Chemistry 13

เกลือ Salt

เกลือเป็นสารประกอบไอออนิก ประกอบด้วยไอออนบวก (แคตไอออน) และไอออนลบ (แอนไอออน) ยกเว้น OH^- ตัวอย่างเช่น NaCl ประกอบด้วยโซเดียมไอออน (Na⁺) และคลอไรด์ไอออน (Cl^-) แบเรียมซัลเฟต (BaSO₄) ประกอบด้วยแบเรียมไอออน (Ba²⁺) และซัลเฟตไอออน (SO₄^2-) เกลือ NaCl ละลายในน้ำได้ดีและให้ Na⁺ และ Cl^- แต่เกลือ BaSO₄ เป็นเกลือที่ไม่ละลายน้ำ ทำให้สารละลายของเกลือ NaCl นำไฟฟ้าได้ดี แต่สารละลายของเกลือ BaSO₄ ไม่นำไฟฟ้า 

เราอาจจำแนกเกลือออกได้เป็นประเภทต่างๆ ดังนี้

1.เกลือปกติ (Normal salt)

เกลือปกติเป็นเกลือที่ไม่มีไฮโดรเจนหรือไฮดรอกไซด์ไอออนที่อาจถูกแทนที่ ดังนั้น จึงประกอบด้วยไอออนบวกคือโลหะ หรือกลุ่มธาตุที่เทียบเท่าโลหะ เช่น NH₄⁺ (แอมโมเนียมไอออน) กับไอออนลบซึ่งเป็นอนุมูลกรด (Acid radical) ตัวอย่างของเกลือปกติ เช่น NaCl, K₂SO₄ , Ca₃(PO₄)₂ , NH₄NO₃ , (NH₄)₂SO₄ , ZnSO₄ เป็นต้น

2.เกลือกรด (Acid salt)

เกลือประเภทนี้มี H อะตอมอยู่ในโมเลกุลของเกลือ ซึ่งสามารถไอออไนซ์ได้ (แตกตัวเป็นไอออนได้) เช่น NaHSO₄ , NaHCO₃ , Na₂HPO₄ , NaH₂PO₄ เป็นต้น

3.เกลือเบสิก (Base salt)

เกลือประเภทนี้มีไอออนลบ OH^- และไอออนบวก เช่น Pb(OH)Cl, Bi(OH)₂Cl เป็นต้น

4.เกลือสองเชิง (Double salt) 

เกิดจากเกลือปกติสองชนิดรวมกันเป็นโมเลกุลใหญ่ เช่น K₂SO₄ , Al(SO₄)₃.24H₂O เป็นต้น

5.เกลือเชิงซ้อน (Complex salt)

ประกอบด้วยไอออนลบที่ไอออนเชิงซ้อน เช่น K₃Fe(CN)₆ เป็นต้น 

การเรียกชื่อเกลือ

1.ให้อ่านโลหะแล้วตามด้วยอนุมูลกรด เช่น
NaCl = โซเดียมคลอไรด์
KI = โพแทสเซียมไอโอไดด์
MgS = แมกนีเซียมซัลไฟด์

ถ้าอนุมูลกรดมาจากกรดที่ลงท้ายด้วย ous ต้องเปลี่ยนเป็น ite แต่ถ้าลงท้ายด้วย ic ต้องเปลี่ยนเป็น ate เช่น

Na₂CO₃ = โซเดียมคาร์บอเนต
Ca₃(PO₄)₂ = แคลเซียมฟอสเฟต
K₂SO₄ = โพแทสเซียมซัลเฟต
Na₂SO₄ = โซเดียมซัลเฟต

2.ถ้าโลหะมีเลขออกซิเดชัน (ประจุไฟฟ้า) มากกว่า 1 ค่าให้บอกไว้ในวงเล็บหลังโลหะนั้น แล้วอ่านตามด้วยอนุมูลกรด เช่น

Fe(NO₃)₂ = ไอร์ออน (II) ไนเตรต
Fe(NO₃)₃ = ไอร์ออน (III) ไนเตรต
SnCl₂ = ทิน (II) คลอไรด์
SnCl₄ = ทิน (IV) คลอไรด์

