วันจันทร์ที่ 26 พฤศจิกายน พ.ศ. 2555

แนะนำเบื้องต้นเกี่ยวกับ pH ตอนที่ 2 (Fundamental of pH part 2)

โดย น้องนุ่น และน้องเกมส์




ในครั้งที่แล้วได้แนะนำเกี่ยวกับการตรวจวัดพีเอช ซึ่งบทความของเราได้รับการตอบรับอย่างล้นหลามจากทีมงานฝ่ายผลิต คราวนี้เราจะขอกล่าวย้อนไปถึงรายละเอียดของพีเอช หรือ potential of hydrogen ion ในเรื่องของความสัมพันธ์ของค่าพีเอชในเชิงปริมาณ

ในปี ค.ศ. 1887 Svante Arrhenius (อาเรเนียส) ได้ค้นพบและตั้งทฤษฎีว่า เกลือละลายน้ำ จะแตกตัวเป็น ไอออนบวก และไอออนลบ เค้าจึงเอาสิ่งที่ค้นพบมาสร้างความสัมพันธ์ และสร้างสถานะของทุกๆ สารละลายกรด ให้กรดแตกตัวออกเป็น H+ จากการค้นพบของ อาเรเนียส เขาจึงค้นพบว่าสภาพความเป็นกรดและด่าง จะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ H+

จึงเป็น บทเรียนที่เราเรียนกันจนทุกวันนี้ คุ้นๆหูในนามของ นิยามกรด-เบส ของ อาเรเนียส ที่กล่าวไว้ว่า

กรด คือ สาร เมื่อละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ H+

เบส คือ สาร เมื่อละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ OH-



ค่า pH เป็นค่าที่ใช้บอกความแรงของกรดหรือเบสอย่างง่ายๆ นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายกับผลิตภัณฑ์ทั่วไปไม่เฉพาะพวกสารเคมี คนทั่วไปเข้าใจได้ ค่าpHนี้กำหนดโดยความเข้มข้นของโปรตอน (H+) ในสารละลาย ยิ่งโปรตอนเข้มข้นมากซึ่งก็คือเป็นกรดมาก pHจะต่ำ ในทางกลับกันถ้าสารละลายเป็นเบส คือความเข้มข้นของโปรตอนต่ำ pH จะสูงค่าpH คำนวณได้จากสูตรนี้



pH = -log[H+]





โดย [H+] คือความเข้มข้นของโปรตอนในหน่วย โมล/ลิตร

โมล คือ หน่วยวัดปริมาตรทางเคมี โดยปกติอ้างอิงจากน้ำหนักจริงของสารหารด้วยน้ำหนักโมเลกุลของสารชนิดนั้น ซึ่งเป็นค่าคงที่



ในการวัดความเป็น กรด – เบส ในสารละลายนั้น เราใช้คำว่า “pH” เป็นตัวบ่งชี้ ตัว p ย่อมาจาคำว่า power ซึ่งมีความหมายในเชิงยกกำลัง ส่วน H นั้นหมายถึง ความเข้มของประจุไฮโดรเจน pH มีค่าเป็นตัวเลขตั้งแต่ 0 – 14 สารประกอบที่มีค่า pH 5 มีประจุไฮโดรเจนมากกว่า สารประกอบที่มีค่า pH 6 ถึง 10 เท่า



น้ำบริสุทธิ์มีค่า pH เป็นกลางอยู่ที่ pH 7 นั้นหมายถึง น้ำ 1 ลิตร ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส มีประจุไฮโดรเจน และประจุไฮดรอกไซด์ อยู่จำนวนเท่ากันคือ 1 x 10 –7 โมล



* เบสแก่ คือ เบสที่แตกตัวได้มากหรือ เบสที่แตกตัวได้ 100 % หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า

อิเล็กโทรไลต์แก่ ได้แก่ เบสหมู่ 1 ทุกตัว และเบสหมู่ 2 ยกเว้น Be(OH)2

* กรดแก่ คือ กรดที่แตกตัวได้มากหรือ เบสที่แตกตัวได้ 100 % หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า

