สมดุลไอออน ion...

12
8/30/2010 1 สมดุลไอออน Ion equilibrium โครงการจัดตั้งสายวิชาเคมี คณะศิลปศาสตรและวิทยาศาสตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน เนื้อหา 1. สารละลายอิเล็กโทรไลต 2. กรด-เบส ความแรงของกรด 5. สารละลายบัฟเฟอร 6. อินดิเคเตอร 7. การไทเทรต 2 การแตกตัว 3. การแตกตัวของน้ํา 4. พีเอช (pH) 8. การแยกสลายดวยน9. สมดุลไอออนของเกลือทีละลายน้ําไดนอย 10. สมดุลไอออนเชิงซอน 1. strong electrolyte แตกตัวไดอยางสมบูรณในน้ํา เชน สารละลายอิเล็กโทรไลต คือ สารที่ละลายน้ําแลว แตกตัวเปนไอออนหรือ สารที่สภาพหลอมเหลว สามารถนําไฟฟาได 3 HCl HNO 3 HClO 4 NaOH KOH NH 4 Cl NaCl 2. weak electrolyte แตกตัวไดนอยในน้ํา เชน HNO 2 HClO 2 H 2 SO 3 CH 3 COOH NH 4 OH BaSO4 3. Non electrolyte สารที่ไมแตกตัวในน้ํา และไมนําไฟฟา เชน กลูโคส ซูโครส กรด-เบส (Acid- Base) 1. Arrhenius กรด คือ สารที่ละลายน้ําแลวให H + คําจํากัดความของกรด-เบส Cl H HCl 4 เบส คือ สารที่ละลายน้ําแลวให OH - ความแรงขึ้นกับการแตกตัวใหไอออน Cl H HCl aq aq aq ) ( ) ( ) ( OH K KOH aq aq aq ) ( ) ( ) ( ขอจํากัด สารนั้นตองละลายน้ําไดเทานั้น และสารนั้นไมมี H + หรือ OH - ในโมเลกุล จะไมสามารถบอกไดวาเปนกรด- เบส เชน NH OH - H 2 O 5 NH 3 NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH - NH 4 Cl NH 4 + + Cl - NH 4 + + H 2 O NH 3 + H 3 O + 2. Bronsted-Lowry กรด คือ สารที่ให H + เบส คือ สารที่รับ H + คูกรด-เบส (conjugate acid-base pairs) 6 HA เปนคูกรดของ A - และ A - เปนคูเบสของ HA BH + เปนคูกรดของ B และ B เปนคูเบสของ BH +

Upload: others

Post on 18-Mar-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: สมดุลไอออน Ion equilibriumchem.flas.kps.ku.ac.th/SLIDE/SLIDE-01403111-CH12-ionic-equi.pdf · 8/30/2010 1 สมดุลไอออน Ion equilibrium โครงการจัั้ดต

8/30/2010

1

สมดลไอออนIon equilibrium

โครงการจดตงสายวชาเคมคณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

เนอหา

1. สารละลายอเลกโทรไลต

2. กรด-เบส

ความแรงของกรด

5. สารละลายบฟเฟอร

6. อนดเคเตอร

7. การไทเทรต

2

การแตกตว

3. การแตกตวของนา

4. พเอช (pH)

8. การแยกสลายดวยนา

9. สมดลไอออนของเกลอท

ละลายนาไดนอย

10. สมดลไอออนเชงซอน

1. strong electrolyte แตกตวไดอยางสมบรณในนา เชน

สารละลายอเลกโทรไลต

คอ สารทละลายนาแลว แตกตวเปนไอออนหรอ สารทสภาพหลอมเหลว สามารถนาไฟฟาได

3

HCl HNO3 HClO4 NaOH KOH NH4Cl NaCl

2. weak electrolyte แตกตวไดนอยในนา เชน

HNO2 HClO2 H2SO3 CH3COOH NH4OH BaSO43. Non electrolyte สารทไมแตกตวในนา และไมนาไฟฟา เชน กลโคส ซโครส

กรด-เบส (Acid- Base)

