pH ของสารละลายกรดและเบส

pH ของสารละลายกรดและเบส

ผลการเรยี นรู้

คานวณคา่ pH ความเข้มข้นของไฮโดรเนยี มไอออนหรือไฮดรอกไซด์
ไอออนของสารละลายกรดและเบส

จดุ ประสงค์การเรียนรู้

ด้านความรู้ (K)
นักเรียนสามารถอธิบายความหมายของกรดหรือเบสของสาร

โดยใชท้ ฤษฎีกรด-เบสของอาร์เรเนียส เบรินสเตด-ลาวรี และลิวอสิ ได้

ด้านความรู้ (P)
นกั เรียนสามารถคานวณค่า pH ของสารละลาย ความเขม้ ข้นของ

ไฮโดรเนียมไออออนหรือไฮดรอกไซดไ์ อออนของสารละลายกรดและเบสได้

ดา้ นคณุ ลกั ษณะ/เจตคติ (A)
นักเรยี นมีวนิ ัย มคี วามซ่ือสตั ยส์ จุ รติ ใฝเ่ รียนรู้ และมุ่งมั่นในการ

ทางาน

การตรวจสอบความเป็นกรด - เบส ของสารละลาย

กระดาษ ยนู ิเวอรซ์ ลั อนิ ดเิ ค
ลติ มสั เตอร ์

pH ของสารละลายกรดและเบส

ในสารละลายกรดหรือเบส จะมี H3O+ และ OH- อยู่ในปริมาณที่แตกต่างกัน ซ่ึงความ
เข้มข้นของ H3O+ ในสารละลายมหี ลายค่าต้ังแต่ความเข้มข้นมากจนถึงความเข้มข้นน้อย เช่น
10 mol/L 2.0 x 10-5 mol/L 1.0 x 10-8 mol/L เพ่ือความสะดวกในการเปรียบเทียบความ
เป็นกรดหรือเบสของสารละลาย นิยมแปลงค่าความเข้มข้นของของ H3O+ ในรูปของ
pH(power of hydrogen) ดังสมการ

pH = -log [H3O+]

ความรเู้ พิ่มเตมิ

สัญลักษณ์ p หมายถงึ การแปลงค่าให้อยู่ในรปู p-scale ซึ่งเป็นคา่ ลบของลอการทิ มึ
ฐานสิบของจานวนท่ีต้องการรายงาน เช่น pOH pKa pKb

การคานวณเกีย่ วกบั pH และ pOH ของสารละลาย

จากที่ทราบแล้ววา่ นา้ มคี วามเข้มข้นของ H3O+ และ OH- เทา่ กนั คอื 1.0 x 10-7
mol/L ดงั นน้ั pH ของน้าคานวณไดด้ งั น้ี

pH = -log [H3O+]
= -log (1.0 x 10-7)
=7

เนือ่ งจากนา้ มสี มบตั เิ ป็นกลาง ดังนั้นสารละลายท่ีเปน็ กลางจงึ มี pH เทา่ กับ 7

การคานวณเก่ียวกับ pH และ pOH ของสารละลาย

คา่ pOH สามารถคานวณไดจ้ าก [OH-] ดงั สมการ
pOH = -log [OH-]
= -log (1.0 x 10-7)
=7

นอกจากน้ยี งั สามารถใชค้ า่ คงท่ีการแตกตวั ของน้าหาความสัมพนั ธ์ของ pH
และ pOH ได้ดังนี้

การคานวณเกย่ี วกับ pH และ pOH ของสารละลาย

Kw = [H3O+][OH-]
-log Kw = -log ([H3O+][OH-])
-log Kw = (-log [H3O+]) + (-log [OH-])
-log (1.0 x 10-14) = pH + pOH

14.00 = pH + pOH
หรือ pH = 14.00 – pOH



การคานวณเกีย่ วกบั pH และ pOH ของสารละลาย

โดยท่ัวไปการระบุความเป็นฉ-เบสนิยมใช้ค่า pH มากกว่า pOH สารละลายท่ี
พบในชีวิตประจาวันอาจมีค่า pH แตกต่างกันและอาจวัดได้โดยใช้การเทียบสีกับยูนิ
เวอรซ์ ัลอินดเิ คเตอร์

