตัวได้ 100% จะเรียกว่ากรดแก่ และเบสแก่ ตามลำดับ ซึ่งสามารถนำไฟฟ้าได้ดี แต่ถ้ากรดและเบสนั้นแตกตัวได้เพียงบางส่วนก็จะเรียกว่า กรดอ่อน หรือเบสอ่อน ตามลำดับ ซึ่งการนำไฟฟ้าจะไม่ดี

-ดูจากความสามารถในการให้และรับโปรตอน

กรดแก่ ได้แก่ กรดที่ให้โปรตอนได้มาก

กรดอ่อน ได้แก่ กรดที่ให้โปรตอนได้น้อย

เบสแก่ ได้แก่ เบสที่รับโปรตอนได้มาก

เบสอ่อน ได้แก่ เบสที่รับโปรตอนได้น้อย

โดยมีข้อสังเกตเกี่ยวกับคู่กรด- เบส ดังนี้

• ถ้ากรดเป็นกรดแก่ คู่เบสจะเป็นเบสอ่อน เช่น

 

HCl (aq) + H₂O H₃O⁺ (aq) + Cl^- (aq)

กรดแก่ เบสอ่อน

 

• ถ้ากรดเป็นกรดอ่อน คู่เบสจะเป็นเบสแก่ เช่น

HS^- (aq) + H₂O H₃O⁺ + S^2- (aq)

กรดอ่อน     เบสแก่

 

• ถ้าเบสเป็นเบสแก่ คู่กรดจะเป็น กรดอ่อน เช่น

H₃O⁺ + S^2-(aq) HS^- (aq) + H₂O

เบสแก่     กรดอ่อน

 

• ถ้าเบสเป็นเบสอ่อน คู่กรดจะเป็น กรดแก่ เช่น

Cl^-(aq) + H₃O⁺ HCl + H₂O
เบสอ่อน    กรดแก่
 

ตารางลำดับความแรงของกรดและเบสตัวอย่างตามทฤษฎีของเบรินสเตต- ลาวรี

 
- ดูจากการเรียงลำดับในตารางธาตุ
การพิจารณาความแรงของกรดและเบสดูจากการเรียงลำดับของธาตุที่อยู่ในกรดนั้้้น ตามตารางธาตุ ซึ่งแบ่งออกได้เป็น

• กรดออกซี หมายถึง กรดที่ประกอบด้วย H, O และธาตุอื่นอีก เช่น HNO₃ ,H₃PO₄,H₃AsO₄ ,HClO₄ ถ้าจำนวนอะตอมออกซิเจนเท่ากัน ความแรงของกรดเรียงลำดับดังนี้

ดังนั้น H₂SO₄ > H₂SeO₄ , H₃PO₄ > H₃AsO₄
 

• กรดที่ไม่มีออกซิเจน เช่น HCl, HBr, HF, และ HI ความแรงของกรดแรงลำดับดังนี้HI > HBr > HCl > HFH₂S > H₂O

กรดแก่-เบสแก่มี ดังนี้

 

วันพุธที่ 10 สิงหาคม พ.ศ. 2554

สมดุลไอออนของสารละลายอิเล็กโทรไลต์อ่อน
สารละลายแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

1.สารละลายอิเล็กโทรไลต์

2.สารละลายนอนอิเล็กโทรไลต์
สารละลายอิเล็กโทรไลต์แบ่งได้อีก 2 ประเภทคือ
-สารละลายอิเล็กโทรไลต์แก่
-สารละลายอิเล็กโทรไลต์อ่อน

สารละลายอิเล็กโทรไลต์แก่คือ สารที่ละลายน้ำได้100%

ได้แก่ กรดแก่,เบสแก่,เกลือที่ละลายน้ำได้
สารละลายอิเล็กโทรไลต์อ่อนคือ สารที่ละลายน้ำได้น้อยกว่า100%

ได้แก่ กรดอ่อน,เบสอ่อน,เกลือที่ไม่ละลายน้ำ

กรด-เบสที่เราเข้าใจ

1.กรด+เบสจะได้เกลือ
2.กรด มีรสเปรี้ยว,มีฤทธิ์กัดกร่อน
3.เบส มีรสฝาด,มีคุณสมบัติลื่นมือ(เบสอ่อน),กัดมือ(เบสแก่)
4.กรดมีค่าpHต่ำกว่า7
5.เบสมีค่าpHสูงกว่า7