1. Arrhenius• กรด คอ สารทละลายนาแลวให H+

คาจากดความของกรด-เบส

ClHHCl

4

• เบส คอ สารทละลายนาแลวให OH-

ความแรงขนกบการแตกตวใหไอออน

ClHHCl aqaqaq )()()(

OHKKOH aqaqaq )()()(

ขอจากด

สารนนตองละลายนาไดเทานน และสารนนไมม H+

หรอ OH- ในโมเลกล จะไมสามารถบอกไดวาเปนกรด-เบส เชน

NH OH- H

2O

5

NH3

NH3 + H

2O NH

4+ + OH-

NH4Cl NH

4+ + Cl-

NH4+ + H

2O NH

3 + H

3O+

2. Bronsted-Lowry

กรด คอ สารทให H+ เบส คอ สารทรบ H+

คกรด-เบส (conjugate acid-base pairs)

6

HA เปนคกรดของ A- และ A- เปนคเบสของ HA

BH+ เปนคกรดของ B และ B เปนคเบสของ BH+

Page 2: สมดุลไอออน Ion equilibriumchem.flas.kps.ku.ac.th/SLIDE/SLIDE-01403111-CH12-ionic-equi.pdf · 8/30/2010 1 สมดุลไอออน Ion equilibrium โครงการจัั้ดต

8/30/2010

2

HF + H2O H3O+ + F-

กรด 1 เบส 1กรด 2เบส 2

NH4+ + H2O NH3 + H3O

+

คกรด-เบส (conjugate acid-base pairs)

7

HNO2 + H2O H3O+ + NO2

-

NH3 + H2O NH4+ + OH-

ขอสงเกต

นาเปนไดทงกรดและเบส (amphoteric substance) ตวอยาง amphoteric เชน NH3 HSO4

HCO3

กรดและเบสอาจอยในรปโมเลกลหรอไอออน

8

กรดแก ม คเบสเปนเบสออน เชน HClO4 กรดแก : ClO4

เบสออน เบสแก ม คกรดเปนกรดออน เชน NH2

เบสแก : CH3NH2 กรดออน

กรด คอ สารทสามารถรบคอเลกตรอน

เบส คอ สารทสามารถใหคอเลกตรอน

3. Lewis acid

เบสกรดOHHOHH ::

9 9

สารทเปนกรดตาม Lewis (Lewis acid)1. แคตไอออน : Na+ Be2+ Mg2+ Ag+

2. โมเลกลทอะตอมกลางมอเลกตรอนไมครบแปด BF3

3. มพนธะคกบอะตอมทมคา EN ตางกน SO3

เบสกรด

1. แอนไอออน OH-

2. อะตอมกลางทมอเลกตรอนคโดดเดยว

สารทเปนเบสตาม Lewis (Lewis base)

10

H2O NH3

H2C=CH2 + 2HBr H3C-CH3 + Br2

3. สาร hydrocarbon (CH) ทมพนธะค

Lewis acid - base

11 11

ความแรงของกรด-เบสตาม Bronsted-Lowry

กรดแตกตวให H+ 100% เปนกรดแก

HCl + H2O H3O+ + Cl-

กรดแตกตวให H+ < 100% เปนกรดออน

12

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

NH2- + H2O NH3 + OH-

เบสรบ H+ ได 100% เปนเบสแก

เบสรบ H+ ได < 100% เปนเบสออน

Page 3: สมดุลไอออน Ion equilibriumchem.flas.kps.ku.ac.th/SLIDE/SLIDE-01403111-CH12-ionic-equi.pdf · 8/30/2010 1 สมดุลไอออน Ion equilibrium โครงการจัั้ดต

8/30/2010

3

ความแรงของคกรด-เบส

13 13

1. Hydro acids ประกอบดวย H และธาตอนอก 1 ชนด

อโลหะในคาบเดยวกนถาคา EN สงความแรงกรดจะเพม

ความแรงของกรด

PH H S HCl

กรดม 2 ชนดใหญๆ

14

PH3 H2S HCl

NH3 H2O HF

อโลหะหมเดยวกน ความแรงกรดเพม ตามแนวโนมของพลงงานในการสลายพนธะ

HF HCl HBr HI(พลงงานในการสลายพนธะสงทสด)

