ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง: ลักษณะผลิตภัณฑ์และตัวอย่าง
ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง คือสิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างกรดและชนิดพื้นฐานในวิธีการเชิงปริมาณ โดยทั่วไปในปฏิกิริยาประเภทนี้ในตัวกลางที่เป็นน้ำน้ำและเกลือจะถูกสร้างขึ้น (ไอออนชนิดที่ประกอบด้วยไอออนบวกนอกเหนือจาก H + และไอออนที่แตกต่างจาก OH- หรือ O2-) ตามสมการต่อไปนี้: กรด + เบส→เกลือ + น้ำ
ในปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางอิเล็กโทรไลต์มีส่วนเกี่ยวข้องซึ่งเป็นสารที่เมื่อละลายในน้ำสร้างวิธีแก้ปัญหาที่ช่วยให้การนำไฟฟ้า กรดฐานและเกลือถือเป็นอิเล็กโทรไลต์
ด้วยวิธีนี้อิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่งคือสปีชีส์ที่แยกตัวออกจากกันอย่างสมบูรณ์ในอิออนที่เป็นส่วนประกอบเมื่อพวกมันอยู่ในสารละลายในขณะที่อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอนั้นมีการแตกตัวเป็นไอออนเพียงบางส่วนเท่านั้น ตัวนำเช่นอิเล็กโทรไลที่แข็งแกร่ง)
คุณสมบัติ
ขั้นแรกจะต้องเน้นว่าถ้าปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางเริ่มต้นด้วยปริมาณที่เท่ากันของกรดและเบส (เป็นโมล) เมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดลงเกลือจะได้รับเพียงหนึ่งเดียวเท่านั้น นั่นคือไม่มีกรดหรือเบสที่หลงเหลืออยู่
นอกจากนี้คุณสมบัติที่สำคัญมากของปฏิกิริยากรดเบสคือค่า pH ซึ่งบ่งชี้ว่าสารละลายหรือกรดพื้นฐานนั้นเป็นอย่างไร สิ่งนี้ถูกกำหนดโดยปริมาณของไอออน H + ที่พบในสารละลายที่วัด
ในอีกทางหนึ่งมีหลายแนวคิดของความเป็นกรดและความเป็นพื้นฐานขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่จะนำมาพิจารณา แนวคิดที่โดดเด่นคือBrønstedและ Lowry ซึ่งพิจารณาว่ากรดเป็นสปีชีส์ที่สามารถบริจาคโปรตอน (H +) และฐานเป็นสปีชีส์ที่สามารถรับได้
การไตเตรทกรดเบส
ในการศึกษาปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางอย่างเหมาะสมและเชิงปริมาณระหว่างกรดและเบสจะใช้เทคนิคที่เรียกว่าการไตเตรทด้วยกรด - เบส (หรือการไตเตรท)
การไตเตรทกรดเบสประกอบด้วยการพิจารณาความเข้มข้นของกรดหรือเบสที่จำเป็นต่อการทำให้เป็นกลางของกรดเบสหรือกรดในปริมาณที่ทราบ
ในทางปฏิบัติสารละลายมาตรฐาน (ซึ่งมีความเข้มข้นเป็นที่รู้จักอย่างแน่นอน) ควรจะค่อยๆเพิ่มเข้าไปในสารละลายที่ไม่ทราบความเข้มข้นจนกว่าจะถึงจุดสมดุลซึ่งหนึ่งในสปีชีส์ได้ทำให้เป็นกลางอย่างสมบูรณ์
จุดของความเท่าเทียมกันจะถูกตรวจจับโดยการเปลี่ยนสีของตัวบ่งชี้ที่ถูกเพิ่มเข้าไปในสารละลายที่ไม่ทราบความเข้มข้นเมื่อปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างสารละลายทั้งสองเสร็จสิ้น
ตัวอย่างเช่นในกรณีของการทำให้เป็นกลางของกรดฟอสฟอริก (H 3 PO 4 ) จะมีจุดสมมูลของโปรตอนแต่ละอันที่แยกออกจากกรด นั่นคือจะมีจุดสมดุลสามจุดและจะมีการเปลี่ยนแปลงสีสามจุด
ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง
ในปฏิกิริยาของกรดแก่ที่มีฐานแข็งแรงการวางตัวเป็นกลางของสปีชีส์จะดำเนินการเช่นเดียวกับปฏิกิริยาระหว่างกรดไฮโดรคลอริกและแบเรียมไฮดรอกไซด์:
2HCl (aq) + Ba (OH) 2 (ac) → BaCl 2 (ac) + 2H 2 O (l)