อิเล็กโทรไลต์แก่ แบ่งออกเป็น

กรด Hydro ได้แก่ HCl , HBr , HI

กรด Oxy ได้แก่ H2SO4 , HNO3 , HClO3 , HClO4

ข้อสังเกต กรด Oxy ที่แก่ ให้นำจำนวนออกซิเจนลบกับจำนวน H+ ที่แตกตัวได้

ถ้าผลลัพธ์ตั้งแต่ 2 ขึ้นไปจะเป็นกรดแก่





ค่า pH ปกติมีค่าที่นิยมใช้กันคือ อยู่ระหว่า 0 - 14

โดยการวัดค่า pH นั้นที่ 0 วัดจากค่าความเข้มข้นของกรด HCl ที่ความเข้มข้น ที่ 1 M

pH ที่ 7 วัดจากค่าของน้ำ (Pure Water)

pH ที่ 14 วัดจากค่าความเข้มข้นของเบส NaOH ที่ความเข้มข้นที่ 1 M

ในกรณีที่เราต้องการค่า pH เป็น -1 ก็ทำการเตรียมกรดที่ 10 M แต่ถ้าต้องการวัดค่า pH ที่ 15 ก็ทำการเตรียมเบสที่ 10 M





* กรด คือ สาร เมื่อละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ H+

* เบส คือ สาร เมื่อละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ OH-



ในปกติ เราจะบอกความเป็นกรดเบสโดยอาศัยค่าความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน [H+] แต่มันไม่สะดวกในการอ้างถึงเพราะมันจะอยู่ในรูปของเลข 10 ยกกำลังที่มีเลขชี้กำลังติดลบนะคะ อย่าง เช่น 10^-7 ประมาณนี้ เขาจึงอาศัยคณิตศาสตร์เข้ามาช่วยให้ตัวเลขเหลือน้อยลง โดยใช้ลอการิทึม โดยมีสูตรว่า

pH = - log[H+]



จะทำให้ในการกล่าวถึงความเป็นกรดเบสทำได้ง่ายขึ้นนะคะ

อย่างเช่น ถ้า [H+] = 10^-7

pH = - log(10^-7) = - (-7) = 7 คะ



ตัวอย่าง pH ของน้ำ



เมื่อใส่ค่า p หรือ –log ลงทั้งสองข้าง ของสมการ



pH หรือ –log H+ ของน้ำ = -log (1 * 10^-7)



pH = -(log 1 + log 10^-7)



= -{log 1 + (-7 log 10)}



= -(log 1 – 7 log 10)



= -log 1 + 7 log 10



ตามหลักคณิตศาสตร์ log 1 มีค่าเท่ากับ 0 และ log 10 มีค่าเท่ากับ 1 (เครื่องหมายเพราะฉะนั้น) pH ของน้ำ = 0 + 7 = 7







จากการพิสูจน์ข้างต้นเมื่อน้ำมีค่า pH = 7 หรือมีค่า H+ 1 อะตอมจากน้ำทุกๆ 10^7 โมเลกุล ถ้าเราเอาน้ำอัดลมมาวัดค่า pH สมมุติวัดได้ค่า pH = 5 ซึ่งก็หมายความว่ามี H+ 1 อะตอมจากทั้งหมด 10^5 โมเลกุล ความเป็นกรดของน้ำอัดลม จึงมีค่าสูงกว่าน้ำธรรมดาถึง 100 เท่า



ค่า pH ส่วนใหญ่มีค่าอยู่ในช่วง 1-14 ครับ แต่สามารถน้อยกว่า 1 หรือมากกว่า 14 ก็ได้คะ





ตัวอย่าง 1



ถ้าเราต้องการเปลี่ยน pH 1 ที่มีความเข้มข้น 10-1 mol/L ให้เป็น pH 2 เราควรทำอย่างไร

ตามสูตร C1V1 = C2V2



เมื่อ C เป็นความเข้มข้น มีหน่วยเป็น โมลต่อลิตร

V เป็นปริมาตรหน่วยเป็น ลูกบาศก์เมตร (อาจใช้เป็นลิตร หรือลูกบาศก์เมตรก็ได้)



เช่น เอา pH1 มา 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร จะได้

10-1*100 = 10-2*V2

0.1*100 = 0.01 * V2

V2 = 1000

คือต้องทำให้สารละลายมีปริมาตร 1000 ลูกบาศก์เซนติเมตรโดยการเติมน้ำลงไปอีก 900 ลูกบาศก์เซนติเมตรค่ะ นั่นหมายถึงการปรับพีเอชจาก 1 เป็น 2 นั้น ต้องเติมน้ำเข้าไปเพิ่มจากปริมาณเดิมถึง 9 เท่า



ทีนี้อยากถามสมาชิก Blog ว่าแล้วถ้าปรับพีเอชจาก 1 ซึ่งเป็นกรดให้มีค่าเป็นกลางพีเอชประมาณ 6 ต้องเติมน้ำเข้าไปเพิ่มอีกเท่าไรคะ ???



31 ความคิดเห็น:

  1. แก่ ใจป๋า น่ารัก บ้านฉาง26 พฤศจิกายน 2555 15:25

    เจอคำนวณไปซะเยอะ เงียบกริบเลยงานนี้

    ตอบลบ
    คำตอบ
    1. เงียบ....สงสัยไม่ช้อต

      ลบ
  2. นี่แค่พี่นูญถามนะ เจอนิคเข้าไปคง....

    ตอบลบ
  3. ตามสูตร C1V1=C2V2
    จะได้ 10-1*100 = 10-6*V2
    0.1*100 = 0.000001*V2
    V2 = 10000000 ลูกบาศก์เซนติเมตร
    ประมาณนี้หรือป่าวคิดเล่นๆ

    ตอบลบ
  4. 45 เท่ารึเปล่า

    ตอบลบ
  5. หลง มัว เมา29 พฤศจิกายน 2555 17:32

    มันคือน้ำ 1 แสน เท่า
    100 ml ต้องเติมน้ำ 10 คิว เพื่อไดลูทให้เป็น 6

    ตอบลบ
  6. เจอสมการเคมีเข้าไปพี่ถามไม่เป็นเลยน้อง พี่เป็นเด็กช่าง...เขาเถอะ

    ตอบลบ
  7. 45 เท่ารึป่าว หรือ ที่ 40500 ลูกบาศก์ซนติเมตร มั่วได้ใจ

    ตอบลบ
  8. งงเหมือนกันครับ ช่วยอธิบายเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างค่า ph กับ ค่าacidity ต่างกันอย่างไรครับ เพราะ ที่่ HP plant ใช้ ph เป็นค่า monitoring แต่ที่ SPX.plant ใช้ค่า acidity เป็นค่า monitoring crude.

    ตอบลบ
    คำตอบ
    1. มีตอบสั้นกับตอบยาวครับพี่ KIT แต่ผมว่า พี่ KIT น่าจะชอบสั้นๆก่อน (ไว้ยาวๆค่อบโม้ทีหลัง)

      pH คือ การวัดค่า [H+] ที่มีอยู่ในสารนั้นๆ
      Acidity คือ การวัดค่าที่ให้ความเป็นกรดทั้งหมดของสารนั้นๆ ปกติจะใช้วิธี TA (Titrable acidity)

      แตกต่างกันที่ คำนิยามในการวัดเฉยๆครับ แต่ถามว่าเอามาใช้ทำอะไร *นิคคิดว่า* น่าจะแค่เอามาเปรียบเทียบกันเฉยๆ เพื่อดูโมเลกุลอื่นๆที่แสดงพฤติกรรมเป็นกรดครับ เล่าต่อสงสัยจะยาว เตือนผมตอนประชุมเย็นแล้วจะโม้ให้ฟังกันครับผม

      ลบ
  9. ถ้าต้องการปรับ pH จากด่างให้เป็นกรดใช้สูตรเดียวกันหรือเปล่าครับ

    ตอบลบ
  10. ขอเวลาผมนั่ง "งง" สักสองสามวันก่อนนะครับ เดี๋ยวจะกลับมาตอบ

    ตอบลบ
  11. ไม่ว่าจะเป็นกรด หรือเป็นด่าง ผมขอเป็นกลางดีกว่า
    v*1.7008*1000*1.01/2 = ที่เราต้องการ แต่ไม่มากนะ เดี๋ยวงานเข้า

    ตอบลบ
  12. ทีมงานพลิกแผ่นดิน3 ธันวาคม 2555 12:50

    งง ครับพี่น้อง ขอเวลานั้งคำนาณก่อนครับ

    ตอบลบ
  13. ยอมรับไม่ถนัดเท่าไร ต้องใช้เวลาทำความเข้าใจครับ

    ตอบลบ
  14. อย่างนี้ต้องให้น้องๆสอน สะแล้ว

    ตอบลบ
    คำตอบ
    1. อั้นแน่หวังจะไกล้ชิดน้องเค้าสิถ้า

      ลบ
  15. อ้างอิงจาก การปรับ PH จาก 1 เป็น 2 จะต้องเติมน้ำ = 9 เท่า
    PH จาก 2 เป็น 3 จะต้องเติมน้ำ = 9 เท่า
    PH จาก 3 เป็น 4 จะต้องเติมน้ำ = 9 เท่า
    PH จาก 4 เป็น 5 จะต้องเติมน้ำ = 9 เท่า
    PH จาก 5 เป็น 6 จะต้องเติมน้ำ = 9 เท่า
    เท่ากับ 9*5 = 45 เท่า ใช้หลักการนี้ได้หรือเปล่า

    การปรับค่า PH ของ น้ำเสียเราใช้หลักการ ถ้าเป็นกรด ก็ให้เติม ด่าง เเละ ถ้าเป็นด่างก็ให้เติมกรดจะเห็นผลเร็วกว่า
    เเต่ต้องระวังอย่าเอากรดเข้มข้นไปรวมกับด่างเข้มข้นเชียวนะ.....บึ้ม ๆๆๆ

    ตอบลบ
    คำตอบ
    1. ท่านอ๋อง6 ธันวาคม 2555 18:43

      ผมก็คิดว่าแบบนี้ เหมือนกันครับพี่ เอาเพิ่มทีละ 9 น่าจะถูกมั้ยครับ

      ลบ
  16. เนินกระปอกซิตี้8 ธันวาคม 2555 17:34

    สมมุติถ้านำ pH1 มา 100 ลูกบาศก์เซนติเมตรแล้วต้องทำเป็น pH6 ต้องทำแบบนี้หรือป่าวครับ
    10-1*100 = 10-6*V2
    0.1*100 =0.000001 * V2
    V2 = 10,000,000 ลูกบาศก์เซนติเมตร
    ถูกมั๊ยค้าบ

    ตอบลบ
  17. การตรวจการตั้งครรภ์ใช้หลักการของ pH หรือป่าวครับ

    ตอบลบ
    คำตอบ
    1. ขอนี้น่าสนใจนะช่วยอบที

      ลบ
    2. เข้าไป search ดูในเน็ต ดูแล้วไม่น่าจะเกี่ยวกับเรื่องความเป็นกรดด่างครับ หากสนใจหลักการทำงานเกี่ยวกับแผ่นทดสอบตั้งครรภ์ แนะนำให้เข้าไปดูเพิ่มเติมในลิงค์ข้างล่างนี้ครับ

      http://talkaboutsex.thaihealth.or.th/knowledge/457

      ลบ
  18. มีคนตอบถูกครับผม...
    คุณ SUNANT C.
    คุณ หลง มัว เมา
    และ คุณเนินกระปรอกซิตี้ ครับ

    ตอบลบ
    คำตอบ
    1. หลง มัว เมา16 ธันวาคม 2555 22:09

      ตอบถูกแล้วเมื่อไหร่ป๋านูนจะเลี้ยงเบียร์ดีหล่ะคับ

      ลบ
  19. ว้า ตอบถูกกันซะแล้ว ผมลองมั่ีวๆ ได้ตามนั้นเหมือนกัน 5555

    ตอบลบ
  20. ตอบถูกผิดไม่สำคัญ สำคัญที่ได้เรียนรู้

    ตอบลบ
  21. สงสัย ต้อง่ส่งลูกไปเรียน เคมี บ้างแล้ว จะได้เก่งๆ ช่วงนี้จับไมค์ร้องเพลงทุกวัน

    ตอบลบ
  22. การเรียนรู้เป็นสิ่งที่สำคัญ แต่ ความเข้าใจนั้น สำคัญยิ่งกว่า...

    ตอบลบ
  23. ผิดไม่เป็นไรครับ มีประเด็นที่ฝากให้คิดเพียงเรื่อง การเปลี่ยน pH นั้นต้องใช้น้ำเจือจางค่อนข้างมากอยู่ จะเห็นได้ว่า

    การปรับ pH จาก 1->2 คือเปลี่ยนไป 1 ระดับ ต้องใช้น้ำเจือจางเป็นปริมาณ 10^1 = 10 เท่า จากปริมาตรเดิม

    ขณะเดียวกัน
    หากปรับpH จาก 1->6 คือเปลี่ยนไป 5 ระดับ ต้องใช้น้ำเจือจางเป็นปริมาณ 10^5 = 100,000 เท่า จากปริมาตรเดิม

    การปรับ pH ด้วยการเจือจางนั้นจะมีผลที่ตามมาคือมีปริมาณของที่เพิ่มขึ้นมากกว่าปริมาณเดิมมาก ๆ ครับ

    ตอบลบ
  24. ได้แต่เรียกว่า pH ก็พึ่งได้รู้ชื่อเต็มก็จากบล็อกนี้แหละ

    ตอบลบ