วิธีการเตรียมเกลือ 

1.เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส

กรด + เบส  เกลือ + น้ำ

เช่น HCl (aq) + NaOH (aq)  NaCl (aq) + H₂O (l)
H₂SO₄ (aq) + Ba(OH)₂ (aq)  BaSO₄ (s) + 2H₂O (l)

“เกลือที่เกิดจากกรดและเบสทำปฏิกิริยากัน ไอออนบวกของเกลือจะมาจากเบส ส่วนไอออนลบของเกลือมาจากกรด”

เกลือที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส แบ่งออกได้เป็น

1.1 เกลือที่เกิดจากกรดแก่และเบสแก่ ตัวอย่างเช่น
- NaCl เกิดจากกรด HCl กับเบส NaOH,
HCl (aq) + NaOH (aq)  NaCl (aq) + H₂O (l)
- Ca(NO₃)₂ เกิดจาก HNO₃ และ Ca(OH)₂
HNO₃ (aq) + Ca(OH)₂ (aq)  Ca(NO₃)₂(aq) + H₂O (l)

1.2 เกลือที่เกิดจากกรดอ่อนกับเบสแก่ เช่น
- NaClO เกิดจาก HClO และ NaOH
HClO (aq) + NaOH (aq)  NaClO (aq) + H₂O (l)
- Ba(C₂H₃O₂)₂ เกิดจาก C₂H₃O₂H และ Ba(OH)₂
C₂H₃O₂H(aq) + Ba(OH)₂(aq)  Ba(C₂H₃O₂)₂(aq) + H₂O (l) 

1.3 เกลือที่เกิดจากกรดแก่กับเบสอ่อน เช่น
- NH₄Cl เกิดจาก HCl กับ NH₃
HCl (aq) + NH₃ (g)  NH₄Cl (aq) + H₂O (l)
- Al(NO₃)₃ เกิดจาก HNO₃ (aq) และ Al(OH)₃ (aq)
HNO₃ (aq) + Al(OH)₃ (aq)  Al(NO₃)₃(aq) + H₂O (l)

1.4 เกลือที่เกิดจากกรดอ่อนและเบสอ่อน เช่น
- NH₄CN เกิดจากกรด HCN กับเบส NH₃
HCN(aq) + NH₃ (g)  NH₄CN (aq) + H₂O (l)
- FeCO₃ เกิดจากกรด H₂CO₃ (aq) กับเบส Fe(OH)₂ (aq)
H₂CO₃ (aq) + Fe(OH)₂ (aq)  FeCO₃(aq) + H₂O (l)

2. เตรียมจากปฏิกิริยาของโลหะกับกรด

โลหะ + กรด  เกลือ + แก๊ส
โลหะ + กรด  เกลือ + น้ำ + แก๊ส
เช่น
Mg (s) + 2HCl (aq)  MgCl₂ (aq) + H₂ (g)
Zn(s) + H₂SO₄ (aq)  ZnSO₄ (aq) + H₂ (g)
3Cu(s) + 8HNO₃ (aq)  3Cu(NO₃)₂ (aq) + H₂O (l) + 2NO (g)

3. เตรียมจากปฏิกิริยาของโลหะออกไซด์กับกรด

โลหะออกไซด์ + กรด  เกลือ + น้ำ

เช่น CaO (s) + H₂SO₄ (aq)  CaSO₄ (s) + H₂O (l)
CuO (s) + H₂SO₄ (aq)  CuSO₄ (s) + H₂O (l)
MgO (s) + 2HCl (aq)  MgCl₂ (aq) + H₂O (l)

4. เตรียมจากปฏิกิริยาของเกลือกับกรด เช่น

FeS(s) + 2HCl (aq)  FeCl₂ (aq) + H₂S (g)
Na₂CO₃ (s) + H₂SO₄ (aq) Na₂SO₄ (aq) + H₂CO₃ (aq)
NaHCO₃ (s) + HCl(aq) NaCl(aq) + H₂O (l) + CO₂ (g)
BaCO₃ (s) + 2HCl (aq)  BaCl₂ (aq) + H₂O (l) + CO₂ (g)

