คุณจะบอกได้อย่างไรว่าสารมีสภาพเป็นกรด?

ความเป็นกรดของสารมีคำจำกัดความทางวิทยาศาสตร์ที่เข้มงวด ผู้คนมักมีภาพโลหะละลายและมีรูทะลุผ่านสิ่งต่างๆ เมื่อนึกถึงกรดและสารที่ไม่เป็นกรดหรือด่าง ความจริงก็คือ สารสามารถทำลายได้อย่างไรไม่ใช่ปัจจัยที่นักเคมีพิจารณาเมื่อพิจารณาความเป็นกรด (หรือการขาดของสิ่งนั้น) ของบางสิ่ง

มีคำจำกัดความที่แตกต่างกันสามคำที่นักเคมีใช้เมื่อกำหนดกรดและเบส

คำจำกัดความของ Arrhenius: กรดคือสารที่เมื่อละลายในน้ำ จะช่วยเพิ่มความเข้มข้นของไอออน H+ (กล่าวคือ ไอออนไฮโดรเจนบวกหรือโปรตอน) เบสคือสารที่เมื่อละลายในน้ำจะเพิ่มความเข้มข้นของ OH- ไอออน (เรียกอีกอย่างว่าไฮดรอกไซด์ไอออน)

คำจำกัดความของ Bronstead-Lowry: กรดคือสารที่สามารถถ่ายโอนโปรตอน (H) ไปยังสารอื่นได้ เบสคือสารที่สามารถรับโปรตอน (H) ได้

คำจำกัดความของลูอิส: กรดถูกกำหนดให้เป็นตัวรับคู่อิเล็กตรอนและเบสเป็นผู้บริจาคคู่อิเล็กตรอน

ในทางปฏิบัติ นักเคมีส่วนใหญ่ (เว้นแต่คุณจะเป็นนักเคมีอินทรีย์) คิดถึงกรดและเบสในแง่ของคำจำกัดความสองคำแรก

แม้ว่าคำจำกัดความเหล่านี้อาจดูเหมือนเป็นเทคนิคขั้นสูง ตัวอย่างเช่น วิธีหนึ่งที่แน่นอนในการทำความเข้าใจกรดในครัว คือการเตรียมปฏิกิริยาง่ายๆ กับเบกกิ้งโซดา หากคุณมีของเหลวและต้องการทราบว่ามีกรดหรือไม่ วิธีบอกง่ายๆ ก็คือให้ผสมเบกกิ้งโซดาเล็กน้อย เบกกิ้งโซดาทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อสร้างฟองอากาศ

คุณอาจคุ้นเคยกับการสร้างภูเขาไฟในครัวแบบโฮมเมด คุณผสมน้ำส้มสายชู (กรด) กับเบกกิ้งโซดา มันจะเกิดฟองขึ้นเมื่อเบกกิ้งโซดาทำปฏิกิริยากับกรด นี่คือสิ่งที่คุณสามารถทำได้เพื่อทดสอบว่าสารละลายนั้นมีสภาพเป็นกรดหรือไม่ หากไม่มีกรด สารละลายจะไม่เกิดฟองเมื่อคุณเติมเบกกิ้งโซดา

กรดบางชนิดแข็งแกร่งกว่ากรดอื่น เราคุ้นเคยกับแนวคิดนี้มากเมื่อเราดื่มโซดาและปล่อยทิ้งไว้บนลิ้นของเรา ความรู้สึกแสบร้อนมาจากกรดในโซดา เราไม่ได้รับความรู้สึกนี้เมื่อเราถือน้ำบริสุทธิ์ในปากของเรา ความแตกต่างคือความแรงของกรด แน่นอนว่าควรใช้ความระมัดระวังก่อนที่คุณจะเอาของเข้าปาก

