B574408E-D217-4D89-8A75-EF2076838309

ทฤษฎีกรด-เบส

จัดทำโดย



นางสาว กานต์รวี ไวยจินดา เลขที่ 11 ม.5/10



เสนอ



อาจารย์ ปรีช์ญภัทร เล่งระบำ

ทฤษฎีกรด-เบส (อังกฤษ: Acid-Base Theory) เป็นทฤษฎีที่ว่าด้วย นิยามหรือคำจำกัด
ความ (definition) ของสารเคมีที่มีสมบัติเป็นกรดและเบส โดยทั่วไปแล้ว ทฤษฎีกรด-
เบสที่สำคัญ ได้อิงตามคำจำกัดความของนักเคมีที่สำคัญได้แก่ อาร์รีเนียส (Arrhenius)
เบรินสเตด-ลาวรี (Brønsted-Lowry acid) และลิวอิส (Lewis) อย่างไรก็ตาม ยังมี
นิยามที่เกี่ยวข้องกับการพิจารณาสมบัติในการโพลาไลซ์ของโมเลกุล คือ กรด-เบสแบบ
ฮาร์ด-ซอฟต์ (Hard-Soft Acids-Bases: HSAB) และกฎของฟาจาน (Fahjan's
Rules) โดยการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยากรด-เบสมักจะเกี่ยวข้องกับหลักการของ
สมดุลเคมี

สีของสารละลายกรดที่ pH ต่างๆ โดยมีน้ำกระหล่ำปลีแดงคั้นเป็นอินดิเคเตอร์

นิยามของอาร์รีเนียส

สเวนเต อาร์รีเนียส (Svante Arrhenius) นักเคมีชาว

สวีเดนได้ให้คำจำกัดความของกรดและเบสขึ้น ในปี พ.ศ.

2427 โดยเกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน

(H+) หรือ ไฮโดรเนียมไอออน (H3O+) และไฮดรอก

ไซด์ไอออน (OH−) เมื่อสารนั้นๆละลายน้ำ โดยระบุว่า

"กรด หมายถึง สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวทำให้ความเข้ม

ข้นของไฮโดรเจนไอออนหรือไฮโดรเนียมไอออนเพิ่มขึ้น"

และ "เบส หมายถึง สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวทำให้ สเวนเต อาร์รีเนียส
ความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออนเพิ่มขึ้น" (Svante Arrhenius)

→การแตกตัวในน้ำของกรด

HCl (aq) H+ (aq) + Cl− (aq)

→การแตกตัวในน้ำของเบส

NaOH (aq) Na+ (aq) + OH− (aq)
อย่างไรก็ตาม น้ำบริสุทธิ์ จะมีสมบัติเป็นกลาง เนื่องจากการแตกตัวด้วยตัวเอง (Auto-
dissociation) ของน้ำจะอยู่ในสภาวะสมดุลระหว่างความเข้มข้นของ (H3O+) และ
(OH−) ซึ่งมีค่าเท่ากัน ดังนั้น การละลายน้ำของสารที่เป็นกรดตามนิยามของอาร์รีเนียสจึง
ไปทำให้ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนเพิ่มขึ้น อนึ่ง เนื่องจากไฮโดรเจนไอออน
(H+) เป็นไอออนที่มีอนุภาคมูลฐานเป็นโปรตอนเพียงตัวเดียว นักเคมีจึงนิยมเรียกว่า
โปรตอน ทั้งนี้ หากโปรตอนละลายอยู่ในน้ำก็อาจจะเขียนแทนได้เป็น (H3O+) ที่เกิดจาก
การรวมตัวของโปรตอนกับโมเลกุลของน้ำ

⇌สมการการแตกตัวด้วยตัวเองของน้ำ

H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH−(aq)
ปัญหาที่สำคัญของทฤษฎีกรด-เบสของอาร์รีเนียส คือ ไม่สามารถระบุความเป็นกรด-เบส
ของสารที่ไม่ละลายน้ำได้ และไม่สามารถระบุความเป็นกรดที่ไม่มีไฮโดรเจนได้ เช่น
AlCl3 หรือเบสที่ไม่มีไฮดรอกไซด์ไอออน เช่น NH3 หรือ N(CH3)3 ได้ จึงมีการนิยาม
ขึ้นใหม่โดยนักเคมีรุ่นหลัง

ปฏิกิริยาสะเทินกรดเบสของอาร์รีเนียส
ปฏิกิริยาสะเทิน(Neutralization)กรด-เบสของอาร์รีเนียสเป็นปฏิกิริยาระหว่าง

→ไฮโดรเจนไอออน (H+) และไฮดรอกไซด์ไอออน (OH−) เกิดเป็นน้ำ ดังสมการ

H+(aq) + OH−(aq) H2O (l)