5.เตรียมจากปฏิกิริยาของเกลือกับเกลือ

NaCl (aq) + AgNO₃ (aq)  AgCl(s) + NaNO₃ (aq)
BaCl₂ (aq) + Na₂SO₄ (aq)  BaSO₄ (s) + 2NaCl (aq)
ZnCl₂ (aq) + Na₂S (aq)  ZnS (s) + 2NaCl (aq)

6.โดยการรวมตัวกันโดยตรงของโลหะกับอโลหะ

2Na(s) + Cl₂ (g) 2NaCl (aq)
Fe (s) + S (s)  FeS

Chemistry 12

            สารละลายบัฟเฟอร์  

        หมายถึง  สารละลายที่มีความสามารถในการควบคุมระดับ pH เอาไว้ได้  เมื่อเติมสารละลายกรดหรือเบสจำนวนที่ไม่มากเกินไป  เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำบริสุทธิ์ที่เติมกรดหรือเบสจำนวนเท่ากัน  สารละลายที่มีสมบัติเป็นสารละลายบัฟเฟอร์จะควบคุมระดับ  pH  เอาไว้ได้ดีกว่าน้ำกลั่น  สารละลายบัฟเฟอร์เกิดจากการผสมระหว่างสารละลายกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อนนั้น  หรือสารละลายเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อนนั้น  แม้ว่าสารละลายบัฟเฟอร์จะควบคุมระดับ  pH  เอาไว้ได้ดีกว่าน้ำกลั่น  แต่ถ้าเติมกรดหรือเบสมากเกินไป  สารละลายบัฟเฟอร์ก็จะไม่สามารถควบคุมระดับ  pH  เอาไว้ได้ตลอด
ในที่สุดจะเสียสมบัติในการเป็นสารละลายบัฟเฟอร์ไป  เราเรียกความสามารถในการควบคุมระดับ  pH ของสารละลายบัฟเฟอร์ว่า  buffer capacity 

 สารละลายบัฟเฟอร์มี 2 ประเภท

         1)  บัฟเฟอร์กรด   (Acid buffer solution)      เกิดจากสารละลายของกรดอ่อนผสมกับสารละลายเกลือของกรดอ่อนชนิดนั้น  สารละลายบัฟเฟอร์ประเภทนี้มี   pH < 7    เช่น
              CH₃COOH (กรดอ่อน)  +  CH₃COONa (เกลือของกรดอ่อน)
              HCN (กรดอ่อน)   +  KCN (เกลือของกรดอ่อน)
              H₂S(กรดอ่อน)    +  Na₂S  (เกลือของกรดอ่อน)
              H₂CO₃(กรดอ่อน)    +  NaHCO₃ (เกลือของกรดอ่อน)

         2)  บัฟเฟอร์เบส  (Basic buffer solution)  เกิดจากสารละลายของเบสอ่อนผสมกับสารละลายเกลือของเบสอ่อนนั้น  สารละลายบัฟเฟอร์แบบนี้ มี pH  >  7    เช่น
              NH₃ (เบสอ่อน)  +  NH₄Cl (เกลือของเบสอ่อน)
              NH₃ (เบสอ่อน)    +  NH₄NO₃ (เกลือของเบสอ่อน)
              Fe(OH)₂ (เบสอ่อน)    +  FeCl₂ (เกลือของเบสอ่อน)
              Fe(OH)₃ (เบสอ่อน)    +  FeCl₃ (เกลือของเบสอ่อน)

 วิธีเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์

              1.  เตรียมโดยตรงจากการผสมสารละลายของกรดอ่อนกับสารละลายเกลือของกรดอ่อนนั้น  หรือผสมสารละลายของเบสอ่อนกับสารละลายเกลือของเบสอ่อนนั้น  ดังรูป
 

          2.  เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส
               2.1  บัฟเฟอร์กรด  เตรียมโดยใช้สารละลสยของกรดอ่อนที่มากเกินพอ ทำปฏิกิริยากับเบส (แก่หรืออ่อนก็ได้  แต่ต้องมีจำนวนน้อยกว่ากรดอ่อนจนถูกใช้หมด)  เช่น  

