EN / TH

ทำความเข้าใจกับกรด (Acids) และด่าง (Alkalis)

ทำความเข้าใจกับกรด (Acids) และด่าง (Alkalis)

ในน้ำบริสุทธ์จะมีโมเลกุลเล็กน้อยที่สูญเสียไฮโดรเจนจากโครงสร้าง H2O ในกระบวนการที่เรียกว่าการแยกตัว (dissociation) ดังนั้นน้ำจึงประกอบด้วยปริมาณเล็กน้อยของไอออนไฮโดรเจน H+ และตะกอนไอออนไฮดร็อกซีล OH– มีความสมดุลกันระหว่างการก่อตัวและการแยกตัวอย่างคงที่ของโมเลกุลน้ำปริมาณเล็กน้อย

ไอออนไฮโดรเจน (OH) ในน้ำรวมเข้ากับโมเลกุลอื่นของน้ำเพื่อก่อตัวเป็นไอออนไฮโดรเนียม H3Oions ที่มักเรียกว่าไอออนไฮโดรเจน เนื่องจากไอออนไฮดรอกซีลและไอออนไฮโดรเนียมเหล่านี้มีความสมดุล ดังนั้นสารละลายจึงไม่ใช่ทั้งกรดหรือด่าง

กรด (acid) คือสสารที่สูญเสียไอออนไฮโดรเจนในสารละลายในขณะที่เบสหรือด่างเป็นสสารที่รับไอออนไฮโดรเจน

สสารทั้งหมดที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนไม่ใช่กรด เพราะไฮโดรเจนต้องปรากฏในสถานที่ปลดปล่อยง่ายไม่เหมือนกับสารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่ที่รวมไฮโดรเจนเจนเข้ากับอะตอมคาร์บอนอย่างแน่นมาก ดังนั้นค่า pH จึงช่วยวัดปริมาณความเข้มของกรดด้วยการแสดงปริมาณไอออนไฮโดรเจนที่ปลดปล่อยเข้าสู่สารละลาย

กรดไฮโดรโคลริคเป็นกรดแข็งแรงเพราะพันธะไอออน (ionic bond) ระหว่างไฮโดรเจนกันไอออนคลอไรด์เป็นขั้วหนึ่งที่ละลายง่ายในน้ำ สร้างไอออนไฮโดรเจนจำนวนมากและทำให้สารละลายมีสภาพเป็นกรดแก่ ทั้งนี้จึงเป็นเหตุผลทำให้มีค่า pH ต่ำมาก การแยกตัวในน้ำประเภทนี้เป็นที่พึงประสงค์ในด้านการสร้างพลังงานที่เป็นเหตุผลที่ทำให้เกิดขึ้นอย่างง่ายดาย

กรดอ่อน (weak acid) เป็นสารประกอบที่สูญเสียไฮโดรเจนอย่างไม่ฉับพลันอย่างเช่น กรดอินทรีย์บางชนิด กรดอะซีติคที่พบในน้ำส้มสายชูที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนจำนวนมากแต่มีการรวมกลุ่มของกรดคาร์บอซีลิคที่ยึดในพันธะเคมีโคเวเลนต์ (covalent bond) หรือพันธะแบบไม่มีขั้ว (nonpolar bond) ดังนั้นจึงมีเพียงไฮโดรเจนประเภทเดียวเท่านั้นที่สามารถออกจากโมเลกุล ดังนั้นจึงไม่เกิดความเสถียรมากนักจากการสูญเสียไฮโดรเจน

เบสหรือด่างรับไอออนไฮโดรเจนและเมื่อเติมลงในน้ำ จะชุ่มด้วยไอออนไฮโดรเจนที่เกิดจากการแยกตัวของน้ำเพื่อให้เกิดความสมดุลจากการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของไอออนไฮดรอกซีลที่พึงประสงค์เพื่อทำให้สารละลายมีสภาพเป็นด่างหรือเบส

ตัวอย่างหนึ่งของเบสที่พบทั่วไปคือ โซเดียมไฮดร็อกไซด์ หรือน้ำด่างไลน์ (lye) ที่ใช้ทำสบู่ เมื่อกรดและด่างปรากฏที่ความเข้มข้นโมลาร์เท่ากันพอดี ไอออนไฮโดรเจนและไอออนไฮดร็อกซีลจะทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันและทำให้เกิดเกลือและน้ำซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เรียกกันว่าสภาวะเป็นกลาง (neutralization)