หน่วยที่ 6: กรด-เบส และ pH (Acids, Bases, and pH)

6.2 ความเป็นกลางและปฏิกิริยาเคมี (Neutralization and Chemical Reactions)

ความเป็นกลาง (Neutralization) เป็นปฏิกิริยาเคมีระหว่างกรดและเบสที่ทำให้เกิดน้ำและเกลือ ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นเมื่อไฮโดรเจนไอออน ($H^{+}$) จากกรดทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ไอออน ($O{H}^{-}$) จากเบสเพื่อสร้างน้ำ ($H_{2}O$) และเกลือเป็นผลพลอยได้

สมการทั่วไปของปฏิกิริยาความเป็นกลางสามารถเขียนได้ดังนี้

$$H^{+}+O{H}^{-}\to H_{2}O$$

ตัวอย่างของปฏิกิริยาความเป็นกลางคือการทำปฏิกิริยาระหว่างกรดไฮโดรคลอริก ($HCl$) และโซเดียมไฮดรอกไซด์ ($NaOH$)

$$HCl+NaOH\to NaCl+H_{2}O$$

ในปฏิกิริยานี้ ไฮโดรเจนไอออน ($H^{+}$) จากกรดไฮโดรคลอริกจะทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ไอออน ($O{H}^{-}$) จากโซเดียมไฮดรอกไซด์เพื่อสร้างน้ำ ในขณะเดียวกันโซเดียม ($N{a}^{+}$) จากเบสจะทำปฏิกิริยากับคลอไรด์ไอออน ($C{l}^{-}$) จากกรดเพื่อสร้างเกลือ ($NaCl$) ซึ่งเป็นสารประกอบที่เป็นกลาง

สมบัติของปฏิกิริยาความเป็นกลาง

• เกิดน้ำและเกลือ ผลลัพธ์จากปฏิกิริยาความเป็นกลางคือการสร้างน้ำ ($H_{2}O$) และเกลือ ซึ่งมักจะเป็นสารประกอบที่มีความเป็นกลางทางเคมี
• การปรับค่า pH ปฏิกิริยาความเป็นกลางช่วยในการปรับค่า pH ของสารละลายให้เข้าใกล้ค่า pH เป็นกลาง ($pH=7$)
• ความร้อน ปฏิกิริยาความเป็นกลางมักเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน (Exothermic Reaction) ซึ่งจะปลดปล่อยพลังงานในรูปของความร้อน

การคำนวณปฏิกิริยาความเป็นกลาง

การคำนวณปริมาณของกรดและเบสที่จำเป็นในการทำให้ปฏิกิริยาความเป็นกลางสมบูรณ์สามารถทำได้โดยใช้หลักการของปริมาณสารสัมพันธ์ (Stoichiometry) ตัวอย่างเช่น

พิจารณาปฏิกิริยาระหว่างกรดซัลฟิวริก ($H_{2}S{O}_4$) และโซเดียมไฮดรอกไซด์ ($NaOH$)

$$H_{2}S{O}_4+2NaOH\to N{a}_{2}S{O}_4+2H_{2}O$$

จากสมการนี้ เราทราบว่า $1\text{mol}$ ของ $H_{2}S{O}_4$ ต้องทำปฏิกิริยากับ $2\text{mol}$ ของ $NaOH$ เพื่อให้ปฏิกิริยาความเป็นกลางสมบูรณ์ ดังนั้นถ้าต้องการทำให้ปริมาณ $1\text{mol}$ ของ $H_{2}S{O}_4$ เป็นกลาง เราจะต้องใช้ $2\text{mol}$ ของ $NaOH$

การประยุกต์ของปฏิกิริยาความเป็นกลางในชีวิตประจำวัน

• การรักษาอาการกรดไหลย้อน ยาลดกรด (Antacids) ที่ใช้รักษาอาการกรดไหลย้อนเป็นตัวอย่างของการใช้ปฏิกิริยาความเป็นกลาง โดยยาลดกรดที่มีคุณสมบัติเป็นเบสจะทำปฏิกิริยากับกรดในกระเพาะอาหารเพื่อสร้างน้ำและเกลือ
• การบำบัดน้ำเสีย ในการบำบัดน้ำเสีย กรดและเบสจะถูกใช้ในการปรับค่า pH ของน้ำเสียให้อยู่ในระดับที่เป็นกลางก่อนปล่อยลงสู่สิ่งแวดล้อม
• การควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์ การปรับค่า pH ของผลิตภัณฑ์อาหารและเครื่องดื่ม เช่น น้ำอัดลมและนม เพื่อให้ได้รสชาติและคุณภาพที่ต้องการ

ปฏิกิริยาความเป็นกลางเป็นปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบสที่ทำให้เกิดน้ำและเกลือ ปฏิกิริยานี้ช่วยในการปรับค่า pH ของสารละลายและมักเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน การคำนวณปริมาณกรดและเบสที่จำเป็นในการทำให้ปฏิกิริยาความเป็นกลางสมบูรณ์สามารถทำได้โดยใช้หลักการของปริมาณสารสัมพันธ์