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

6.2 ความเป็นกลางและปฏิกิริยาเคมี (Neutralization and Chemical Reactions)

ความเป็นกลาง (Neutralization) เป็นปฏิกิริยาเคมีระหว่างกรดและเบสที่ทำให้เกิดน้ำและเกลือ ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นเมื่อไฮโดรเจนไอออน (\(H^+\)) จากกรดทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ไอออน (\(OH^-\)) จากเบสเพื่อสร้างน้ำ (\(H_2O\)) และเกลือเป็นผลพลอยได้

สมการทั่วไปของปฏิกิริยาความเป็นกลางสามารถเขียนได้ดังนี้

\[ H^+ + OH^- \rightarrow H_2O \]

ตัวอย่างของปฏิกิริยาความเป็นกลางคือการทำปฏิกิริยาระหว่างกรดไฮโดรคลอริก (\(HCl\)) และโซเดียมไฮดรอกไซด์ (\(NaOH\))

\[ HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O \]

ในปฏิกิริยานี้ ไฮโดรเจนไอออน (\(H^+\)) จากกรดไฮโดรคลอริกจะทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ไอออน (\(OH^-\)) จากโซเดียมไฮดรอกไซด์เพื่อสร้างน้ำ ในขณะเดียวกันโซเดียม (\(Na^+\)) จากเบสจะทำปฏิกิริยากับคลอไรด์ไอออน (\(Cl^-\)) จากกรดเพื่อสร้างเกลือ (\(NaCl\)) ซึ่งเป็นสารประกอบที่เป็นกลาง

สมบัติของปฏิกิริยาความเป็นกลาง

• เกิดน้ำและเกลือ ผลลัพธ์จากปฏิกิริยาความเป็นกลางคือการสร้างน้ำ (\(H_2O\)) และเกลือ ซึ่งมักจะเป็นสารประกอบที่มีความเป็นกลางทางเคมี
• การปรับค่า pH ปฏิกิริยาความเป็นกลางช่วยในการปรับค่า pH ของสารละลายให้เข้าใกล้ค่า pH เป็นกลาง (\(pH = 7\))
• ความร้อน ปฏิกิริยาความเป็นกลางมักเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน (Exothermic Reaction) ซึ่งจะปลดปล่อยพลังงานในรูปของความร้อน

การคำนวณปฏิกิริยาความเป็นกลาง

การคำนวณปริมาณของกรดและเบสที่จำเป็นในการทำให้ปฏิกิริยาความเป็นกลางสมบูรณ์สามารถทำได้โดยใช้หลักการของปริมาณสารสัมพันธ์ (Stoichiometry) ตัวอย่างเช่น

พิจารณาปฏิกิริยาระหว่างกรดซัลฟิวริก (\(H_2SO_4\)) และโซเดียมไฮดรอกไซด์ (\(NaOH\))

\[ H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O \]

จากสมการนี้ เราทราบว่า \(1 \, \text{mol}\) ของ \(H_2SO_4\) ต้องทำปฏิกิริยากับ \(2 \, \text{mol}\) ของ \(NaOH\) เพื่อให้ปฏิกิริยาความเป็นกลางสมบูรณ์ ดังนั้นถ้าต้องการทำให้ปริมาณ \(1 \, \text{mol}\) ของ \(H_2SO_4\) 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