                                                                                    HF_(aq)        +       NaOH_(aq)    ↔    NaF_(aq)  +  H₂O_(l) 
                                                                            (กรดอ่อนมากเกินพอ)       (หมด)       (เกลือของกรดอ่อนที่เกิดขึ้น)
                                                                                   (มีเหลือ)

                 ถ้าใช้ HF มากเกินพอจะมี  HF  เหลืออยู่  เมื่อเกิดปฏิกิริยาจนสมบูรณ์แล้ว  NaOH  จะหมดไป  ในระบบจะเป็นสารละลายผสมระหว่างHF  ส่วนที่เหลือ  กับ NaF  ที่เกิดขึ้น  
          จึงเป็นบัฟเฟอร์กรด  (กรดอ่อน+เกลือของกรดอ่อนนั้น)  ดังรูป

 

                        2.2   บัฟเฟอร์เบส  เตรียมโดยใช้สารละลายเบสอ่อนที่มากเกินพอ  ทำปฎิกิริยากับสารละลายกรดกรด  (แก่หรืออ่อนก็ได้  แต่ต้องมีจำนวนน้อยกว่าเบสอ่อนจนถูกใช้หมด)  เช่น 

                                                                                         HCl_(aq)  +   NH₄OH_(aq)   →   NH₄Cl_(aq)  +    H₂O_(l)  
                                                                                        (หมด)       (มากเกินพอ)           (เกิดขึ้น)
                                                                                                           มีเหลือ

       เมื่อเกิดปฏิกิริยาสมบูรณ์แล้ว  HCl  จะหมดไปแต่ NH₄OH ยังมีเหลือ ฉะนั้นในระบบจะเป็นสารละลายผสมระหว่าง NH₄OH  สว่นที่เหลือ กับ  NH₄Cl ที่เกิดขึ้น จึงเป็นสารละลายบัฟเฟอร์เบส  (เบสอ่อน + เกลือของเบสอ่อนนั้น) 

 การควบคุมค่า pH  ของสารละลายบัฟเฟอร์  

                ส่วนประกอบของสารละลายบัฟเฟอร์ จะแตกต่างจากสารละลายของกรดอ่อนหรือเบสอ่อน   คือ  ในสารละลายกรดอ่อนจะมีอนุภาคของกรดอ่อนละลายอยู่มาก  แต่อนุภาคของคู่เบสมีน้อย  เช่น   

                แต่เมื่อผสมสารละลายเกลือของ  CH₃COOH  เช่น  CH₃COONa  ซึ่งเป็นสารไอออนิกที่ละลายน้ำได้ดี  แตกตัวเป็นไอออนได้ทั้งหมด  จึงมี  CH₃COO^-  อยู่เป็นจำนวนมาก  ดังนี้

                เมื่อนำมาผสมกันจะมีสมบัติเป็นสารละลายบัฟเฟอร์  ให้สังเกตว่าในสารละลายจะมีกรดอ่อนและคูเบสของกรดอ่อนเป็นจำนวนมากทั้งคู่  ดังสมการ

             การที่ในสารละลายมี กรดอ่อนและคู่เบสของกรดอ่อนนั้นอยู่เป็นจำนวนมาก  ทำให้สามารถควบคุมระดับความเป็นกรด-เบสของสารละลายเอาไว้ได้จึงมีสมบัติเป็นสารละลายบัฟเฟอร์  เพราะ  ...

                -  เมื่อเติมกรด (H⁺) กรดหรือ  H⁺  ที่เติมลงไปก็จะรวมตัวกับ  CH₃COO^-  เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับเปลี่ยนให้อยู่ในรูป  CH₃COOH ได้เกือบทั้งหมด  ทำให้ความเข้มข้น  H⁺  เพิ่มขึ้นน้อยกว่า
       จำนวนที่เติมลงไปจริง  pH  จึงแปลี่ยนแปลงน้อยกว่าปริมาณของ H⁺  ที่เติมลงไปจริง 
                                                                                   (คลิ้ก  ฃมการควบคุม  pH  ของสารละลายบัฟเฟอร์กรด)