6.ตัวอย่างเบส ผงซักฟอก,น้ำขี้เถ้า

7.ตัวอย่างกรด น้ำมะนาว,น้ำส้มสายชู

วันพุธที่ 20 กรกฏาคม พ.ศ. 2554

หลักของเลอชาเตอลิเย
ปัจจัยที่รบกวนสภาวะวมดุลมี3อย่างคือ
1.การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นหรือสารผลิตภัณฑ์
-เมื่อเติมสารในผลิตภัณฑ์ความเข้มข้นของสารตัวนั้นและสารผลิตภัณฑ์จะมากขึ้นแต่สารตั้งต้นอีกตัวที่ทำปฎิกิริยาด้วยจะลดลง สมดุลจะเลื่อนไปทางขวา
-เมื่อเติมสารผลิตภัณฑ์สารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์จะเพิ่มขึ้น สมดุลจะเลื่อนไปทางซ้าย
-เมื่อลดสารในผลิตภัณฑ์ความเข้มข้นของสารตัวนั้นและสารผลิตภัณฑ์จะลดลงแต่สารตั้งต้นอีกตัวที่ทำปฎิกิริยาด้วยจะเพิ่มขึ้น สมดุลจะเลื่อนไปทางซ้าย
เมื่อลดสารผลิตภัณฑ์สารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์จะลดลง สมดุลจะเลื่อนไปทางขวา
2.การเปลี่ยนแปลงความดันเนื่องจากการเปลี่ยนเปลี่ยนแปลงปริมาตร
PV=nRT
เมื่ออุณหภูมิคงที่(T)
ความดัน(P)จะแปรผันตรงกับจำนวนโมล(n) และแปรผกผันกับปริมาตร(V)
-เมื่อเพิ่มความดัน(P)สมดุลจะเลื่อนจากโมลมากไปโมลน้อย
-เมื่อลดความดัน(P)สมดุลจะเลื่อนจากโมลน้อยไปโมลมาก
3.การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
ค่าคงที่ของสมดุลจะเปลี่ยนไปได้เพราะอุณหภูมิเท่านั้น
เมื่อเปลี่ยนอุณหภูมิค่าคงที่ของสมดุลจะเปลี่ยนไปโดยขึ้นอยู่กับปฎิกิริยาด้วย
1.ปฎิกิริยาดูดความร้อน
-เมื่อเพิ่มอุณหภูมิ(T)       >Kมากขึ้น
-เมื่อลดอุณหภูมิ(T)       >Kลดลง
2.ปฎิกิริยาคายความร้อน
-เมื่อเพิ่มอุณหภูมิ(T)       >Kลดลง
-เมื่อลดอุณหภูมิ(T)       >Kมากขึ้น
การนำหลักของเลอชาเตอลิเยไปใช้ในอุตสาหกรรม
การใช้สารตั้งต้นให้น้อยที่สุดแต่ได้ผลิตภัณฑ์มากที่สุด
โดยใช้ปัจจัยต่างๆเพื่อให้ปฎิกิริยามีทิศทางไปทางสารผลิตภัณฑ์มากที่สุด

สมดุลเคมี

บทนำ
สมดุลมี2ประเภทคือ
1.สมดุลสถิต
2.สมดุลไดนามิก
สมดุลไดนามิกจะแบ่งเป็นอีก2ประเภทคือ
1.สมดุลกายภาพ
2.สมดุลเคมี

สมดุลเคมี

คือ การเปลี่ยนแปลงที่มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและ

ปฏิกิริยาย้อนกลับเท่ากัน

ภาวะสมดุล

จะเกิดขึ้นเมื่อ

- อยู่ในระบบปิด

- สมบัติของระบบคงที่

- เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ผันกลับได้ โยมีการเปลี่ยนแปลงไปข้างหน้า และย้อนกลับเกิดขึ้นพร้อมกัน

- อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า = อัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ

- ระบบนั้นจะต้องมีสารตั้งต้นเหลืออยู๋และมีสารผลิตภัณฑ์เกิดขึ้น และสารทุกชนิดในระบบจะต้องมีปริมาณคงที่ เมื่อระบบเข้าสู้ภาวะสมดุลแล้ว

กราฟเคมี

1.

2.

จากรูปที่1และรูปที่2คือกราฟการเกิดปฏิกิริยาเคมีเมื่อแกนxคือความเข้มข้นของสารและแกนyคือเวลาส่วนรูปที่2ฝั่งขวาสามารถเขียนแกนxเป็นRateการเกิดปฏิกิริยาได้เพราะสาร2ชนิดมีความเข้มข้นเท่ากัน

                   

อ้างอิงจากกฎอัตราการเกิดปฏิกิริยา

 A  +  B   C  +  D 

อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า (Ratef)  และอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ (Rater)  สามารถเขียนได้ดังนี้ 

K f  และ  K r  คือค่าคงที่ของ Rate f   และ Rate r  ตามลำดับที่ภาวะสมดุล  

                                                        Rate f       =        Rate r

                                                           K f [A] [B]   =    K r [C] [D]

                                        K   =     =   

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี คือ ปริมาณสารที่เปลี่ยนไป ต่อหนึ่งหน่วยเวลา ซึ่งจะเป็นสารตั้งต้น หรือสารผลิตภัณฑ์ก็ได้
อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี=ปริมาณสารที่เปลี่ยนแปลงไปในการเกิดปฏกิริยา/เวลาที่ใช้ไป
ประเภทของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีมี 3 ประเภท
1.อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉลี่ย
2.อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ ขณะใดขณะหนึ่ง
3.อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ จุดใดจุดหนึ่งของเวลา

แนวคิดเกี่ยวกับการเกิดปฏิกิริยาเคมี
1.ทฤษฎีการชน
   - ต้องชนถูกทิศทาง
   - ต้องมีพลังงานมากพอ
2.ทฤษฎีสารเชิงซ้อนถูกกระตุ้น

พลังงานกับการดำเนินไปของปฏิกิริยา
1.ปฏิกิริยาดูดความร้อน
2.ปฏิกิริยาคายความร้อน(เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ)

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
1.ธรรมชาติของสารตั้งต้น
2.ความเข้มข้นของสารตั้งต้น
3.ตัวเร่งหรือหน่วงปฏิกิริยา
4.อุณหภูมิ
5.พื้นที่ผิวของสารตั้งต้น
กฎอัตราเร็วของปฏิกิริยา
 ซึ่งกล่าวว่า อัตราการเกิดของปฏิกิริยามีความสัมพันธ์โดยตรงกับความเข้มข้นของสารที่เข้าทำปฏิกิริยา
ปฏิกิริยา                         aA +bB   ---------->   cC+dD                             

                                    Rate  = K[A]^m[B]ⁿ
K          =          specific rate constant
m,n      =             อันดับของปฏิกิริยาในแง่ของสาร A และสาร B
m+n     =             อันดับของปฏิกิริยารวม
[A], [B] =             ความเข้มข้นของสาร