2. Oxo acid ประกอบดวย O, H และธาตอนอก 1 ชนดกรดออกโซทมอะตอมกลางเหมอนกนแตหมทมาเกาะอยมจานวนไมเทากน ความแรงของกรดเพมขนตามเลข

ออกซเดชน ของ อะตอมกลาง

ความแรงของกรด

15

HClO HClO2 HClO3 HClO4

+1 +3 +5 +7

อะตอมกลางตางชนดกนแตอยในหมเดยวกนและมเลขออกซเดชน เทากน ความแรงของกรดจะเพมขนตาม EN ของอะตอมกลาง HlO4 HBrO4 HClO4

1. ไฮดรอกไซดของโลหะหม IA เปนเบสแก

โลหะขนาดใหญขน ความแรงเบสเพม : KOH > NaOH

2. ไอออนลบอะตอมเดยว

ความแรงของเบส

16

จานวนประจไอออนเพมความแรงเบสเพม :

N 3- O2- F-

ในหมเดยวกน คา EN เพมความแรงเบสเพม O2- S2-

ในคาบเดยวกนคา EN ลดลงจากขวาไปซาย

ความแรงเบสเพม NH2- OH- F-

• กรดแก-เบสแก แตกตว 100 %KOH K+ + OH-

1 mol 1 mol 1 molกรดแก เบสแก

การแตกตวของกรด - เบส

17

กรดแก (Strong acids) (Strong bases)

Group 1A (hydroxides)(NaOH, KOH, LiOH, etc.)Group 2A (hydroxides)Ca(OH)2, Mg(OH)2, Sr(OH)2, etc.)

เชน HClO4, HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4

• กรดออน-เบสออน แตกตวนอยกวา 100 %(เปนปฏกรยาผนกลบ)

การแตกตวของกรดออน

HA + H2O H3O+ + A-

18

][

][][ 3

HA

AOHK a

= คาคงทการแตกตวของกรดออนK a

Page 4: สมดุลไอออน Ion equilibriumchem.flas.kps.ku.ac.th/SLIDE/SLIDE-01403111-CH12-ionic-equi.pdf · 8/30/2010 1 สมดุลไอออน Ion equilibrium โครงการจัั้ดต

8/30/2010

4

•กรดโมโนโปรตก: กรด 1 โมเลกลแตกตวให H+ 1 ตว

CH3COOH + H2O H3O++ CH3COO-

19

][

[][ ]COOHCH

COOCHOHKa

3

33

•กรดโพลโปรตก: 1 โมเลกลแตกตวให H+ 1 ตว

H3PO4 H2CO3 H2S

H3PO4 + H2O H3O++ H2PO4

- K1

20

H2PO4- + H2O H3O

++ HPO42- K2

HPO42- + H2O H3O

++ PO43- K3

H3PO4 + 3H2O 3H3O++ PO4

3- Ka

Ka = K1 x K2 x K3

NH3 + H2O NH4++ OH-

การแตกตวของเบสออน

][][ OHNH 4

21

][NHK b

3

การบอกความสามารถในการแตกตว

1. ระดบขนการแตกตว ( )

จานวนโมลทแตกตวไป โ

=

22

2. % การแตกตว = x100

3. คาคงทการแตกตว Ka

จานวนโมลเรมตนทงหมด

CH3COOH + H2O H3O++ CH3COO-

% การแตกตวของกรด

][[

3

3]

COOHCHOH

23

% การแตกตว = 100]

][[

3

3

COOHCHOH

NH3 + H2O NH4++ OH-

% การแตกตวของเบส

][OH

24

% การแตกตว =

][ 3

][

NHOH

100][

][ 3

NHOH

Page 5: สมดุลไอออน Ion equilibriumchem.flas.kps.ku.ac.th/SLIDE/SLIDE-01403111-CH12-ionic-equi.pdf · 8/30/2010 1 สมดุลไอออน Ion equilibrium โครงการจัั้ดต

8/30/2010

5

ตวอยาง สารละลายกรด HCN 0.02 M แตกตวให[H3O+] 1.2x10-5 M จงหา %การแตกตว

HCN + H2O H3O++ CN-วธทา

[ 5H

25

% การแตกตว

02.0

] 102.1][

[ 53

HCN

OH

06.010002.0102.1 5

M

M

ตวอยาง สารละลายกรด HCN 0.2 M แตกตวให[H3O+] 4.0x10-3 M จงหาคา Ka

HCN + H2O H3O+ + CN-

เรมตน 0.2 M

ทสมดล- -

4 0x10-3M 4 0x10-3M(0 2- 4 0x10-3 M)

