วันศุกร์ที่ 25 กันยายน พ.ศ. 2552

10.การทดลองเรื่องกรด-เบส

การทดลองที่ 1การนำไฟฟ้าของน้ำ
1. ใส่น้ำกลั่น 10 cm3ลงในหลอดทดลองขนาดกลาง ทดสอบการนำไฟฟ้าด้วยเครื่องตรวจการนำไฟฟ้า สังเกตความสว่างของหลอดไฟ
2. ต่อแอมมิเตอร์ชนิดที่นำไฟฟ้าได้เป็นไมโครแอมแปร์เข้ากับเครื่องตรวจการนำไฟฟ้า แล้วจุ่มลวดตัวนำของเครื่องตรวจการนำไฟฟ้าลงในน้ำกลั่น ดังรูป อ่านค่ากระแสไฟฟ้า บันทึกผล
3. อุ่นน้ำกลั่นให้ร้อนประมาณ 60 cแล้วทดสอบการนำไฟฟ้าเช่นเดียวกับข้อ 2
ผลการทดลอง
น้ำบริสุทธิ์นำไฟฟ้าได้น้อยมาก จนไม่สามารถตรวจสอบได้ดัวยเครื่องตรวจการนำไฟฟ้าธรรมดา แต่เมื่อใช้แอมมิเตอร์ช่วยในการทดสอบ เข็มของแอมมิเตอร์เบนเล็กน้อย แสดงว่าน้ำบริสุทธิ์แตกตัวให้ไฮโดรเนีบมไอออนและไฮดรอกไซด์ไอออนน้อยมาก การแตกตัวของน้ำบริสุทธิ์เป็นดังสมการ

H2O(l)+ H2O(l)H3O+(aq) +OH- (aq)
K[H2O]2 = [H3O+][OH-]


เนื่องจากน้ำแตกตัวได้น้อยมากจนถือว่าความเข้มข้นของน้ำไม่เปลี่ยนแปลง เมื่อจัดความสัมพันธ์อยู่ในรูปใหม่ จึงได้ค่าคงที่ใหม่ซึ่งเรียกว่า ค่าคงที่การแตกตัวของน้ำ ใช้สัญลักษณ์ Kw
ดังนั้นKw= [H3O+][OH-]

จากผลการทดลอง พบว่าน้ำที่อุณหภูมิสูงนำไฟฟ้าได้ดีกว่าที่อุณหภูมิต่ำ แสดงว่าน้ำที่อุณหภูมิสูงแตกตัวเป็นไอออนได้มากกว่าที่อุณหภูมิต่ำKwจึงสูงกว่า ตัวอย่างเช่น

ค่า ที่อุณหภูมิ 25cมีค่าเท่ากับ 1.0 x 10-14mol/dm3
ค่า ที่อุณหภูมิ 60 cมีค่าเท่ากับ 9.5 x 10-14mol/dm3

ดังนั้น การบอกค่าKwจึงต้องระบุอุณหภูมิด้วยเช่นเดียวกับค่าคงที่อื่นๆ โดยปกติเราไม่กล่าวถึงหน่วยของ Kwเช่นเดียวกับค่าคงที่สมดุลอื่นๆ ยกเว้นในกรณีที่จะนำมาใช้คำนวณความเข้มข้นของไอออนที่ระบุหน่วยของ Kw

จากสมการการแตกตัวของน้ำ จะได้ไฮโดรเนียมไอออนและไฮดรอกไซด์ไอออนเกิดขึ้นในจำนวนโมลที่เท่ากัน ดัวนั้น
=[OH- ]นั่นคือKw=[H3O+]2หรือ [OH-]2
[H3O+]
หรือ[H3O+] =[OH-] =Kw


=[OH-] =1.0 x 10-14 mol2/dm6 ณ อุณหภูมิ 25 c

[H3O+]
=1.0 x 10-7 mol/dm3
แสดงว่าน้ำบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิ 25 cมีความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออน คือ1.0 x 10-7


