เจาะลึกเนื้อหา “กรด เบส” เคมี ม.ปลาย จุดที่ออกสอบยอดฮิตปีละ 4-5 ข้อ!

พจนานุกรมกรด เบส สรุปคำศัพย์ควรรู้ ช่วยให้เรียนกรดเบสง่ายขึ้น

ศึก 3 สำนักทฤษฎีกรด-เบส: อาร์เรเนียส เบรินสเตด-ลาวรี และลิวอิส ต่างกันตรงไหน? 

ตารางสรุปเรื่องทฤษฎีกรด เบส

ในทฤษฎีของเบรินสเตด-ลาวรี จะมีคำศัพท์ที่เกี่ยวข้อง ดังนี้

คู่กรด-เบส : คู่สารที่มี \mathrm{H^+} ต่างกันอยู่ 1 ตัว เช่น \mathrm{HF \ – \ F^-,\ CH_3COOH \ – \ CH_3COO^-,\ HCN \ – \ CN^-,\ H_2PO_4^- \ – \ HPO_4^{2-}}

คู่กรด : สารที่มี \mathrm{H^+} มากกว่าอยู่ 1 ตัว จากตัวอย่าง ได้แก่ \mathrm{HF,\ CH_3COOH,\ HCN,\ H_2PO_4^-}

คู่เบส : สารที่มี \mathrm{H^+}   น้อยกว่าอยู่ 1 ตัว จากตัวอย่าง ได้แก่ \mathrm{F^-,\ CH_3COO^-,\ CN^-,\ HPO_4^{2-}}

สารแอมโฟเทอริก (Amphoteric) คือ สารที่เป็นได้ทั้งกรดและเบส เช่น \mathrm{H_2O,\ HCO_3^-,\ H_2PO_4^-} และ \mathrm{HS^-}

โดยสารแอมโฟเทอริกจะมีทั้งคู่กรดและคู่เบส

                                                          เบส

                                                           กรด

ทริคการมองกรด เบสตามทฤษฎีกรด เบสของลิวอิส ว่องไวภายใน 5 วิ

ทฤษฎีนี้จะเป็นทฤษฎีที่มองยากที่สุด พี่ๆ จึงรวบรวมวิธีการมองแบบง่ายๆ มาให้น้องๆ  

1. ตัวที่มีลบเยอะกว่ามักเป็นตัวให้อิเล็กตรอน เช่น 

กรดลิวอิส    เบสลิวอิส

2. ดูการเคลื่อนที่ของอะตอม สารที่จ่ายอะตอมออกจะทำหน้าที่เป็นตัวให้อิเล็กตรอน เช่น

กรดลิวอิส      เบสลิวอิส

ตัวอย่างโจทย์สอบเข้ามหาลัย

เฉลยและการวิเคราะห์วิธีคิดโดยใช้ทริคการดูแบบง่ายๆ :

พิจารณาทีละสมการ

สมการที่ 1 : \mathrm{Cl^-} เคลื่อนที่จาก KCl ไป \mathrm{SnCl_2} จึงสรุปได้ว่า KCl เป็นเบสลิวอิส และ \mathrm{SnCl_2}  เป็นกรดลิวอิส 

สมการที่ 2 : \mathrm{F^-} เคลื่อนที่จาก \mathrm{AsF_3} ไป \mathrm{SbF_5}  จึงสรุปได้ว่า \mathrm{AsF_3} เป็นเบสลิวอิส และ \mathrm{SbF_5}  เป็นกรดลิวอิส

สมการที่ 3 : \mathrm{I^-} เป็นลบมากกว่า \mathrm{I_2}   จึงสรุปได้ว่า \mathrm{I^-} เป็นเบสลิวอิส และ \mathrm{I_2}  เป็นกรดลิวอิส

สมการที่ 4 : \mathrm{Cl^-} เคลื่อนที่จาก \mathrm{(CH_3)_3CCl} ไป \mathrm{AlCl_3} จึงสรุปได้ว่า \mathrm{(CH_3)_3CCl} เป็นเบสลิวอิส และ \mathrm{AlCl_3}  เป็นกรดลิวอิส

ดังนั้น ตอบข้อ 3.