มาก pH < 7 pH = 7 pH > 7 มาก
เบส
กรด [H3O+] > 10-7 กลาง [H3O+] < 10-7

สมบตั แิ ละคา่ ลกิ ารทิ ึมทค่ี วรทราบ

log AB = log A + logB log 1 = 0
log 2 = 0.3010
log A = log A - logB log 3 = 0.4771
B log 4 = 0.6020
log 5 = 0.6990
log An = nlog A

สรุปสตู รทใี่ ช้คานวณ pH pOH [H3O+] และ [OH-]

pH = -log [H3O+] [H3O+] = antilog(-pH) = 10-pH

pOH = -log [OH-] [OH-] = antilog(-pOH) = 10-pOH

14.00 = pH + pOH Kw = [H3O+][OH-]
หรอื [H3O+][OH-] = 1.0 x 10-14

การคานวณเก่ียวกับ pH และ pOH ของสารละลาย

สารละลายกรดแอซตี กิ (CH3COOH) 0.50 โมลต่อลติ ร มคี ่า pH เท่าใด
วธิ ีทา จากการคานวณในตัวอย่าง 5 CH3COOH 0.50 mol/L มคี วามเข้มขน้ ของ H3O+ เทา่ กบั
3.0 x 10-3 mol/L สามารถนาไปคานวณ pH ไดด้ ังน้ี

pH = -log [H3O+]
= -log (3.0 x 10-3)

= 2.52

ดังน้นั สารละลายกรดแอซตี กิ มี pH เทา่ กบั 2.52

การคานวณเกย่ี วกับ pH และ pOH ของสารละลาย

สารละลายของยาลดกรดในกระเพาะอาหาร pH 10.00 มคี วามเขม้ ข้นของไฮดรอกไซด์ไอออน

(OH-) เปน็ เทา่ ใด

วธิ ีทา คานวณ pOH ของสารละลายยาลดกรดในกระเพาะอาหาร

pH + pOH = 14.00 คานวณความเขม้ ขน้ ของ OH-
10.00 + pOH = 14.00 pOH = -log [OH-]
4.00 = -log [OH-]
pOH = 14.00 - 10.00 [OH-] = 1.0 x 10-4 mol/L
= 4.00

ดังนั้น สารละลายของยาลดกรด ดังน้ัน ความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์

ในกระเพาะอาหาร มี pOH 4.00 ไอออนเท่ากบั 1.0 x 10-4 โมลตอ่ ลติ ร

การคานวณเกย่ี วกับ pH และ pOH ของสารละลาย

สารละลาย A B และ C มีความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน (H3O+) และไฮดรอกไซดไ์ อออน
(OH-) ดงั น้ี

สารละลาย A : [H3O+] = 2.0 x 10-2 mol/L
สารละลาย B : [OH-] = 2.0 x 10-2 mol/L
สารละลาย C : [H3O+] = 5.0 x 10-9 mol/L
จงระบุความเป็นกรด-เบสของสารละลายท้ังสามชนิดและเปรียบเทียบค่า pH ของสารละลาย A B
และ C

การคานวณเกีย่ วกับ pH และ pOH ของสารละลาย

วธิ ีทา คานวณ pH ของสารละลาย A
สารละลาย A มี H3O+ 2.0 x 10-2 mol/L นาไปคานวณ pH จากสมการ
pH = -log [H3O+]
= -log (2.0 x 10-2)
= 1.70

ดังน้นั สารละลาย A มี pH เท่ากับ 1.70 และเปน็ กรด

การคานวณเก่ยี วกบั pH และ pOH ของสารละลาย

คานวณ pH ของสารละลาย B
สารละลาย B มี OH- 2.0 x 10-2 mol/L

นาไปคานวณ pOH จากสมการ

pOH = -log [OH-] pH + pOH = 14.00
= -log (2.0 x 10-2) pH = 14.00 - 1.70
= 1.70 = 12.30