การทดลองที่ 2 ปฎิกิริยาระหว่างกรดหรือเบสกับสารบางชนิด
ตอนที่ 1 ปฎิกิริยาระหว่าง HCL กับ CaCO3
1. นำหินอ่อนประมาณ 5 กรัม ล้างน้ำให้สะอาด แล้วใส่ในหลอดทดลองขนาดกลาง
2. เติมสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น 1.0 mol/dm35cm3ปิดด้วยจุกยางที่มี หลอดนำแก๊สเสียบอยู่ทันที ผ่านแก๊สที่ได้ลงในน้ำปูนใส สังเกตการเปลี่ยนแปลง
3. เมื่อสิ้นสุดปฎิกิริยา รินสารละลายจากหลอดทดลองในข้อ 2 ใส่ในถ้วยกระเบื้อง ระเหยให้แห้งบันทึกผล
ตอนที่ 2 ปฎิกิริยาระหว่าง NaOH กับ FeCl3
1. ใส่สารละลาย NaOH เข้มข้น 1.0 mol/ dm3 3 cm3ลงในหลอดทดลองขนาดกลาง
2. เติมสารละลาย FeCl2เข้มข้น 1.0mol/dm33 cm3ลงในสารละลายข้อที่ 1 เขย่า สังเกตการเปลี่ยนแปลง บันทึกผล
3. กรองสารในข้อ 2 แล้วนำของเหลวที่กรองได้ไประเหยในถ้วยกระเบื้อง บันทึกผล

ผลการทดลอง
การทดลองตอนที่ 1 เมื่อผสมสารละลายกรดไฮโดรคลอริกกับแคลเซียมคาร์บอเนตจะได้ฟองแก๊สเกิดขึ้น ซึ่งทดสอบได้ว่าเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อนำส่วนที่เป็นของเหลวไประเหยแห้ง จะได้ของแข็งสีขาวซึ่งคือ แคลเซียมคลอไรด์ ปฎิกิริยาที่เกิดขึ้นสามารถเขียนสมการได้ดังนี้

CaCO3(S) + 2HCl(aq)CaCl2(aq) + H2O(l) +CO2
CaCl2 (aq)
CaCl2(S)

การทดลองตอนที่ 2 เมื่อผสมสารละลายโซเดียมไฮดรอไซด์กับสารละลายไอร์ออน (III) คลอไรด์ จะได้ตะกอนสีน้ำตาลคล้ายวุ้นซึ่งคือไอร์ออน (III) ไฮดรอกไซด์ เมื่อนำส่วนที่เป็นของเหลวในหลอดไประเหยแห้ง จะได้ของแข็งสีขาว ปฎิกิริยาที่เกิดขึ้นเขียนสมการได้ดังนี้

FeCl3(aq)+ 3NaOH(aq)Fe(OH)3(S) +3NaCl(aq)
NaCl(aq)
NaOH(S)

จึงสรุปได้ว่าการทดลองทั้งสองตอนนี้ ได้ผลิตภัณฑ์เป็นสารประกอบของเกลือที่ละลายได้ในน้ำ

นอกจากนี้ยังมีสารอื่นที่สามารถทำปฎิกิริยากับกรดหรือเบสแล้วได้เกลือเกิดขึ้น เช่น โลหะแมกนีเซียมกับกรดไฮโดรคลอริก จะได้แมกนีเซียมคลอไรด์กับแก๊สไฮโดรเจน โลหะทองแดงกับกรดไนตริกเข้มข้นได้คอปเปอร์ (II) ไนเตรตกับแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ ซึ่งได้ศึกษามาแล้ว นอกจากนี้โลหะบางชนิดก็สามารถทำปฎิกิริยาได้ทั้งกรดและเบส เช่น สังกะสีและอะลูมิเนียม