ในทางวิทยาศาสตร์ กรดแก่จะเป็นกรดที่ถ่ายเทโปรตอน (อะตอม H+) ไปเป็นน้ำโดยสมบูรณ์ โดยไม่ทำให้เกิดโมเลกุลที่ไม่แยกส่วนในสารละลาย กรดอ่อนจะเป็นกรดที่แยกออกได้เพียงบางส่วนในสารละลายที่เป็นน้ำและมีอยู่ในสารละลายเป็นส่วนผสมของโมเลกุลของกรดและไอออนของส่วนประกอบ สารที่มีความเป็นกรดเล็กน้อยคือสารที่มีไฮโดรเจนแต่ไม่แสดงพฤติกรรมที่เป็นกรดในน้ำ (กล่าวคือ ไฮโดรเจนจะไม่แยกตัวหรือแยกออกจากโมเลกุล)

การใช้สเกล pH เป็นวิธีหนึ่งที่ใช้ได้จริงในการกำหนดปริมาณกรดที่เป็นกรด ถ้า pH ของสารละลายน้อยกว่า 7 แสดงว่าเป็นกรด ถ้า pH เท่ากับ 7 แสดงว่าสารละลายเป็นกลาง และถ้า pH มากกว่า 7 แสดงว่าสารละลายเป็นด่าง มาตราส่วนนี้ระบุปริมาณของไอออน H+ จริง (ความเป็นกรด) ที่ลอยอยู่ในสารละลาย ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับคำจำกัดความของกรด

มีวิธีการวัดค่า pH ของสารละลายที่แตกต่างกันสองสามวิธี วิธีที่นิยมใช้กันทั่วไปคือการใช้กระดาษลิตมัส กระดาษลิตมัสเคลือบด้วยสารเคมีที่ทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อเปลี่ยนสีของกระดาษ จากนั้นคุณสามารถเปรียบเทียบกระดาษกับแผนภูมิสีมาตรฐานเพื่อค้นหาค่า pH เป็นเรื่องปกติที่จะใช้ตัวบ่งชี้การแก้ปัญหาเพื่อหาความเข้มข้นของกรดในสารละลาย การทำงานนี้คล้ายกับกระดาษลิตมัสแต่ถูกเติมลงในสารละลายและสีของสารละลายทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นสีของค่า pH ในห้องปฏิบัติการเคมี นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองการไทเทรตเพื่อกำหนดค่า pH ต้องใช้ทักษะทางเทคนิคจำนวนหนึ่งเพื่อใช้วิธีนี้ วิธีที่ใช้บ่อยและแม่นยำที่สุดคือการใช้เครื่องวัดค่า pH มิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยโพรบที่จุ่มลงในของเหลว และกระแสไฟฟ้าจะถูกวัดที่สามารถเกี่ยวข้องโดยตรงกับค่า pH ค่าจะถูกกำหนดให้กับผู้ใช้บนจอแสดงผลของมิเตอร์ เครื่องวัดค่า pH เหล่านี้มีความน่าเชื่อถือและเป็นมิตรกับผู้ใช้เพิ่มขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมา และเป็นวิธีมาตรฐาน อุปกรณ์ส่วนใหญ่นี้ไม่มีอยู่ในครัวในครัวเรือน สามารถสั่งซื้อแถบทดสอบ pH (กระดาษลิตมัส) จากร้านขายอาหารได้หากต้องการ

ค่าเหล่านี้เป็นค่าโดยประมาณ แต่สามารถให้ความรู้สึกว่าสารตกอยู่ที่ระดับ pH ในระดับใด สารฟอกขาวในครัวเรือน: 12.5 นมแมกนีเซีย: 10 เบคกิ้งโซดา: 8 น้ำบริสุทธิ์: 7 กาแฟดำ: 5 ไวน์: 3.5 โคล่า, น้ำส้มสายชู: 2.9 น้ำย่อย: 1.2

ตัวเลขที่มากกว่า 7 เป็นเลขฐาน และตัวเลขที่น้อยกว่า 7 เป็นเลขกรด