แกะกล่องสูตรคำนวณกรดแก่ เบสแก่ กรดอ่อน เบสอ่อน

กล่องกรดแก่ – เบสแก่: “แตกตัวร้อยเปอร์เซ็นต์ สายเปย์ใจถึง” 

พวกกรดแก่และเบสแก่ เปรียบเหมือนคนใจป้ำ มีทองเท่าไหร่ให้หมด! เมื่อละลายน้ำแล้วจะแตกตัวได้ 100% ไม่มีเหลือโมเลกุลเดิมอยู่เลย

0.2 M                                          0.2 M               0.2 M

0.4 M                    0.2 M                 0.4 M  

คำเตือน !!

กล่องกรดอ่อน – เบสอ่อน: “แตกตัวกั๊กๆ ต้องพึ่งค่าคงที่ ( \mathrm{K_a,\ K_b} )” 

พวกกรดอ่อนและเบสอ่อน ละลายน้ำแล้ว แตกตัวได้เพียงบางส่วน (ส่วนใหญ่ไม่ถึง 5%) ที่เหลือยังอยู่เป็นโมเลกุลเหมือนเดิม ดังนั้นเราจึงต้องใช้ ค่าคงที่การแตกตัว ( \mathrm{K_a} สำหรับกรด, \mathrm{K_b}  สำหรับเบส) มาร่วมคำนวณด้วย พี่ๆ จึงสรุปสูตรและวิธีการใช้งานมาให้น้อง ๆ 

ข้อระวังการเลือกใช้สูตร

1. หากค่า \mathrm{N_K}  > 1000 สามารถใช้สูตรประมาณได้ จะช่วยให้น้องๆ คำนวณได้ง่ายขึ้น

    ถ้าหาก \mathrm{N_K}  < 1000 น้อง ๆ ควรใช้สูตรเครื่องหมายเท่ากับ

2. กรณีของสอบ A-Level ส่วนโจทย์อัตนัย เพื่อให้ปลอดภัยควรใช้สูตรที่เป็นเครื่องหมายเท่ากับ

ตัวอย่างโจทย์ A-Level 

HINT : pH = 3 หมายความว่าสารละลายมีความเข้มข้นของ [\mathrm{H_3O^+}] = 10^{-3}\ \mathrm{M}

          : เนื่องจากเป็นข้ออัตนัยควรใช้สูตรที่เป็นเครื่องหมายเท่ากับ

เฉลยและการวิเคราะห์วิธีคิด

หาความเข้มข้นของกรดไฮโดรฟลูออริกในหน่วยโมลาร์

pH = 3 แสดงว่า [ \mathrm{H_3O^+} ] = 1 x 10^{-3}  M

จะได้ว่า    K_a=\frac{[\mathrm{H_3O^+}]^2}{[\mathrm{HF}]-[\mathrm{H_3O^+}]}

2.0 \times 10^{-4}=\frac{(1 \times 10^{-3})^2}{[\mathrm{HF}]-(1 \times 10^{-3})}

*จบในพาร์ทของกรดเบส เป็นส่วนของบทสารละลายและปริมาณสารสัมพันธ์

หาความเข้มข้นของกรดไฮโดรฟลูออริกในหน่วยร้อยละโดยมวล

จากสูตร N=\frac{\% \times 10 \times d}{M_w}

หาปริมาตรของกรดไฮโดรฟลูออกริกที่ใช้

จากสูตร C_1V_1=C_2V_2

ดังนั้น ตอบ 0000.48

ถอดรหัสสูตรคำนวณ pH และ pOH: จากความเข้มข้นไอออนสู่ค่าตัวเลขที่เราคุ้นเคย

เคยสงสัยไหมครับว่า เวลาเราพูดว่าน้ำมะนาวมีค่า pH = 2 หรือสบู่มีค่า pH = 10 ตัวเลขกลมๆ ที่ดูเข้าใจง่ายเหล่านี้มาจากไหน? ทั้งที่ในความเป็นจริง นักเคมีเขาวัดความเข้มข้นของกรด เบสจากปริมาณไอออนที่มีตัวเลขยิบย่อยและติดลบมหาศาล เช่น 0.00001 M หรือ 1 \times 10^{-5}  M