สามารถทำปฎิกิริยากับกรดไฮโดรคลอริกและสารละลายโซเดียมไฮดรอไซด์ได้แก๊สไฮโดรเจน
กรดและเบสนอกจากจะทำปฎิกิริยาโดยตรงแล้ว ทั้งกรดและเบสยังสามารถทำปฏิกิริยากับสารอื่นได้ด้วย และได้สารประกอบประเภทเกลือตามชนิดของกรดและเบสหรือชนิดของสารตั้งต้นที่เข้าทำปฏิกิริยากัน เมื่อพิจารณาสูตรสารประกอบของเกลือชนิดต่างๆ พบว่าประกอบด้วยไอออนบวกและไอออนลบ เกลือจึงเป็นสารประกอบไอออนิกที่ประกอบด้วยไอออนบวกที่ไม่ใช่H+และไอออนลบที่ไม่ใช่ OH-หรือO2- เกลือทุกชนิดเป็ยสารอิเล็กโทรไลต์แก่ แต่สารประกอบของเกลือบางชนิดละลายได้ในน้ำ


การทดลองที่ 3 การไทเทรตหาจุดยุติของปฎิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบสแก่
1. ปิเปตต์สารละลาย HCl 10.0 cm3ใส่ขวดรูปกรวยขนาด 100cm3วัด pH ของสารละลาย HCl โดยใช้กระดาษ pH บันทึกแล้วหยดฟีนอล์ฟทาลีนลงไป 2-3 หยด
2. บรรจุสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ เข้มข้น 0.1 mol/dm3บิวเรตต์ ไข สารละลายให้เต็มปลายล่างของบิวเรตต์และปรับระดับของสารละลายให้ตรงกับขัดใดขีดหนึ่ง บันทึกปริมาตรไว้
3. หยดสารละลาย NaOH จากบิวเรตต์ลงในสารละลาย HCl ที่อยู่ในขวดรูปกรวยทีละหยด พร้อมกับเขย่าขวดให้สารละลายผสมกัน ทำเช่นนี้จนกระทั่งสารละลายเริ่มเปลี่ยนเป็นสีชมพูอ่อนอย่างถาวร บันทึกปริมาตรของสารละลาย NaOH และวัดpH ของสารละลายผสมด้วยกระดาษ pH
4. ทดลองซ้ำข้อ 1-3 อีก 2 ครั้ง บันทึกผล
5. หาปริมาตรเฉลี่ยของสารละลาย NaOH ที่ใช้ทำปฏิกิริยาพอดีกับสารละลาย HCl


ผลการทดลอง
ในการทดลองนี้สารละลาย HCl มีสมบัติเป็นกรด ( เมื่อหยดฟีนอล์ฟทาลีนจึงไม่ปรากฏสี )เมื่อหยด NaOH ลงไป OH-จากเบสจะทำปฏิกิริยากับ H3Oจากกรด ทำให้ pH ของสารละลายเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนในที่สุดอินดิเคเตอร์เปลี่ยนเป็นสีชมพูอ่อนซึ่งเรียกภาวะนี้ว่า จุดยุติ และพบว่าสารละลายผสมมีสมบัติเป็นเบสเล็กน้อย
ก่อนการทดลอง เราทราบปริมาตรของสารละลายกรดไฮโดรคลอริก และความเข้มข้นของสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ เมื่อการทดลองสิ้นสุดทำให้ทราบปริมาตรของสารละลายกรดและเบสที่ทำปฏิกิริยาพอดีกัน ข้อมูลที่ได้จากผลการทดลองนำไปคำนวณหาความเข้มข้นของสารละลายกรดไฮโดรคลอริกได้ดังนี้

สมมติให้สารละลาย NaOH 0.1 mol/dm3 จำนวน V cm3ทำปฏิกิริยาพอดีกับสารละลาย HCl a mol/dm3 จำนวน 10cm3
จำนวนโมลของ NaOH ในสารละลาย 0.1 mol/dm3 ปริมาตร Vcm3เป็นดังนี้
= NaOH 0.1 mol สารละลาย 1 dm3 สารละลาย V cm3
สารละลาย 1 dm3สารละลาย 1000 cm3
= NaOH 0.1 V mol
1000