                -   เมื่อเติมเบส (OH^-) เบสหรือ  OH^-  ที่เติมลงไปก็จะรวมตัวกับ  H⁺  เปลี่ยนให้มาอยู่ในรูป  H₂O ทำให้  H⁺  ลดลงในตอนแรก  แต่ในเวลาเดียวกัน  CH₃COOH  ซึ่งมีอยู่มาก
       (สังเกตทางซ้ายของสมการ)ก็จะเกิดการแตกตัวให้ H⁺ มาทดแทนได้เกือบทั้งหมด  ทำให้ปริมาณของ H⁺ จึงลดลงน้อยกว่าปริมาณของ OH^-  ที่เติม  pH  จึงเปลี่ยนแปลงน้อยกว่าปริมาณของ OH^- 
       ที่เติมลงไปจริง  

                สำหรับสารละลายบัฟเฟอร์เบสก็จะมีลักษณะเช่นเดียวกัน  คือเบสอ่อนแตกตัวได้น้อย  เช่น  การละลายของ  NH₄OH  ดังสมการ  ;  

         แต่สำหรับเกลือของเบสชนิดนี้  เช่น  NH₄Cl  จะละลายน้ำได้ดี  ดังสมการ

    เมื่อผสมสารละลายของเบสอ่อนกับสารละลายเกลือของเบสอ่อนเข้าด้วยกัน  ในสารละลายที่ได้จากการผสมก็จะมีมากทั้งตัวของเบสอ่อนลัคู่กรดของมัน  จึงมีสมบัติเป็นสารละลายบัฟเฟอร์  ดังสมการ   
              

Chemistry 11

pH   ของสารละลาย

ในสารละลายกรดหรือเบสจะมีทั้ง H3O+ และ OH–  อยู่ในปริมาณที่แตกต่างกัน การบอกความเป็นกรด เป็นเบสของสารละลายโดยใช้ความ

เข้มข้นของ H3O+ หรือ OH–  มักเกิดความผิดพลาดได้ง่ายเพราะสารละลายมักมีความเข้มข้นของ H3O+ หรือ OH– น้อย  ดังนั้นในปี ค.ศ. 1909 นักเคมีชาวสวีเดนชื่อ ซอเรสซัน (Sorensen)  ได้เสนอให้บอกความเป็นกรด-เบสของสารละลายในรูปมาตราส่วนpH  ย่อมาจากภาษาฝรั่งเศสว่า  puissance d,hydrogine แปลว่า กำลังของไฮโดรเจน (power of hydrogen)  โดยกำหนดว่า

เมื่อความเข้มข้นของ   H3O+   มีหน่วยเป็น  mol/dm3  หรือ  Molar

ในสารละลายที่เป็นกลาง   [H3O+]    =    [OH–]  =    1.0 x 10-7 mol/dm3

ดังนั้น  หา  pH  ของสารละลายได้ดังนี้     pH                =  – log[H3O+]

=  – log 1.0 x 10-7

=  – (log 1.0 – 7log10)

=  0 + 7  = 7

นั่นคือสารละลายที่เป็นกลางมี    pH   =   7

   ค่า pH ที่ใช้ระบุความเป็นกรดหรือเบสของสารละลาย สรุปได้ดังนี้

สารละลายกรด มี [H3O+] มากกว่า 1.0 x 10-7 mol/dm3 ดังนั้น pH<7.00

สารละลายที่เป็นกลาง มี [H3O+] เท่ากับ 1.0 x 10-7 mol/dm3 ดังนั้น pH = 7.00

สารละลายเบส มี [H3O+] น้อยกว่า 1.0 x 10-7 mol/dm3 ดังนั้น pH>7.00

นอกจากนี้สามารถบอกความเป็นกรด-เบสของสารละลายในรูปความเข้มข้นของ OH–  ก็ได้ โดยค่า pOHค่า pOH ใช้บอกความความเป็นกรด-

เบสของสารละลายเจือจางได้เช่นเดียวกับค่า pH ซึ่งค่า pOH จะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ OH– โดยกำหนดความสัมพันธ์ดังนี้