ดังนัน้ สารละลาย B มี pOH เท่ากบั 1.70 ดงั นั้น สารละลาย B มี pH เทา่ กบั 12.30 และ
และนาไปคานวณ pH จากสมการ เปน็ เบส

การคานวณเกี่ยวกบั pH และ pOH ของสารละลาย

คานวณ pH ของสารละลาย C
สารละลาย C มี H3O+ 5.0 x 10-9 mol/L นาไปคานวณ pH จากสมการ
pH = -log [H3O+]
= -log (5.0 x 10-9)
= 8.30

ดังนนั้ สารละลาย C มี pH เทา่ กบั 8.30 และเป็นเบส
เม่อื เปรียบเทียบ pH สารละลายทัง้ สามชนดิ pH ของสารละลาย A < สารละลาย C < สารละลาย B

คดิ ตรองลองทาดู

1. สารละลายกรดชนิดหนงึ่ มีความเข้มข้นของ H3O+ 1.0 x 10-3 mol/L จะมคี ่า pH เทา่ ใด
2. สารละลายกรด HCl มเี ขม้ ข้น 2.0 x 10-6 mol/L จะมีคา่ pH เท่าใด
3. สารละลายชนดิ หนง่ึ มคี วามเข้มข้นของ OH- 1.0 x 10-4 mol/L จะมีคา่ pH เทา่ ใด
4. สารละลาย NaOH เข้มขน้ 0.01 mol/L มี pOH เทา่ ใด

คานวณ pH ของสารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) pH 2.00 ปริมาตร 100 มลิ ลลิ ิตร
เม่อื เติมสารตอ่ ไปน้ี

1. สารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ pH 1.00 ปรมิ าตร 100 มลิ ลลิ ิตร
2. น้าปริมาตร 100 มลิ ลิลติ ร

วธิ ที า

1. เตมิ HCl pH 1.00 ปรมิ าตร 100 mL

คานวณจานวนโมลของ H3O+ ใน HCl pH 2.00 ปรมิ าตร 100 mL
คานวณความเข้มขน้ ของ H3O+

pH = -log [H3O+]
2.00 = -log [H3O+]
[H3O+] = 1.0 x 10-2 mol/L

คจาานนววนณโจมาลนขวอนงโมHล3Oขอ+ง==H131.O0.0+xx111000-30−20mmmoolLlHH3O3O++ x 100 mL
ดงั นัน้ สารละลายกรดไฮโดรคลอริก pH 2.00 มีไฮโดรเนียมไอออน 1.0 x 10-3 โมล

คานวณจานวนโมลของ H3O+ ใน HCl pH 1.00 ปริมาตร 100 mL
คานวณความเข้มข้นของ H3O+

pH = -log [H3O+]
1.00 = -log [H3O+]

[H3O+] = 1.0 x 10-1 mol/L

คจาานนววนณโจมาลนขวอนงโมHล3Oขอ+ง==H131.O0.0+xx11010-02−0m10ommloLHl3HO3+O+ x 100 mL
ดังนัน้ สารละลายกรดไฮโดรคลอริก pH 1.00 มไี ฮโดรเนียมไอออน 1.0 x 10-2 โมล

คานวณจานวนโมลรวมของ H3O+ หลังผสม
จานวนโมลรวมของ H3O+ = 1.0 x 10-3 mol + 1.0 x 10-2 mol
= 1.1 x 10-2 mol

ดงั นัน้ จานวนโมลรวมของไฮโดรเนียมไอออนหลังผสมเท่ากบั 1.1 x 10-2 โมล

คานวณความเขม้ ข้นของ H3O+ หลงั ผสม

ความเขม้ ขน้ ของ H3O+ = 1.1 x 10−2 mol H3O+ x 1000 mL
(100 + 100) mL 1L
= 5.5 x 10-2 mol H3O+/L
ดังนัน้ ความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนหลังผสมเท่ากบั 5.5 x 10-2 โมลต่อลติ ร

คานวณ pH ของสารละลายหลงั ผสม

pH = -log [H3O+]
= -log (5.5 x 10-2)

= 1.26

ดังนั้น pH ของสารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ หลังผสมเท่ากบั 1.26

2. เตมิ นา้ ปริมาตร 100 mL

คานวณจานวนโมลของ H3O+ ในนา้ pH 7.00 ปริมาตร 100 mL
จากข้อ 1 จานวนโมลของ H3O+ ใน HCl pH 2.00 เท่ากับ 1.0 x 10 mol และเนื่องจาก
น้า pH 7 มีความเข้มข้นของ H3O+ เท่ากับ 1.0 x 10-7 mol/L ดงั นน้ั

จานวนโมลของ H3O+ = 1.0 x 10−7 mol H3O+ x 100 mL
1000 mL
= 1.0 x 10-8 mol H3O+
ดังนัน้ น้ามีไฮโดรเนยี มไอออน 1.0 x 10-8 โมล

คานวณจานวนโมลรวมของ H3O+ หลงั ผสม
จานวนโมลรวมของ H3O+ = 1.0 x 10-3 mol + 1.0 x 10-8 mol

= 1.0 x 10-3 mol
ซง่ึ จะเหน็ วา่ 1.0 x 10-8 มีคา่ น้อยมากจนถือว่าตัดท้ิงได้ ดงั นัน้ จานวนโมลรวมของไฮโดรเนยี ม
ไอออนเท่ากับ 1.0 x 10-3 โมล

คานวณความเขม้ ข้นของ H3O+ หลังผสม

ความเข้มข้นของ H3O+ = 1.0 x 10−3 mol H3O+ x 1000 mL
(100 + 100) mL 1L
= 5.0 x 10-3 mol H3O+/L
ดงั น้ัน ความเขม้ ข้นของไฮโดรเนียมไอออนหลงั ผสมเทา่ กับ 5.0 x 10-3 โมลต่อลิตร

คานวณ pH ของสารละลายหลงั ผสม
pH = -log [H3O+]
= -log (5.0 x 10-3)
= 2.30

ดังนัน้ pH ของสารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ หลงั ผสมเทา่ กับ 2.30

คานวณ pH ของสารละลายหลงั ผสม
pH = -log [H3O+]
= -log (5.0 x 10-3)
= 2.30

ดังนัน้ pH ของสารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ หลงั ผสมเทา่ กับ 2.30

การวดั pH ในสารละลายกรดและเบส

สงั เกตการเปลี่ยนสขี องอินดิเคเตอร์ อ่านคา่ จากพีเอชมิเตอร์

สามารถนามาใชเ้ ปน็ อนิ ดเิ คเตอร์แสดงการเปลี่ยนสีตาม pH ได้ โดยสารเหล่านี้เป็นกรด
อ่อนหรือเบสออ่ นท่มี โี ครงสร้างซับซ้อน จึงนิยมเขยี นแทนดว้ ยสูตรโมเลกลุ ในรูปก เป็น HIn และ
ในรูปเบสเปน็ In ซงึ่ ท้งั สองรูปน้ีอยู่ในสมดุลทม่ี นี ้าเป็นตัวทาละลาย ดงั สมการเคมี

HIn(aq) + H2O(l) ⇌ H3O+(aq) + In-(aq)

รูปกรด รูปเบส

ค่าคงที่การแตกตัวของรูปกรด (Ka) ของอินดิเคเตอร์ ใช้สัญลักษณ์ KIn แทน Ka ซึ่งสัมพันธ์
ความเขม้ ขน้ ของ HIn H3O+ และ In- ดังนี้

KIn = [H3O+][In−]
[HIn]

[H3O+] = KIn x [HIn]
[In−]

-log[H3O+] = -logKIn + (-log [HIn] )
[In−]

pH = pKIn - log [HIn]
[In−]

ความเข้มข้นของ H3O+ หรอื pH ของสารละลาย มีผลตอ่ อตั ราสว่ น ความเข้มข้นของ HIn
และ In- โดยท่ัวไปถา้ อัตราส่วนความเข้มข้น HIn/In- มีค่ามากกว่า 10 สีท่ีสังเกตได้จะเป็นสีของ