สมมติให้สารละลาย HCl มีความเข้มข้น a mol/ dm3 จำนวนโมลของ HCl ในสารละลายเข้มข้น a mol/dm3 ปริมาตร 10cm3เป็นดังนี้
= HCl a mol สารละลาย 1dm3 สารละลาย 10dm3
สารละลาย 1dm3สารละลาย 1000cm3
= HCl 10a mol
1000

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่าง HCl กับ NaOH เป็นดังนี้

HCl(aq) + NaOH(aq)NaCl(aq) +H2O (l)

จากสมการ HCl 1 โมล ทำปฏิกิริยาพอดีกับ NaOH 1 โมล นั่นคือ จำนวนโมลของ NaOH เท่ากับ HCl
ดังนั้น 0.1 V mol = 10 a mol
1000 1000
a = 0.1 V
10
สารละลายกรด HCl มีความเข้มข้น 0.01 V mol/dm3

V เป็นค่าที่ได้จากการทดลอง เมื่อแทนค่า V ทำให้สามารถคำนวณหาความเข้มข้นของสารละลายกรดไฮโดรคลอริกได้

การทดลองที่ 4 เป็นวิธีหาปริมาตรของสารในสารละลายตัวอย่าง โดยให้ทำปฏิกิริยากับสารละลายที่ทราบความเข้มข้น และวัดปริมาณของสารละลายทั้งสองที่ทำปฏิกิริยาพอดีกัน กระบวนการหาปริมาณของสารโดยวิธีนี้เรียกว่าการ ไทเทรต และการทดลองนี้ใช้การเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ในการบอกจุดยุติของการไทเทรต

ในการไทเทรตจำเป็นต้องทราบความเข้มข้นของสารละลายหนึ่ง แล้วคำนวณหาความเข้มข้นของสารละลายอีกชนิดหนึ่ง สารละลายที่ทราบความเข้มข้นแน่นอนเรียกว่า สารละลายมาตรฐาน นอกจากนี้ต้องทราบภาวะที่กรดกับเบสทำปฏิกิริยาพอดีกัน ซึ่งพิจารณาจากการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ที่เติมลงไป ดังนั้นการเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมจะช่วยในการไทเทรตได้ผลถูกต้องมากที่สุด

การไทเทรตระหว่างสารละลาย HCl กับสารละลาย NaOH จะได้ NaCl และ เป็นผลิตภัณฑ์ ภาวะที่กรดกับเบสทำปฏิกิริยาพอดีกันเรียกว่า จุดสมมูล และได้ทราบมาแล้วว่าสารละลาย NaCl มีสมบัติเป็นกลาง เมื่อสิ้นสุดการไทเทรต สารละลายผสมควรมี pH เท่ากับ 7

แต่จากการทดลองพบว่าภาวะที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีซึ่งเป็นจุดยุติ วัด pH ของสารละลายได้ประมาณ 7-8

การทดลองที่ 4 การไทเทรตหาจุดสมมูลของปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบสแก่
1. ปิเปตตสารละลายไฮโดรคลอริกเข้มข้น 0.1 mol/dm3 จำนวน 25cm3ใส่ในขวดรูปกรวยขนาด 100cm3 2. หยดยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ 5 หยด เขย่าแล้วนำไปเปรียบเทียบสีของยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ในสารละลายที่มี pH ต่างๆ บันทึกค่า pH ของสารละลาย
3. ไขสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 0.1 mol/dm3 จากบิวเรตต์ลงในสารละลายข้อ 2 ครั้งละ 5cm34 ครั้ง บันทึกค่า pH ของสารละลายผสมทุกครั้งที่เติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ลงไป
4. เติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ต่อไปอีก ครั้งละ 1cm3บันทึกค่า pH ทุกครั้งที่เติม และไทเทรตต่อไปจนกระทั่งสารละลายเปลี่ยนเป็นสีม่วงน้ำเงิน วัด pH ของสารละลาย
5. หลังจากจุดยุติแล้วเติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ครั้งละ 1cm3ต่อไปอีก 3 ครั้ง บันทึกค่า pH
6. เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่า pH ของสารละลายกับปริมาตรของโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่เติมลงไป