วันนี้เราจะมาถอดรหัสและเปิดกล่องสูตรคำนวณที่เป็นเหมือน “เครื่องแปลภาษา” เปลี่ยนตัวเลขไอออนสุดยุ่งเหยิง ให้กลายเป็นค่า pH และ pOH ที่เราคุ้นเคย

และแน่นอนว่าหากน้องๆ คนไหนติดปัญหาเรื่องค่า log พี่ๆ ก็สรุปพื้นฐานค่า log ที่ควรรู้มาให้น้องๆ ดังนี้

โดยแพทเทิลที่จะช่วยให้น้องๆ คำนวณค่า pH ได้แม้จะไม่ถนัดเรื่อง log

เช่น [\mathrm{H_3O^+}] = 0.002\ \mathrm{M}  จะมีค่า pH เท่าไร

ขั้นตอนที่ 1. จัดรูปให้อยู่ในแพทเทิล A \times 10^{-n} \rightarrow 2 \times 10^{-3}

ขั้นตอนที่ 2. \mathrm{pH}=-\log(2 \times 10^{-3})=3-\log 2

ขั้นตอนที่ 3 แทนค่า \mathrm{pH}=3-\log 2=3-0.301=2.69

สะพานเชื่อมเลข 14 

ในบางครั้งน้องๆ มักจะคำนวณได้ค่า pOH ออกมาก่อน แต่โดยทั่วไปเรามักจะอ้างอิงความเป็นกรดเบส ด้วยค่า pH จึงมีสะพานคอยเชื่อมทั้ง 2 ค่าไว้ คือสมการ

และจากความรู้เรื่อง [\mathrm{H_3O^+}][\mathrm{OH^-}]=10^{-14}  จึงสร้างแผนภาพสรุปความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรเพื่อให้น้องๆ จดจำง่ายขึ้น

ตัวอย่างโจทย์สอบเข้ามหาวิทยาลัย

เฉลยและการวิเคราะห์วิธีคิด

เกลือไม่ได้เป็นกลางเสมอไป! รู้จักปฏิกิริยาไฮโดรลิซิสที่เปลี่ยนสมบัติของเกลือในน้ำ

เมื่อพูดถึง “เกลือ” หลายคนมักจะนึกถึงเกลือแกงที่บ้าน (์NaCl) และทึกทักเอาเองว่าเกลือทุกชนิดที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบสจะต้องมีสภาพเป็นกลาง (pH = 7) เสมอ ในบทความนี้เรามาแก้ไขความเข้าใจผิดของน้องๆ เพราะเมื่อเกลือบางชนิดเดินทางไปเจอกับน้ำ มันจะเกิดปฏิกิริยาที่ชื่อว่า “ไฮโดรลิซิส (Hydrolysis)” ซึ่งสามารถเปลี่ยนน้ำธรรมดาๆ ให้กลายเป็นกรดหรือเบสได้

ปฏิกิริยาไฮโดรลิซิสคืออะไร?

คำว่า Hydro (น้ำ) + Lysis (สลาย) แปลตรงตัวคือการใช้น้ำในการแยกสลาย แต่ในทางเคมีกรด-เบส ไฮโดรลิซิสของเกลือ หมายถึง ปฏิกิริยาที่ไอออนของเกลือเข้าไปทำปฏิกิริยากับน้ำ แล้วทำให้สารละลายนั้นมีปริมาณ [H3O+] หรือ [OH–] เปลี่ยนไป ส่งผลให้ค่า pH ของน้ำเปลี่ยนตาม

กฎเหล็ก!! จะมีเพียงไอออนจากกรดอ่อน และ เบสอ่อนเท่านั้นที่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสได้

สรุปขั้นตอนการเขียนปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส

1. เขียนสมการแตกตัวของเกลือ 
2. เลือกไอออนที่มาจากกรดอ่อนหรือเบสอ่อนเพื่อนำมาเขียนสมการไฮโดรลิซิส
3. เขียนสมการไฮโดรไลซิส

ทริคการเขียนสมการไฮโดรลิซิส

1. หากไอออนทีเกิดปฏิกิริยาเป็นไอออนลบ จะรับ \mathrm{H^+} จากน้ำ ส่งผลให้ ไอออนลบมี \mathrm{H^+} และประจุเพิ่มขึ้น 1 จาก \mathrm{A^-} จึงกลายเป็น HA และ H₂O เสีย \mathrm{H^+} ส่งผลให้ มี \mathrm{H^+} และประจุลดลง 1 จาก H₂O จึงกลายเป็น \mathrm{OH^-}

2. หากไอออนที่เกิดปฏิกิริยาเป็นไอออนบวก จะให้ \mathrm{H^+} แก่น้ำ ส่งผลให้ ไอออนบวกมี \mathrm{H^+} และประจุลดลง 1 จาก \mathrm{BH^+} จึงกลายเป็น B และ H₂O รับ \mathrm{H^+} ส่งผลให้ มี \mathrm{H^+} และประจุเพิ่มขึ้น 1 จาก H₂O จึงกลายเป็น \mathrm{H_3O^+}

**ทริคนี้ใช้ได้กับกรดมอนอโปรติก

ตัวอย่าง \mathrm{CH_3COONa}

ขั้นที่ 1 เขียนสมการการแตกตัวของเกลือ → CH₂COONa → \mathrm{CH_3COO^-} + \mathrm{Na^+}

ขั้นที่ 2 เลือกไออน ในกรณีนี้จะเลือกแค่ \mathrm{CH_3COO^-} เนื่องจากมาจากกรดอ่อน \mathrm{CH_3COOH} ส่วน \mathrm{Na^+} มาจากเบสแก่ NaOH จึงไม่นำไปเขียนสมการ

ขั้นที่ 3 เขียนสมการไฮโดรลิซิส (ไอออนลบ)

เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำแตกตัวให้ OH จึงสรุปว่าเป็นเกลือเบส

ตัวอย่าง \mathrm{NH_4Cl}

ขั้นที่ 1 เขียนสมการการแตกตัวของเกลือ : \mathrm{NH_4Cl \rightarrow NH_4^+ + Cl^-}

ขั้นที่ 2 เลือกไออนในกรณีนี้จะเลือกแค่ \mathrm{NH_4^+}   เนื่องจากมาจากเบสอ่อน \mathrm{NH_3}  (น้องๆ คุ้นเคยในรูป \mathrm{NH_4OH} )

            ส่วน \mathrm{Cl^-}   มาจากกรดแก่ HCl  จึงไม่นำไปเขียนสมการ

ขั้นที่ 3 เขียนสมการไฮโดรลิซิส (ไอออนบวก)

            \mathrm{NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 + H_3O^+}

เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำแตกตัวให้ \mathrm{H_3O^+}  จึงสรุปว่าเป็นเกลือกรด

เพื่อช่วยน้องๆ วิเคราะห์เกลือง่ายขึ้น พี่ๆ จึงทำตารางสรุปเรื่องเกลือ พร้อมสูตรคำนวณ ครบ เคลียร์!!

ข้อควรระวัง

1. ใช้กับกรดอ่อนมอนอโปรติกเท่านั้น
2. ในสูตรคำนวณ ใช้ความเข้มข้นของไอออนที่เกิดไฮโดรลิซิสไม่ใช่ความเข้มข้นของเกลือ

เช่น \mathrm{(CH_3COO)_2Ca} เข้มข้น 0.01 M จะมี [\mathrm{CH_3COO^-}] = 0.01 \times 2 = 0.02\ \mathrm{M}

        !! น้องๆ จะต้องใช้เลข 0.02 ในการแทนค่า ไม่ใช่ 0.01

ตัวอย่างโจทย์ 

จงคำนวณหาค่า pH ของสารละลายแคลเซียมอะซิเตต \mathrm{((CH_3COO)_2Ca)}  เข้มข้น 0.004 M ที่อุณหภูมิ 25 oC            (กำหนดให้ ค่าคงที่การแตกตัวของกรดอะซิติก \mathrm{K_a = 2 \times 10^{-5}}  และ log 2 = 0.3) 

เฉลยและการวิเคราะห์วิธีคิด

เขียนสมการที่เกี่ยวข้อง

สารละลายบัฟเฟอร์ฮีโร่รักษาค่า pH กับ 2 วิธีเตรียมสารละลายสุดเวิร์ก

สารละลายบัฟเฟอร์ คือ สารละลายที่สามารถรักษาค่า pH ให้คงที่หรือเปลี่ยนแปลงน้อยมาก เมื่อเราเติมกรดแก่หรือเบสแก่จำนวนเล็กน้อยลงไป 

สาเหตุที่มันทำหน้าที่เป็นโล่กำบังได้ดีขนาดนี้ เพราะบัฟเฟอร์ จะต้องมี “คู่กรด” คอยดักจับเบสที่เติมเข้ามา และมี “คู่เบส” คอยดักจับกรดที่เติมเข้ามา เปรียบเสมือนมีทั้งฝ่ายรุกและฝ่ายรับอยู่ในทีมเดียวกัน

สรุป 2 วิธีเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์สุดเวิร์ก 

วิธีที่ 1: “วิธีทางตรง” – จับคู่แท้ผสมกัน 

วิธีนี้ง่ายและตรงไปตรงมาที่สุด เป็นการนำกรดอ่อนผสมกับเกลือของกรดอ่อน (บัฟเฟอร์กรด) หรือ เบสอ่อนผสมกับเกลือของเบสอ่อน (บัฟเฟอร์เบส) โดยตรงในปริมาณที่ใกล้เคียงกัน

• สูตรผสมบัฟเฟอร์กรด: กรดอะซิติก ( \mathrm{CH_3COOH} ) + โซเดียมอะซิเตต ( \mathrm{CH_3COONa} )

→ ทำให้ในระบบมีคู่กรด คือ \mathrm{CH_3COOH} และคู่เบสคือ \mathrm{CH_3COO^-}

• สูตรผสมบัฟเฟอร์เบส: แอมโมเนีย ( \mathrm{NH_3} ) + แอมโมเนียมคลอไรด์ ( \mathrm{NH_4Cl} )

→ ทำให้ในระบบมีคู่กรด คือ \mathrm{NH_4^+} และคู่เบสคือ \mathrm{NH_3}

วิธีที่ 2: “วิธีทางอ้อม” – ปฏิกิริยาสะกิดรัก 

วิธีนี้จะมีความซับซ้อนขึ้นมาอีกนิด แต่เป็นวิธีที่ข้อสอบชอบเอามาออกบ่อยที่สุด! คือการนำ “สายอ่อนที่มากเกินพอ” มาทำปฏิกิริยากับ “สายแก่ที่น้อยกว่า” เพื่อให้สายแก่ถูกใช้หมดไป และเหลือสารตั้งต้นฝั่งอ่อนจับคู่กับเกลือที่เกิดขึ้นใหม่ในระบบ

• สร้างบัฟเฟอร์กรด: นำ กรดอ่อน (ปริมาณมากเกินพอ) + เบสแก่ (ตัวหมด)

เช่น \mathrm{HCN + NaOH \rightarrow NaCN + H_2O}

       เหลือ                         หมด                  เกิดขึ้น

ทำให้หลังสิ้นสุดปฏิกิริยามีคู่กรด (HCN) และ คู่เบส ( \mathrm{CN^-} ) จึงกลายเป็นสารละลายบัฟเฟอร์

• สร้างบัฟเฟอร์เบส: นำ เบสอ่อน (ปริมาณมากเกินพอ) + กรดแก่ (ตัวหมด)

เช่น \mathrm{NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl + H_2O}

       เหลือ                       หมด               เกิดขึ้น

ทำให้หลังสิ้นสุดปฏิกิริยามีคู่กรด ( \mathrm{NH_4^+} ) และ คู่เบส ( \mathrm{NH_3} ) จึงกลายเป็นสารละลายบัฟเฟอร์

วิธีการพิจารณาว่าสารใดหมด สารใดเหลือ 

เทียบ aN_1V_1 กับ bN_2V_2  ก้อนใดมีค่าน้อยกว่าก้อนนั้นเป็นสารหมด

**ใช้เปรียบเทียบกรณีที่เป็นกรดมอนอโปรติกเท่านั้น

สรุปสูตรคำนวณบัฟเฟอร์

** สามารถใช้หน่วยโมลแทนโมลาร์ได้

กรณีเป็นการผสมทางอ้อม มีสูตรที่เกี่ยวข้องเพิ่มเติม

โดย aN_1V_1 คือสารเหลือ และ bN_2V_2  คือ สารหมด

ตัวอย่างโจทย์เข้ามหาวิทยาลัย

ตัวอย่างที่ 1

เฉลยและการวิเคราะห์วิธีคิด

ตัวอย่างที่ 2

เฉลยและการวิเคราะห์วิธีคิด

การไทเทรต

การไทเทรตกรด-เบส (Acid-Base titration) เป็นกระบวนการวิเคราะห์ทางเคมีเพื่อหาปริมาณกรดหรือ

เบสที่ทำปฏิกิริยาพอดีกัน แล้วนำไปคำนวณหาความเข้มข้นของกรดหรือเบสที่ต้องการ

การเลือกใช้อินดิเคเตอร์สำหรับการไทเทรต

การเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมเป็นจุดที่ข้อสอบ A-Level เคมี ออกบ่อยมาก หลักการสำคัญคือต้องเลือกอินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH ของการเปลี่ยนสีครอบคลุมค่า pH ณ จุดสมมูล (Equivalence Point) ของปฏิกิริยาการไทเทรตนั้นๆ เพื่อให้จุดยุติใกล้เคียงกับจุดสมมูลที่สุด

ตารางช่วงการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ที่พบบ่อย:

การคำนวณการไทเทรต

ตัวอย่างโจทย์เข้ามหาลัย

เฉลยและการวิเคราะห์วิธีคิด

เรียนเคมี ม.ปลาย กับ OnDemand

ข้อสอบกรด เบส หลายครั้งวัดกันที่ ‘ความแม่นสูตร และความไวในการเลือกใช้’ ลำพังแค่เข้าใจทฤษฎีอาจไม่ทันเวลา แต่ถ้าเราจำสูตรเด็ดได้แม่นยำ เลือกใช้สูตรได้ถูกจุดตรงกับที่โจทย์หลอก คะแนน 4-5 ข้อนี้ก็อยู่ในมือเราแน่นอน ถ้าไม่อยากพลาดแต้มสำคัญ มาร่วมเจาะลึกเทคนิคการใช้ สูตรลัด และเทคนิคการมองโจทย์ให้ขาดได้รวดเร็ว

OnDemand พร้อมช่วยให้น้อง ๆ เตรียมความพร้อมด้านการเรียน การสอบด้วยคอร์สเรียน วิชาเคมี ม.ปลาย โดย OnDemand ซึ่งสอนโดยทีมอาจารย์ผู้เชี่ยวชาญ ช่วยให้เข้าใจเนื้อหาได้ง่ายขึ้น ปูพื้นฐาน เพิ่มความมั่นใจก่อนสอบ เพิ่มคะแนนในห้องเรียน ไปจนถึงการสอบเข้าระดับมหาวิทยาลัย

สอบถามรายละเอียดคอร์สเรียนเพิ่มเติม

• Add Line: Ondemand Education
• โทรศัพท์: 02-251-9456 (08.00-20.00 น.)