HIn แต่ถา้ อัตราส่วนความเข้มข้น In-/HIn มีค่ามากกว่า 10 สีท่ีสังเกตได้จะเป็นสีของ In- ดังนั้น
[HIn] [HIn]
เมอ่ื แทนค่า [In−] = 10 และค่า [In−] = 0.1 จะได้ช่วง pH การเปล่ียนสีของอินดิเคเตอร์อยู่

ในช่วง pKIn

เช่น โบรโมไทมอลบลูมีค่า KIn = 1 x 10-7 จะมชี ่วง pH การเปล่ียนสีประมาณ
6.0-8.0 ซ่ึงใกล้เคียงกับชว่ ง pH การเปลย่ี นสีท่ีได้จากการทดลอง คือ 6.0-7.6

เนื่องจากรูป HIn ของโบรโมไทมอลบลู มีสีเหลือง และรูป In- มีสีน้าเงิน ดังนั้น
เมื่อหยดโบรโมไทมอลบลูลงในสารละลายท่ีมี pH 6.0 หรือต่ากว่าจะได้สีเหลือง แต่ถ้า
สารละลายมี pH หรือสูงกว่าจะได้สีน้าเงิน และถ้าสารละลายมี pH ระหว่าง 6.0-7.6
จะได้สีผสมระหวา่ งสีเหลอื งสีนา้ เงนิ ดงั รปู 10.6



pH

จากรูป 10.7 จะเห็นว่าอินดิเคเตอร์แต่ละชนิดเปล่ียนสีในช่วง pH ที่แตกต่างกัน
และการใช้ อินดิเคเตอร์แต่ละชนิดจะประมาณค่า pH ได้ค่อนข้างแม่นเฉพาะในช่วงที่มี
การเปล่ียนสี นอกจากน้ี อาจใช้อินดิเคเตอร์หลายชนิดร่วมกัน เพื่อเพิ่มความแม่นในการ
ประมาณค่า pH ดังตวั อย่าง

ตวั อยา่ ง

สารละลาย A และ B เม่ือนาไปหยดด้วยอินดเิ คเตอร์ 3 ชนดิ ให้สที ี่ปรากฏดงั ตาราง
สารละลายแต่ละชนดิ มี pH เทา่ ใด

อินดิเคเตอร์ ชว่ ง pH ทเ่ี ปลี่ยนสี สีทปี่ รากฎ
สารละลาย A สารละลาย B
เมทิลออเรนจ์ 3.2-4.4(แดง-เหลือง)
โบรโมไทมอลบลู 6.0-7.6(เหลือง-น้าเงนิ ) เหลอื ง เหลอื ง
ฟีนอลฟ์ ทาลนี 8.3-10.0(ไม่มสี ี-ชมพู) เหลอื ง น้าเงิน
ไม่มสี ี ไม่มสี ี

วิธีทา สารละลาย A เมอื่ ทดสอบด้วยเมทิลออเรนจ์ได้สีเหลือง แสดงว่า pH > 4.4 เมื่อทดสอบ
โบรโมไทมอลบลูได้สเี หลอื ง แสดงว่า pH < 6.0 และเม่อื ทดสอบด้วยฟีนอล์ฟทาลีนปรากฏว่าไม่มีสี
แสดงวา่ pH < 8.3 ดงั นั้นสารละลาย A มี pH อยูใ่ นชว่ ง 4.4-6.0

สารละลาย B เมื่อทดสอบด้วยเมทิลออเรนจ์ได้สีเหลือง แสดงว่า pH > 4.4 เม่ือทดสอบ
ด้วยโบรโมไทมอลบลูได้สีน้าเงิน แสดงว่า pH > 7.6 และเม่ือทดสอบด้วยฟีนอล์ฟทาลีนปรากฏว่า
ไมม่ ีสีแสดงว่า pH < 8.3 ดังนัน้ สารละลาย B มี pH อยู่ในช่วง 7.6-8.3