ผลการทดลอง
เมื่อนำข้อมูลที่ได้จากการไทเทรตระหว่างกรด HCl กับ NaOH มาเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง pH ของสารละลายผสม กับปริมาตรของสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่เติมลงไปได้กราฟดังนี้
กราฟแสดงการเปลี่ยนแปลง pH ที่ได้จากการไทเทรตนี้เรียกว่า กราฟของการไทเทรต ก่อนการไทเทรตสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น 0.1 mol/dm3จำนวน 25cm3ซึ่งมี
pH = 1 เมื่อไทเทรตด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 0.1 mol/dm3 จะทำให้ปริมาตรของ H3O+ในสารละลายลดลง pH ของสารละลายจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ อย่างช้าๆ จนถึงจุดยุติซึ่งเป็นภาวะที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี pH ของสารละลายจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว กราฟช่วงนี้จะมีความชันมากที่สุด และมีช่วง pH 3-11 ณ ภาวะนี้เมื่อเติมสารละลายโวเดียมไฮดรอกไซด์ลงไปเพียงหนึ่งหยดหรือเศษส่วนของหยดเท่านั้น ก็จะทำให้อินดิเคเตอร์เปลี่ยนเป็นสีม่วงน้ำเงิน
ถ้าแบ่งครึ่งเส้นกราฟส่วนที่ชันที่สุดแล้วลากเส้นจากจุดแบ่งครึ่งตั้งฉากกับแกนนอน จะตัดแกนนอนที่ 25cm3ดังรูป แสดงว่าสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น 0.1 mol/dm3จำนวน 25cm3ทำปฏิกิริยาพอดีกับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 0.1 mol/dm3จำนวน 25cm3ซึ่งสอดคล้องกับผลการคำนวณ จุดแบ่งครึ่งเส้นกราฟ ส่วนที่ชันที่สุดนี้คือ
จุดสมมูล ซึ่งเป็นจุดที่สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ทำปฏิกิริยาพอดีกับกรดไฮโดรคลอริก
จากจุดสมมูล ถ้าลากเส้นขนานไปกับแกนนอนไปตัดแกนตั้งจะได้ pH เท่ากับ 7 แสดงว่า pH ที่จุดสมมูลของการไทเทรตระหว่างกรดไฮโดรคลอริกกับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์มรค่าเท่ากับ 7 สารละลายผสมจึงควรมีสมบัติเป็นกลาง แต่จากการทดลองที่ 3 วัด pH จุดยุติได้ประมาณ 7-8 เพราะว่าใช้ฟีนอล์ทาลีนเป็นอินดิเคเตอร์ซึ่งเปลี่ยนสีในช่วง pH 8.3- 10.0 และจากการทดลองที่ 4 วัด pH ของสารละลาย ณ จุดยุติได้ประมาณ 7 ดังนั้น pH ของสารละลายที่จุดสมมูลจึงมีค่าใกล้เคียงกับ pH ของสารละลายที่จุดยุติ
ในกรณีของการไทเทรตระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่ เช่น สารละลายกรดแอซีติกกับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ เป็นดังกราฟ
เมื่อพิจารณากราฟของการไทเทรตสารละลายกรดกับเบส ดังรูป พบว่ามีรูปร่างคล้ายกันคือ pH จะเปลี่ยนอย่างช้าๆ ในตอนแรก และจะเปลี่ยนอย่างรวดเร็วเมื่อใกล้จุดสมมูล แต่ส่วนที่แตกต่างกันคือ กราฟการไทเทรตกรดแอซิติกด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์มี pH ที่จุดเริ่มต้นสูงกว่า เนื่องจากกรดแอซีติกเป็นกรดอ่อน และช่วงที่กราฟมีความชันมากที่สุดสั้นกว่าคือช่วง pH 6-11 เมื่อหา pH ที่จุดสมมูลจะได้สูงกว่า 7 คือประมาณ 8.7 ทั้งนี้อธิบายได้ว่า ปฏิกิริยาระหว่างกรดแอซิติกกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ จะได้เกลือโซเดียมแอซีเตตเกิดขึ้น