นิยามของเบรินสเตด-ลาวรี

โยฮันเนส นิโคลัส เบรินสเตด โทมัส มาร์ติน ลาวรี
(Johannes Nicolaus Brønsted) (Thomas Martin Lowry)

โยฮันเนส นิโคลัส เบรินสเตด (Johannes Nicolaus Brønsted) และ ทอมัส มาร์ติน

ลาวรี (Thomas Martin Lowry) นักเคมีสองคนได้ให้คำจำกัดความของกรด-เบสใหม่

ในปี พ.ศ. 2466 โดยเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนโปรตอน (Proton Transferring) โดย

เป็นทฤษฎีที่ครอบคลุมและอธิบายสมบัติของกรด-เบสได้ดีกว่าทฤษฎีของอาร์รีเนียส โดย

กล่าวว่า "กรด (AH) หมายถึง สารที่ให้โปรตอน (Proton Donor) แก่เบส " และ

⇌"เบส (B) หมายถึงสารที่รับโปรตอน (Proton Acceptor) จากกรด" ดังสมการ

AH + B A− + BH+
⇌พิจารณาการแตกตัวในน้ำของกรดอะซิติก (CH3COOH) ดังสมการ

CH3COOH (aq)) + H2O (l) CH3COO− (aq)) + H3O+ (aq)
ในสมการทิศทางไปข้างหน้า น้ำทำหน้าที่เป็น เบสเบรินสเตด (Brønsted Base)

เนื่องจากรับโปรตอน (H+) มาจากกรดอะซิติก และกรดอะซิติกทำหน้าที่เป็น กรดเบรินส

เตด(BrønstedAcid)และเมื่อพิจารณาสมการย้อนกลับอะซิเตตไอออน(CH3COO−)

ทำหน้าที่เป็นเบสเบรินสเตด เนื่องจากรับโปรตอน (H+) มาจากไฮโดรเนียมไอออน

(H3O+) ที่เป็นกรดเบรินเสตด(เนื่องจากให้โปรตอนแก่อะซิเตดไอออน)

นิยามของลิวอิส

กิลเบิร์ต นิวตัน ลิวอิส (Gilbert Newton Lewis) นักเคมีชาวอเมริกัน ได้เสนอนิยาม
ของกรด-เบสในปี พ.ศ. 2466 โดยพิจารณาการให้และการรับคู่อิเล็กตรอน (Electron
Pair) ซึ่งกล่าวว่า "กรด หมายถึง สารที่รับคู่อิเล็กตรอน (Electron Pair Acceptor)"

→และ "เบส หมายถึง สารที่ให้คู่อิเล็กตรอน (Electron Pair Donor)" เช่น

Me3N: + BF3 Me3N: + BF3
โดย Me3N: เป็น เบสลิวอิส (Lewis Base) เนื่องจากให้คู่อิเล็กตรอนแก่ BF3 และ
BF3 เป็น กรดลิวอิส (Lewis Acid) เนื่องจากรับคู่อิเล็กตรอนมาจาก Me3N: ผลิตภัณฑ์
จากปฏิกิริยากรด-เบสของลิวอิส เรียกว่า แอดดักต์ (Adduct) หรือ สารเชิงซ้อน
(Complex)

ตัวอย่างปฏิกิริยากรด-เบสของลิวอิส

→BF3 + F− BF4−
→BF3 + OMe2 BF3OMe2
→I2 + I− I3−
→SiF4 + 2 F− SiF62−

นิยามของ IUPAC

สหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์ระหว่างประเทศ (IUPAC) ได้นิยามความหมายของ
กรด-เบสโดยรวมนิยามของเบรินสเตดและนิยามของลิวอิสเข้าด้วยกัน ดังนี้
"กรด หมายถึง หน่วยในระดับโมเลกุลหรือสปีชีส์ใดๆทางเคมีที่มีความสามารถให้ ไฮ
ดรอน(Hydron) (โปรตอน) (ตามนิยามกรดเบรินสเตด) หรือมีความสามารถที่จะสร้าง
พันธะโคเวเลนต์โดยรับคู่อิเล็กตรอน (ตามนิยามกรดลิวอิส)"
"เบส หมายถึง หน่วยในระดับโมเลกุลหรือสปีชีส์ใดๆทางเคมีที่มีความสามารถสร้างพันธะ
โคเวเลนต์กับไฮดรอน (Hydron) (โปรตอน) (ตามนิยามเบสเบรินสเตด) หรือกับออร์
บิทัลที่ว่างอยู่ของสปีชีส์อื่นๆ(ตามนิยามเบสลิวอิส)"

อ้างอิง
Eh0tt%pBs8:/%/8thE.%mE.0w%iBk8ip%eBd5i%aE.o0r%gB/w8%i8k1i
%/%EE0%0%BB8%8%A937%%EE00%%BB88%%9A4%4%EE2%0%80B%89%3A%9E%0

%B9%80%E0%B8%9A%E0%B8%AA