26

ทสมดล 4.0x10 M 4.0x10 M(0.2 4.0x10 M)

][

][][ 3

HCN

CNOHK a

1016.8]004.02.0[

004.0004.0 5 K a

การคานวณเกยวกบคา Ka และ Kb

ตวอยาง จงหา [H+] ในสารละลาย CH3COOHเขมขน 1.0 mol dm-3 ท 250C Ka = 1.8x10-5

CH3COOH + H2O H3O++ CH3COO-

1 0 M

27

- -x M x M(1.0- x M)

เรมตน 1.0 Mทสมดล

Ka =

1.8x10-5 =(x) (x) (1.0 - x)

[H3O+] [CH3COO- ][CH3COOH]

จะได x = -b b2 – 4ac 2a

x2 + (1.8x10-5)x - 1.8x10-5 = 0

28

2a

แทนคา a = 1, b = 1.8x10-5, c = - 1.8x10-5

จะได x = 4.2 x 10-3 mol dm-3

[H+] = 4.2 x 10-3 mol dm-3

เนองจาก [H+] มคานอยมากเมอเทยบกบความ เขมขนเรมตนอาจตดคา x ในเทอม 1.00-x ออกได

1.8x10-5 =(x) (x) (1.0 - x) =

(x) (x) (1.0)

29

x2 = 1.8x10-5

x = 1.8x10-5 = 4.2 x 10-3 mol dm-3

% การแตกตว = 4.2 x 10-3 x100 = 0.421

ถาสารมการแตกตวนอยกวา 5% เมอเทยบกบความเขมขนเรมตน หรอ [HA]/Ka 1000ใหตดปรมาณการแตกตว (x) จาก HA ได

+

หมายเหต

30

CH3COOH + H2O H3O++ CH3COO-

เรมตน 1.0 M - -

ทสมดล x M x M(1.0- x M) 1.0

Page 6: สมดุลไอออน Ion equilibriumchem.flas.kps.ku.ac.th/SLIDE/SLIDE-01403111-CH12-ionic-equi.pdf · 8/30/2010 1 สมดุลไอออน Ion equilibrium โครงการจัั้ดต

8/30/2010

6

การแตกตวของนา (Hydrolysis)

H2O + H2O H3O++ OH-

หรอ H2O H++ OH-

OOHOH

K3

][][][

31

OHOHK

2][ 2

OHOHOHK

32

2

[H2O] = คงท

Kw = คาคงทผลคณไอออนของนา

][][ 3 OHOHK w

= 1.008x10-14 (mol dm-3)2 ท 250CKw = 2.95x10-14 (mol dm-3)2 ท 400C

ท 250C [H3O+] = [OH- ] = 1.0x10-7 mol dm-3 เปนกลาง

][][ 3 OHOHK w

32

สารละลายกรด [H3O+] 10-7 mol dm-3

สารละลายเบส [H3O+] 10-7 mol dm-3

[OH- ] 10-7 mol dm-3

[OH- ] 10-7 mol dm-3

พเอช (pH)

มาตราสวน pH (pH scale)

10][][

10][][

log

log33

pOH

pH

OHOHpOH

OHOHpH

33

นาบรสทธ [H3O+] = [OH- ] = 1.0x10-7 mol dm-3

pH = - log (1.0x10-7 )

pH = 7 (เปนกลาง)[H3O

+] 10-7 mol dm-3 pH 7 เปนสารละลายกรด[H3O

+] 10-7 mol dm-3 pH 7 เปนสารละลายเบส

ความสมพนธของ pH และ pOH

log

log

100.1

100.1][][

][

14

143

3

pH

OHOHK

OHpH

w

34

14

14

loglog

log

][10

][14

pOHpH

pOHpH

OHpH

OHpH

การคานวณหา pHตวอยาง สารละลาย CO2 อมตวม [H3O

+] = 1.3x10-4molL-1

จงคานวณ pH ของสารละลาย

วธทา ][ 3log OHpH

35

103.1log 4 pH

89.3

411.0

43.1log

10log43.1log

1. จงหา [H3O+] ของสารละลายทม pH = 4.4(antilog 0.6 = 4 antilog 0.4 = 2.5)