CH3COOH (aq) + NaOH(aq) CH3COOHNa(aq) +H2O (l)

CH3COOHNa เมื่อละลายน้ำจะแตกตัวเป็นไอออนได้หมด และCH3COO-ก็จะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับน้ำต่อไปได้ OH-ดังสมการ

CH3COOHNa(aq) Na+(aq) +CH3COO-(aq)
CH3COO-(aq) +H2O(l)
CH3COOH(aq) + OH-(aq)

ดังนั้นการไทเทรตกรดแอซีติกด้วยโซเดียมไฮดรอไซด์ จึงได้สารละลายผสมมีสมบัติเป็นเบส pH ของสารละลายที่จุดสมมูลจึงมีค่ามากกว่า 7

การไทเทรตกรดอ่อนด้วยเบสอ่อน เช่น สารละลายกรดแอซีติกกับแอมโมเนีย จะได้
กราฟของการไทเทรตเป็นดังนี้
จากกราฟ จะพบว่าช่วงของการเปลี่ยนแปลง pH ตรงจุดสมมูลสั้นมาก การหาจุดสมมูลจากการไทเทรตระหว่างกรดกับเบสคู่นี้ จึงค่อนข้างยากและไม่เที่ยงตรง ดังนั้นในทางปฏิบัติจึงไม่นิยมการไทเทรตระหว่างกรดอ่อนกับเบสอ่อน

ในการไทเทรตระหว่างกรดกับเบส สิ่งที่สำคัญที่ต้องการทราบก็คือ จุดที่กรดกับเบสทำปฏิกิริยาพอดีกันหรือจุดสมมูล ซึ่งจะหาได้โดยใช้อินดิเคเตอร์ช่วยบอกจุดยุติของการไทเทรต ดังนั้นจึงต้องเลือกใช้อินดิเคเตอร์ให้เหมาะสม เพื่อให้ pH ที่จุดยุติใกล้เคียงกับ pH ของจุดสมมูลมากที่สุด

การทดลองที่ 5 การเลือกอินดิเคเตอร์ในการไทเทรตกรด-เบส
1. ปิเปตต์สารละลายCH3COOH0.1 mol/dm3 จำนวน 10cm3ลงในขวดรูปกรวยขนาด 100cm3หยดฟีนอล์ฟทาลีนลงไป 3 หยด
2. บรรจุสารละลาย NaOH 0.1 mol/dm3 ในบิวเรตต์ บันทึกปริมาตรก่อนการไทเทรต
3. หยดสารละลาย NaOH จากบิวเรตต์ลงในสารละลายCH3COOHที่เตรียมไว้ทีละหยด เขย่าขวดทุกครั้งทีหยดลงไป ทำเช่นนี้ต่อไปจนอินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี บันทึกปริมาตรของสารละลายในบิวเรตต์
4. ทำการทดลองเช่นเดียวกับข้อ 1-3 แต่ใช้เมทิลออเรนจ์แทนฟีนอล์ฟทาลีน

ผลการทดลอง
จากความรู้ที่ได้ศึกษามาแล้วควรบอกได้ว่า ณ จุดสมมูล ถ้าใช้สารละลายกรดแอซีติกเข้มข้น 0.1 mol/dm3 จำนวน 10cm3จะทำปฏิกิริยาพอดีกับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 0.1 mol/dm3 จำนวน 10cm3ได้สารละลายที่มีสมบัติเป็นเบส และ pH ที่จุดสมมูลมีค่าประมาณ 8.7