ดังนั้นค่า H + หรือ OH ส่วนเกินจะไม่ถูกสร้างขึ้นซึ่งหมายความว่าค่า pH ของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่มีความเป็นกลางซึ่งมีความเป็นกลางนั้นเกี่ยวข้องกับลักษณะของกรดของสารตั้งต้น
ในทางตรงกันข้ามในกรณีของการวางตัวเป็นกลางระหว่างอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอและอิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่ง (กรดที่แข็งแกร่ง + ฐานที่อ่อนแอหรือกรดที่อ่อนแอ + ฐานที่แข็งแกร่ง) การแยกตัวของอิเล็กโทรไลที่อ่อนแอบางส่วนจะได้รับ หรือจากฐาน (K b ) อ่อนแอเพื่อกำหนดกรดหรือลักษณะพื้นฐานของปฏิกิริยาสุทธิโดยการคำนวณค่า pH
ตัวอย่างเช่นคุณมีปฏิกิริยาระหว่างกรดไฮโดรไซยานิกและโซเดียมไฮดรอกไซด์:
HCN (ac) + NaOH (ac) → NaCN (ac) + H 2 O (l)
ในปฏิกิริยานี้อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอไม่ได้แตกตัวเป็นไอออนอย่างมีนัยสำคัญในการแก้ปัญหาดังนั้นสมการสุทธิอิออนจะถูกแสดงดังนี้
HCN (ac) + OH- (ac) → CN- (ac) + H 2 O (l)
สิ่งนี้จะได้รับหลังจากเขียนปฏิกิริยาด้วยอิเล็กโทรไลต์แรงในรูปแบบของการแยกตัว (Na + (ac) + OH- (ac) ที่ด้านข้างของสารตั้งต้นและ Na + (ac) + CN- (ac) ที่ด้านข้างของ ผลิตภัณฑ์) ซึ่งมีเพียงโซเดียมไอออนเท่านั้นที่มีผู้เข้าชม
ในที่สุดในกรณีที่เกิดปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนและเบสที่อ่อนการกล่าวว่าการทำให้เป็นกลางไม่เกิดขึ้น นี่เป็นเพราะอิเล็กโทรไลต์ทั้งสองแยกจากกันบางส่วนโดยไม่ทำให้เกิดน้ำและเกลือที่คาดหวัง
ตัวอย่าง
Strong acid + strong base
ปฏิกิริยาที่ได้รับระหว่างกรดซัลฟูริกและโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ในตัวกลางน้ำถูกนำมาเป็นตัวอย่างตามสมการต่อไปนี้:
H 2 SO 4 (ac) + 2KOH (ac) → K 2 SO 4 (ac) + 2H 2 O (l)
จะเห็นได้ว่าทั้งกรดและไฮดรอกไซด์นั้นเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแรง ดังนั้นจึงมีการแตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์ในสารละลาย ค่าความเป็นกรดด่างของสารละลายนี้จะขึ้นอยู่กับอิเล็กโทรไลต์แรงซึ่งเป็นสัดส่วนที่มากกว่า
กรดแก่ + เบสอ่อน
การทำให้เป็นกลางของกรดไนตริกกับแอมโมเนียส่งผลให้สารประกอบแอมโมเนียมไนเตรตดังแสดงด้านล่าง:
HNO 3 (ac) + NH 3 (ac) → NH 4 NO 3 (ac)
ในกรณีนี้น้ำที่เกิดขึ้นพร้อมกับเกลือจะไม่ได้รับการสังเกตเพราะมันจะต้องมีการแสดงเป็น:
HNO 3 (ac) + NH 4 + (ac) + OH- (ac) → NH 4 NO 3 (ac) + H 2 O (l)
ดังนั้นน้ำสามารถถูกสังเกตได้ว่าเป็นผลผลิตของปฏิกิริยา ในกรณีนี้สารละลายจะมีค่า pH ที่เป็นกรดเป็นหลัก
กรดอ่อน + ฐานที่แข็งแกร่ง
ถัดไปปฏิกิริยาระหว่างกรดอะซิติกและโซเดียมไฮดรอกไซด์จะแสดง:
CH 3 COOH (ac) + NaOH (ac) → CH 3 COONa (ac) + H 2 O (l)
เนื่องจากกรดอะซิติกเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนตัวมันจะแยกตัวออกบางส่วนทำให้เกิดโซเดียมอะซิเตทและน้ำซึ่งสารละลายจะมีค่า pH พื้นฐาน
กรดอ่อน + ฐานอ่อนแอ
ในที่สุดและตามที่ระบุไว้ข้างต้นอ่อนแอฐานไม่สามารถแก้กรดอ่อน; สิ่งที่ตรงกันข้ามจะไม่เกิดขึ้น ทั้งสองชนิดจะถูกไฮโดรไลซ์ในสารละลายน้ำและค่าความเป็นกรดด่างของสารละลายจะขึ้นอยู่กับ "ความแข็งแกร่ง" ของกรดและเบส