2. จงคานวณ [H3O+] และ [OH-] ของสารละลายทมpH 4 5 (antilog 0 5 3 2)

แบบฝกหด

36

3. จงหา pH ของสารละลาย 0.01 M NaOH

4. จงหา pH ของสารละลาย 0.001 M HCl

5. จงหา pH ของสารละลาย 0.2 MCH3COOH Ka=1.8x10-5

6. จงหา pH ของสารละลาย 0.2 M NH4OH Kb=1.8x10-5

pH = 4.5 (antilog 0.5 = 3.2)

Page 7: สมดุลไอออน Ion equilibriumchem.flas.kps.ku.ac.th/SLIDE/SLIDE-01403111-CH12-ionic-equi.pdf · 8/30/2010 1 สมดุลไอออน Ion equilibrium โครงการจัั้ดต

8/30/2010

7

สารละลายบฟเฟอร (Buffer solution)

สารละลายท pH ไมเปลยนแปลงเมอเตมกรดแกหรอเบสแกลงไปเลกนอย หรอเจอจาง

สารละลายบฟเฟอรเตรยมไดจาก

37

1. กรดออน+เกลอของกรดออนนน เชนCH3COOH + CH3COONa, H3PO4 + NaH2PO4

2. เบสออน+เกลอของเบสออนนน เชนNH3 + NH4Cl

กรดออน (HA) + เกลอของกรดออน (NaA)

HA + H2O H3O++ A-

NaA Na++ A-

สารละลายบฟเฟอรกรด

38

ทสภาวะสมดล

H3O+ A-

Na+HA A-

A- + H2O HA + OH-

][

][][

][

][][

3

3

A

HAKOH

HA

AOHK

a

a

H3O+ A-

Na+HA A-][

][][ loglog

3A

HAKOH a

][

][loglog

A

HAK a

39

หรอ

][A

][

][

][

][

log

log

HA

ApK

A

HApK

a

a

pH

pH

เบสออน (B) + เกลอของเบสออน (BH+)B + H2O BH++ OH-

สารละลายบฟเฟอรเบส

][][ OHBHK

40

][

][

][

][][

][

logBH

BpK

BH

BKOH

BK

b

b

b

pOH

pH ไมเปลยนแปลงหรอเปลยนเลกนอยสารละลายบฟเฟอร 1 ลตร ม CH3COOH 0.1 mol และCH3COONa 0 .1 mol

การเตมกรดแก-เบสแกในบฟเฟอร

41

][

][

3

3log

COOCH

COOHCHpK a

pH

745.4

1.0

1.0log745.4

วธคด HCl 1.0 M 1 cm3 มจานวนโมล = 0.001 mol

CH3COOH + H2O H3O++ CH3COO-

ถาเตม HCl 1.0 M ปรมาตร 1 cm3 จะทาใหสารละลายม pH เทาไร

42

3 2 3 3

H+ + CH3COO- CH3COOH

HCl H++ Cl-

0.001mol ลด 0.001mol เพม 0.001mol

Page 8: สมดุลไอออน Ion equilibriumchem.flas.kps.ku.ac.th/SLIDE/SLIDE-01403111-CH12-ionic-equi.pdf · 8/30/2010 1 สมดุลไอออน Ion equilibrium โครงการจัั้ดต

8/30/2010

8

เมอเตม HCl แลวตองคดความเขมขนใหม

L

mol

L

molL

mol

L

mol

COOCH

COOHCH

099.0001.1

001.01.0

101.0001.1

001.01.0

][

][

3

3

43

จาก

(pH ใกลเคยงเดม)

][

][

3

3log

COOCH

COOHCHpK a

pH

736.4

009.0745.4099.0

101.0log745.4

ถาเตม NaOH 1.0 M ปรมาตร 1 cm3 จะทาใหสารละลายม pH เทาไร

CH3COOH + H2O H3O++ CH3COO-

NaOH Na++ OH-

O C COO C COO O

44

0.001 mol

เมอเตม NaOH แลวความเขมขนของสารเปลยนไป

จานวนโมลของ NaOH ทเตม =

OH- + CH3COOH CH3COO- + H2O

0.001mol ลด 0.001mol เพม 0.001mol

molmolL

mol

L

mol

COOCH

COOHCH

1010001.01.0

099.0001.1

001.01.0

][

][ 3

OH- + CH3COOH CH3COO- + H2O

45

LLCOOCH 101.0

001.1][ 3

(pH ใกลเคยงเดม)

][

][

3

3log

COOCH

COOHCHpK a

pH

749.4101.0

099.0log745.4

การเตมนาในสารละลายบฟเฟอร

H2O H++ OH-เตมนา

CH3COOH + H2O H3O++ CH3COO-

46

ความเขมขนของไอออนตาง ๆ คงเดม pH จงคงท

CH3COO- + H+ CH3COOH

CH3COOH + OH- H2O + CH3COO-

การเตรยมสารละลายบฟเฟอร

เลอกกรด หรอเบสทม pKa หรอ pKb ใกลเคยงกบpH หรอ pOH ทตองการ หรออยใน ชวง pKa 1 หรอpKb 1 เชน

][HAK

47

][

][log

ApK a

pH

หรอ เกลอกรด

กรดเกลอ

1

10

10

1

ถาตองการเตรยมบฟเฟอรจากกรดออนโดยใหสารละลายม [H3O+] = 3.3 x 10-2 Mทานจะเลอกกรดชนดใด ตอไปน

4

ตวอยางการเตรยมสารละลายบฟเฟอร

48

HNO2, Ka = 4.6x10-4

H3PO4, Ka = 7.5x10-3

HSO4-, Ka = 1.2x10-2

กรดทเลอกใชคอ.........................?

Page 9: สมดุลไอออน Ion equilibriumchem.flas.kps.ku.ac.th/SLIDE/SLIDE-01403111-CH12-ionic-equi.pdf · 8/30/2010 1 สมดุลไอออน Ion equilibrium โครงการจัั้ดต

8/30/2010

9

HSO4- + H2O H3O

+ + SO42 -

จากคา Ka เลอกใช HSO4- และปรบอตราสวน

ระหวางกรดและเกลอ

HSO

49

ตองใช HSO4- จานวน 2.7 โมล ผสมกบเกลอ SO4

2- จานวน1 โมล

1

75.2

102.1103.3][

][

2

23

24

24

43

4

K a

OH

SOHSO

SO

HSOK aOH

ตวอยาง จงหาอตราสวนจานวนโมลของกรดอะซตก(CH3COOH) และโซเดยมอะซเตด (CH3COONa) เพอเตรยมบฟเฟอรทม pH = 5.7 (Ka = 1.8x10-5)

loglog7.5

log

][

][

][

][

3

3

3

3

pH

COOCH

COOHCH

COOCH

COOHCHpK a

101.8 5

50

)95.0log(

95.07.575.4log

log75.47.5

][

][

][

][

][

][

][

3

3

3

3

3

3

3

antiCOOCH

COOHCH

COOCH

COOHCH

COOCH

COOHCH

COOCH

11.0101.1 1)05.01log(

anti

ตวอยาง จงคานวณ pH ของบฟเฟอร 0.4 M CH3COOH +0.4 M CH3COONa (Ka =1.8x10-5)

วธทา ][ 3COOHCH

51

][

][

3

3log

COOCHpKa

pH

4.75101.8

101.85

5

log

4.0

4.0loglog

ตวอยาง จงคานวณ pH ของบฟเฟอรระหวาง 0.1 M NH3

400 cm3 และ 0.2 M NH4NO3 400 cm3 (Kb=1.8x10-5)

0.1 M NH3 400 cm3 มจานวนโมล

0.2 M NH4NO3 400 cm3 มจานวนโมล

mol1000

4001.0

mol1000

4002.0

52

ปรมาตรรวม = 400+400 = 800 cm3

01.0800

1000

1000

4002.0

05.0800

1000

1000

4001.0

34

3

NONH

NH

10

05.0loglog

log

108.1

][

][

5

34

3

pOHNONH

NHpKb

ตวอยาง

53

95.8

05.514

14

05.530.075.4

1.0

pOH

pOHpH

อนดเคเตอร (Indicator)

สารอนทรยทมโครงสรางซบซอนและเปลยนสได

เมอ pH ของสารละลายเปลยนHIn (กรดออน) H+ + In -

54

แดง นาเงน

][

]][[HIn

InHK In

Page 10: สมดุลไอออน Ion equilibriumchem.flas.kps.ku.ac.th/SLIDE/SLIDE-01403111-CH12-ionic-equi.pdf · 8/30/2010 1 สมดุลไอออน Ion equilibrium โครงการจัั้ดต

8/30/2010

10

สของสารละลายขนกบ [In-] / [HIn]

สารละลายสนาเงน

การเปลยนสของอนดเคเตอร

10][

In

55

สารละลายสนาเงน

สารละลายสแดง

1][

HIn

10

1

][

][

HIn

In

กระดาษลตมส

pH 5 มสแดง pH 8 มสนาเงน

pH 5 - 8 มสผสมระหวางแดงกบนาเงนให KIn ของลตมส = 10-7

56

In

][

][

]

][

]][

][

]][

[10

[10

[

7

7

HIn

HIn

HIn

InH

InH

InHK In

ถา pH = 5, [H+] = 10-5 mol dm-3

เมอ pH<5, [HIn] [In- ] 100 เทา จงมสแดง][

][

100

1

]10[10

5

7

HInIn

กระดาษลตมส

57

p , [ ] [ ]

][

][

1

10

]10[10

8

7

HInIn

ถา pH = 8, [H+] = 10-8 mol dm-3

เมอ pH>8, [In- ] [HIn] 10 เทา จงมสนาเงน

ตวอยางอนดเคเตอรIndicator pH สทเปลยน

Thymol blue 1.2-2.8 แดง-เหลอง

Bromphenol blue 3.0-4.6 เหลอง-นาเงน

58

Congo red 3.0-5.0 นาเงน-แดง

Methyl orange 3.1-4.4 แดง-เหลอง

Bromocresol green 3.8-5.4 เหลอง-นาเงน

Indicator pH สทเปลยน

Methyl red 4.2-6.3 แดง-เหลอง

Azolitmin (litmus) 5.0-8.0 แดง-นาเงน

ตวอยางอนดเคเตอร

59

Bromocresol purple 5.2-6.8 เหลอง-มวง

Bromthymol blue 6.0-7.6 เหลอง-นาเงน

Phenol red 6.8-8.4 เหลอง - แดง

Phenolphthalein 8.3-10.0 ไมมส-ชมพ

เปนการวเคราะหหาปรมาณสารหรอความเขมขนของสารละลาย โดยการนาสารละลายทตองการวเคราะห

การไทเทรต (Titration)

60

มาทาปฏกรยากบสารททราบความ เขมขนทแนนนอน

สารททราบความเขมขนทแนนอน เรยกวาสารละลายมาตรฐาน (Standard solution)

Page 11: สมดุลไอออน Ion equilibriumchem.flas.kps.ku.ac.th/SLIDE/SLIDE-01403111-CH12-ionic-equi.pdf · 8/30/2010 1 สมดุลไอออน Ion equilibrium โครงการจัั้ดต

8/30/2010

11

การไทเทรตระหวางกรด-เบส

เมอกรด-เบสทาปฏกรยากนสมมลพอด เรยกปฏกรยาสะเทนระหวางกรด-เบส

จดทสาร 2 ชนดทาปฏกรยากนพอด : จดสมมล

61

จดทสารละลายเปลยนส (เกดจาก indicator) : จดยต

หา pH ของสารละลายระหวางการไทเทรตจาก- การวดดวย pH meter- การคานวณ- Titration curve ระหวาง pH กบ ปรมาตร

การไทเทรตระหวางกรดแก-เบสแก

(1.0M HCl 25 mL+ 1.0 M NaOH) ณ จดสมมล pH =7

pH range 5-9• Phenol red6 8 8 4

62

6.8-8.4 (yellow- red)• Bromthylmol blue 6.0-7.6

(yellow – blue)

การไทเทรตระหวางกรดออน-เบสแก

0.1 M CH3COOH 25 mL + 0.1 M NaOH ณ จดสมมลpH = 9

pH range 8-10

63

Phenolphthalein8.3-10.0(no color – pink)

1.0 M NH3 40 mL + 1.0 M HCl ณ จดสมมล pH 5

การไทเทรตระหวางกรดแก-เบสออน

pH range 4-7• Methyl red4 2 6 3

64

4.2-6.3 red-yellow

• Bromocresolgreen 3.8-5.4yellow-blue

กรดแตกตวไดมากกวา 1 ครง เชน H2A + NaOH

จดสมมลท 1 pH = 6.0

การไทเทรตกรดโพลโปรตก-เบสแก

65

จดสมมลท 2 pH = 11.9

สมดลของเกลอทละลายนาไดนอย

เชน AgCl, BaSO4, Ag2SO4AgCl ละลายในนา

AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)][][ ClA

66

Ksp= คาคงทผลคณการละลายได[Ag+] [Cl- ] = ผลคณไอออน (ion product)

][][

][][

][][

][

][

ClAgK

ClAg

ClAg

sp

AgClK

AgClK

Page 12: สมดุลไอออน Ion equilibriumchem.flas.kps.ku.ac.th/SLIDE/SLIDE-01403111-CH12-ionic-equi.pdf · 8/30/2010 1 สมดุลไอออน Ion equilibrium โครงการจัั้ดต

8/30/2010

12

ion product Ksp สามารถเกดการละลายไดอกIon product = Ksp สมดล (สารละลายอมตว)ion product Ksp เกดตะกอนขนในสารละลาย

ป โ ช K ใชใ ไ

สมดลของเกลอทละลายนาไดนอย

67

ประโยชนของ Ksp ใชในการแยกไอออนออกจากกน

สารมคา Ksp ตา จะตกตะกอนไดงาย

สารมคา Ksp สง จะละลายไดมาก หรอตกตะกอนไดยาก

Ksp BaSO4 = 1.1x10-10

Ksp CaSO4 = 1.1x10-5

การตกตะกอนแยกไอออนออกจากกน

68

CaSO4 ละลายนาได BaSO4

นนคอ ถาในสารละลายม [Ba2+ ] = [Ca2+ ] เมอเตมSO4

2- จะเกดตะกอนของ BaSO4 กอน และถาใช [SO42-]

ทเหมาะสมจะแยก BaSO4 ไดหมด

ตวอยาง ในสารละลายม Cu2+ 1.0 10-4 M ผสมกบ Pb2+ 2.0 10 –3 M ถาเตม I- จะเกดตะกอน CuI2 หรอ PbI2 กอน ถา Ksp ของ CuI2 = 1.0 10-12

9

69

Ksp ของ PbI2 = 8.0 10-9

และตองใชความเขมขนของ I- เทาไร จงจะทาใหเกดตะกอนพอด

ผลของไอออนรวม (Commom ion effect)

คอการเปลยนแปลงทเกดขนเมอเตมไอออนทมอยในระบบ เชน เตม NaCl ในสารละลายอมตว AgCl

AgCl(s) Ag+(aq) + Cl- (aq)

N Cl( ) N +( ) Cl- ( )

70

[ Cl- ] เพมขน [ Ag+ ] [ Cl- ] Ksp ทาใหสมดลเลอนทางซาย

[ Ag+ ] ลดลงจน [ Ag+ ] [ Cl- ] = Ksp

NaCl(s) Na+(aq) + Cl- (aq)ไอออนรวม

สมดลของไอออนเชงซอน(Complex ion equilibrium)

การเกดไอออนเชงซอนชวยใหสารทละลายนาไดนอยสามารถละลายไดดขน เชน เตม NH3 ใน สารละลายอมตว AgCl

AgCl(s) Ag+(aq) + Cl - (aq)

71

AgCl(s) Ag (aq) + Cl (aq)

Ag+(aq) + NH3 [ Ag (NH3 )2 ]+

Complex ion[ Ag+ ] ลดลงสมดลเลอนทางขวาAgCl(s) ละลายมากขน

ตวอยางไอออนเชงซอน

Ag+(aq.) + 2CN- [ Ag (CN )2 ]

-

Zn 2+ ( ) + 4OH- [ Zn (OH )4 ]

2-

72

Zn (aq.) 4OH [ Zn (OH )4 ]

[ Co(H2O)6 ] 2+

(aq.) + 4Cl- [CoCl4 ] 2-(aq.) + 6H2O