ในการไทเทรตกรดกับเบสคู่นี้ใช้ฟีนอล์ฟทาลีนซึ่งเปลี่ยนสีในช่วง pH 8.3 10.0 และเมทิลออเรนจ์ซึ่งเปลี่ยนสีในช่วง pH 3.2 4.4 เป็นอินดิเคเตอร์ ใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์มากกว่าเมื่อใช้เมทิลออเรนจ์เป็นอินดิเคเตอร์ แสดงว่าอินดิเคเตอร์ทั้งสองชนิดนี้บอกจุดยุติได้ไม่ตรงกัน ฟีนอล์ฟทาลีนจะบอกจุกยุติได้ใกล้เคียงจุดสมมูลมากกว่า และสามารถเปลี่ยนสีในช่วง pH ที่ตรงกัน pH ของสารละลายเกลือโซเดียมแอซีเตตที่ได้จากปฏิกิริยา ดังนั้นจึงควรใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอินดิเคเตอร์สำหรับการไทเทรตกรด-เบสคู่นี้ กราฟแสดงการไทเทรตระหว่างสารละลาย CH3COOHกับ NaOH
การเลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับการไทเทรตกรด-เบส ต้องเลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH ของการเปลี่ยนสีใกล้เคียงกับ pH ของสารละลายผลิตภัณฑ์ หรือพิจารณาจากช่วงของการเปลี่ยน pH นั้น ดังตัวอย่างการไทเทรตกรดแก่ดัวยเบสแก่ เช่น HCl กับ NaOH ดังรูป
ซึ่งพบว่าช่วงที่ชันที่สุด มีค่า pH 3-11 เราจึงควรเลือกอินดิเคเตอร์ที่เปลี่ยนสีในช่วง pH 3-11 ได้หลายชนิด ได้แก่
เมทิลออเรนจ์ เปลี่ยนสีที่ช่วง pH 3.2 4.4
เมทิลเรด เปลี่ยนสีที่ช่วง pH 4.2 6.3
โบรโมไทมอลบลู เปลี่ยนสีที่ช่วง pH 6.0 7.6
ฟีนอล์ฟทาลีน เปลี่ยนสีที่ช่วง pH 8.3 10.0


การไทเทรตกรดกับเบสแต่ละคู่ที่ได้กล่าวมาแล้ว ถ้าพิจารณาตามความแรงของกรดและเบสที่เข้าทำปฏิกิริยากัน แบ่งได้เป็น 4 ประภท และต้องเลือกใช้อินดิเคเตอร์ให้เหมาะสมสำหรับกรดกับเบสคู่นั้นๆดังนี้
1. การไทเทรตระหว่างกรดแก่และเบสแก่ ให้เลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่แสดงจุดยุติที่pH ประมาณ 7
2. การไทเทรตระหว่างกรดแก่และเบสอ่อน ให้เลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่แสดงจุดยุติที่ pH ต่ำกว่า 7
3. การไทเทรตระหว่างกรดอ่อนและเบสแก่ ให้เลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่แสดงจุดยุติที่pH สูงกว่า 7
4. การไทเทตรระหว่างกรดอ่อนกับเบสอ่อน ให้เลือกใช้อินดิเคเตอร์ที่แสดงจุกยุติที่pH ประมาณ 7
ในกรณีที่ 4 จะมีการเปล่ยนแปลงค่า pH น้อยมาก เนื่องจากความอ่อนของทั้งกรดและเบส ทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นน้อย ดังนั้นการใช้อินดิเคเตอร์ที่มีการเปล่ยนแปลงสีที่จุดยุติ อาจทำให้สังเกตจุดยุติคลาดเคลื่อนได้ หรือบางกรณีไม่สามารถสังเกตจุดยุติได้ จึงต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษในการไทเทรต

น.ส. ปัทมา ก๋งเม่ง รหัส 52050884

คณะวิทยาศาสตร์ สาขา เคมีทรัพยากรสิ่งแวดล้อม


1 ความคิดเห็น: