สารละลายกรด-เบส

สารละลายกรด
สารละลายกรด (acid solution) คือ สารละลายที่กรดละลายในน้ำ (กรดเป็นตัวละลาย น้ำเป็นตัวทำละลาย) ซึ่งสามารถแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน (H) เมื่อละลายน้ำ
สมบัติของสารละลายกรด 
สมบัติของสารละลายกรด มีดังนี้
1. มีรสเปรี้ยว เช่น น้ำมะนาว (กรดซิตริก) น้ำส้มสายชู (กรดแอซีติก) วิตามินซี (กรดแอสคอร์บิก) เป็นต้น
2. ทดสอบโดยการใช้กระดาษลิตมัส (มี 2 สี คือ สีแดงและสีน้ำเงิน) ถ้าใช้กระดาษลิตมัสสีน้ำเงินจะเกิดการเปลี่ยนแปลงสีของ กระดาษลิตมัสจากสีน้ำเงินเป็นสีแดง แต่ถ้าใช้กระดาษลิตมัสสีแดงจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงสีของกระดาษลิตมัส

รูปแสดงกระดาษลิตมัส

3. ทำปฏิกิริยากับโลหะได้ผลิตภัณฑ์เป็นแก๊สไฮโดรเจน (H2) เสมอ เช่น
ปฏิกิริยาของโลหะสังกะสีในกรดเกลือ ได้เกลือซิงค์คลอไรด์ (ZnCl2) กับแก๊สไฮโดรเจน

โลหะที่เกิดปฏิกิริยา เช่น สังกะสี (Zn), แมกนีเซียม (Mg), ทองแดง (Cu), เงิน (Ag), อะลูมิเนียม (Al) เป็นต้น
4. ทำปฏิกิริยากับสารประกอบคาร์บอเนต (XCO3; X คือ ธาตุโลหะใดๆ เช่น หินปูน (CaCO3), โซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต (NaHCO3) หรือผงฟู ได้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เสมอ เช่น
ปฏิกิริยาของหินปูนกับกรดเกลือ ดังสมการ

เมื่อ ( ) เป็นการบอกสถานะของสารในปฏิกิริยา
- (s) = solid = ของแข็ง
- (l) = liquid = ของเหลว
- (g) = gas = แก๊ส
ข้อควรทราบ
- กรดทำปฏิกิริยากับโลหะได้แก๊สไฮโดรเจน (H2)
- กรดทำปฏิกิริยากับสารประกอบคาร์บอเนตได้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เสมอ
5. สารละลายกรดสามารถนำไฟฟ้าได้
6. ทำปฏิกิริยากับเบสได้เกลือและน้ำ
ประเภทของกรด
กรดแบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ
1. กรดอินทรีย์ เป็นกรดที่ได้จากสิ่งมีชีวิต มักพบในพืชหรือสัตว์ เพราะมีต้นกำเนิดมาจากสิ่งมีชีวิตนั่นเอง
เช่น
- HCOOH กรดฟอร์มิก (กรดมด) แหล่งที่พบ เช่น มดแดง เป็นต้น
- CH3COOH กรดแอซีติก (กรดน้ำส้ม) แหล่งที่พบ เช่น น้ำส้มสายชู เป็นต้น
- C6H8O7 กรดซิตริก แหล่งที่พบ เช่น ส้ม มะนาว เป็นต้น
- C6H8O6 กรดแอสคอร์บิก แหล่งที่พบ เช่น ส้ม มะนาว ฝรั่ง มะขามป้อม เป็นต้น
- C3H6O3กรดแลกติก แหล่งที่พบ เช่น น้ำนม เป็นต้น
- C14H10O9 กรดแทนนิก แหล่งที่พบ เช่น ชา เป็นต้น
2. กรดอนินทรีย์ (กรดแร่ธาตุ) เป็นกรดที่เกิดจากแร่ธาตุ ไม่ได้มาจากสิ่งมีชีวิต ดังนั้นอำนาจการกัดกร่อนจึงสูงกว่ากรดอินทรีย์ และบางชนิดก็เป็นกรดแก่ ซึ่งมีอำนาจการกัดกร่อนสูง
เช่น
- H2SO4 กรดซัลฟิวริก (กรดกำมะถัน) แหล่งที่พบ เช่น ผงซักฟอก ปุ๋ย แบตเตอรี่รถยนต์ เป็นต้น
- HCl กรดไฮโดรคลอริก (กรดเกลือ) แหล่งที่พบ เช่น น้ำยาล้างห้องน้ำ อยู่ในกระเพาะอาหารของมนุษย์ เป็นต้น
- H2CO3 กรดคาร์บอนิก แหล่งที่พบ เช่น น้ำโซดา น้ำอัดลม เป็นต้น

สารละลายเบส
สารละลายเบส (base solution) คือ สารละลายที่เบสละลายในน้ำ (เบสเป็นตัวละลาย น้ำเป็นตัวทำละลาย) ซึ่งสามารถแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH) เมื่อละลายน้ำ
สมบัติของสารละลายเบส
สมบัติของสารละลายเบส มีดังนี้
1. มีรสฝาด ขม
2. เมื่อสัมผัสจะลื่นมือ
3. ทดสอบกับกระดาษลิตมัส ถ้าใช้กระดาษลิตมัสสีแดงจะเกิดการเปลี่ยนแปลงสีของกระดาษลิตมัสจากสีแดงป็นสีน้ำเงิน แต่ถ้าใช้กระดาษลิตมัสสีน้ำเงินจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงสีของกระดาษลิตมัส
4. ทำปฏิกิริยากับเกลือแอมโมเนีย (NH4Y; Y = ธาตุโลหะ เช่น คลอรีน (Cl) ได้เป็นแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl) จะได้น้ำและแอมโมเนีย (NH3) เป็นผลิตภัณฑ์เสมอ เช่น
# ปฏิกิริยาของด่างคลี (NaOH, โซเดียมไฮดรอกไซด์) กับเกลือแอมโมเนียมคลอไรด์

5. ไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะ ยกเว้น อะลูมิเนียม (Al) ที่เมื่อทำปฏิกิริยาแล้วจะได้แก๊สไฮโดรเจน (H2)
6. ผสมกับน้ำมันหรือไขมัน จะได้สบู่และกลีเซอรอล เรียกปฏิกิริยานี้ว่า ปฏิกิริยาการเกิดสบู่ (saponification reaction) 
7. สารละลายเบสนำไฟฟ้าได้
8. ทำปฏิกิริยากับกรดได้เกลือและน้ำ
ค่า pH ของสารละลายกรด - เบส
pH มาจาก potential of hydrogen ion ซึ่งสามารถใช้บอกความเป็นกรด-เบสของสารละลายได้ ซึ่งค่า pH มีความสัมพันธ์กับความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน (H3O) ซึ่งปริมาณของไฮโดรเนียมไอออนยิ่งมาก (สารละลายกรด) ค่า pH จะน้อย แต่ถ้าปริมาณของไฮโดรเนียมไอออนน้อย (สารละลายเบส) ค่า pH จะมาก ซึ่งค่า pH สามารถบอกความเป็นกรด-เบส ได้ดังนี้
# pH = 7 สารละลายมีสมบัติเป็นกลาง
# pH > 7 สารละลายมีสมบัติเป็นเบส ยิ่งมี pH มาก ยิ่งเป็นเบสที่แรงขึ้น
# pH < 7 สารละลายมีสมบัติเป็นกรด ยิ่งมี pH น้อย ยิ่งเป็นกรดที่แรงขึ้น



ตัวอย่าง กำหนดให้ สารละลาย A มีค่า pH = 9 สารละลาย B มีค่า pH = 8 สารละลาย C มีค่า pH = 3 สารละลาย D มีค่า pH = 5 จากสารละลาย A, B, C และ D สามารถสรุปได้อย่างไร
- ระหว่างสารละลาย A กับสารละลาย B พบว่าสารละลาย A เป็นเบสที่แรงกว่าสารละลาย B (pH มากกว่า)
- ระหว่างสารละลาย C กับสารละลาย D พบว่าสารละลาย C เป็นกรดแรงกว่าสารละลาย D (pH น้อยกว่า) ตอบ

สารละลายกรด-เบสในชีวิตประจำวัน
ชีวิตประจำวันในปัจจุบัน เราได้ใช้สารต่างๆ ที่มีสมบัติเป็นกรด-เบสทั้งทางตรงและทางอ้อม ซึ่งใช้ในการเป็นยารักษาโรค (ยาลดกรดในกระเพาะอาหาร) กำจัดสิ่งสกปรก (สบู่ ผงซักฟอก) ปรุงอาหาร (น้ำส้มสายชู) นอกจากนี้ ในร่างกายก็ประกอบด้วยสารที่มีสมบัติเป็นกรด-เบส เช่น กรดเกลือในกระเพาะอาหาร น้ำดีจากตับ มีสมบัติเป็นเบส เป็นต้น สารที่มีสมบัติเป็นกรด-เบสในชีวิตประจำวัน เช่น
1. สารทำความสะอาดเครื่องสุขภัณฑ์ ซึ่งมักมีส่วนประกอบของกรดเกลือหรือกรดไฮโดรคลอริก (HCl) กรดไนตริก (HNO3) ซึ่งมีสมบัติเป็นกรด กรดมีสมบัติในการทำปฏิกิริยากับแผ่นกระเบื้องพื้นห้องน้ำ ทำให้เกิดการสึกกร่อน ทำให้สิ่งสกปรกหลุดออกจากพื้นและสุขภัณฑ์ต่างๆ ได้ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นดังสมการ

การใช้น้ำยาล้างห้องน้ำที่มีส่วนประกอบของกรดเกลือ (HCl) นี้ต้องใช้อย่างระมัดระวัง เพราะเกิดแก๊สที่เป็นพิษเข้าสู่หลอดลม เป็นอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจ
2. สารปรุงแต่งอาหาร มีทั้งที่มีสมบัติเป็นกรดและเบส เช่น
- สารปรุงแต่งอาหารที่มีสมบัติเป็นกรด เช่น กรดแอซีติกในน้ำส้มสายชู กรดซิตริกในน้ำมะนาว น้ำมะขาม กรดแอสคอร์บิกในวิตามินซี เป็นต้น
- สารปรุงแต่งอาหารที่มีสมบัติเป็นเบส เช่น น้ำปูนใส (Ca(OH)2), น้ำขี้เถ้า (NaOH), ผงฟู (NaHCO3) เป็นต้น
3. สารในภาคเกษตรกรรม ได้แก่ ปุ๋ย ซึ่งมีทั้งที่มีสมบัติเป็นกรดและเบส เช่น
- ปุ๋ยที่มีสมบัติเป็นกรด เช่น ปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟต ((NH4)2SO4) ปุ๋ยแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl) เป็นต้น
- ปุ๋ยที่มีสมบัติเป็นเบส เช่น ปุ๋ยยูเรีย (NH2CONH2) ปุ๋ยแอมโมเนีย (NH3) เป็นต้น
4. ยาลดกรดในกระเพาะอาหาร จะมีส่วนประกอบที่มีสมบัติเป็นเบสอ่อน เช่น โซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต (NaHCO3), แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3), แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ (Mg (OH)2, อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (Al2O3) โดยสารละลายนี้จะไปทำปฏิกิริยากับกรด ซึ่งจะปรับสภาพความเป็นกรดในกระเพาะอาหารให้ลดลงได้

ข้อควรทราบ
1. ยาลดกรดที่ประกอบด้วย Mg(OH)2 และ MgCO3 จะเป็นยาระบายแก้ท้องผูก
2. ยาลดกรดทีมี MgCO3และ NaHCO3จะทำให้เกิดแก๊สในกระเพาะอาหารทำให้ท้องอืด ท้องเฟ้อ
3. ยาลดกรดที่มีหินปูน (CaCO3) อาจทำให้เกิดอาการท้องผูก รวมทั้งอาจก่อให้เกิดโรคนิ่วได้

5. สารที่ใช้ทำความสะอาด เช่น สบู่ ผงซักฟอก เป็นต้น ประกอบด้วยสารที่มีสมบัติเป็นเบส
# สบู่ คือ เกลือโซเดียมหรือโพแทสเซียมของกรดไขมัน ผลิตหรือเตรียมได้จากน้ำมันหรือไขมันกับเบส โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) หรือ โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH)

รูปแสดงโครงสร้างของสบู่

สบู่สามารถชำระล้างสิ่งสกปรกได้ โดยหันปลายข้างที่ไม่มีขั้วไปละลายคราบไขมัน ส่วนด้านที่มีขั้วหันเข้าหาน้ำ ทำให้คราบไขมันแตกตัวและถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลของสบู่ ทำให้คราบไขมันนั้นหลุดออกจากผิวได้
# ผงซักฟอก คือ เกลือโซเดียมซัลโฟเนตของกรดไขมัน มีโครงสร้าง 2 ส่วน ได้แก่ ส่วนที่มีขั้วและไม่มีขั้ว จัดเป็นสารลดแรงตึงผิว
ข้อควรทราบ
สารลดแรงตึงผิวทำให้ช่วยขจัดคราบไขมัน สิ่งสกปรกออกจากเสื้อผ้าได้
การทำความสะอาดของสบู่จะแตกต่างจากผงซักฟอกในน้ำกระด้าง (น้ำที่มีองค์ประกอบของแคลเซียมไอออน และแมกนีเซียมไอออน) ซึ่งผงซักฟอกสามารถทำความสะอาดได้ในน้ำกระด้าง แต่สบู่เกิดคราบไคลสบู่ขึ้นทำให้ฟองน้อย ประสิทธิภาพการทำความสะอาดต่ำ