สมดุลของสาระลายอิเล็กโทรไลต์อ่อน (Ion Equilibrium of Weak Eletrolyte Solutions) หน้า 3

มาตรา pH, pOH และ pKa

          จากการคำนวณที่ผ่านมา ความเข้มข้นของ H+ และ OH- นั้น เป็นค่าที่ยุ่งยากต่อการรายงาน ในปี 1909 ซอเรน พีเตอร์ ลอริตซ์ ซอเรนเซน นักเคมีชาวเดนมาร์ก ได้เสนอให้ใช้มาตรา pH (Power of Hydrogen) เพื่อให้สะดวกต่อการรายงานมากยิ่งขึ้น โดยใช้ฟังก์ชัน Logarithm ในการตัดเลขยกกำลังค่าลบออก โดย

pH = -log[H+]

และในทำนองเดียวกัน

pOH = -log[OH-]

จากความสัมพันธ์ระหว่าง H+ และ OH-

Kw = [H+][OH-]

take -log ทั้งสองข้างของสมการ           -logKw = -log([H+][OH-])

                                               -log(10^-14) = -log[H+]-log[OH-]

ดังนั้น                                         pH + pOH = 14      

การแตกตัวของกรดหลายโปรตอน

          สำหรับกรดบางชนิดเช่น H2S เมื่อแตกตัวเป็น HS- ยังสามารถแตกตัวให้ H+ ได้อีกครั้ง เพียงแต่ว่า การแตกตัวขั้นที่ 2 จะยากกว่าการแตกตัวขั้นที่ 1 มาก ซึ่งก็คือ Ka1 > Ka2

           ในการคำนวณ เราจะต้องคิดทีละขึ้นตอน โดย H+ ที่แตกตัวจากขั้นที่ 1 จะไปรบกวนสมดุลการแตกตัวในขั้นที่ 2 ด้วย และจะยิ่งทำให้ H+ ที่แตกตัวจากขั้นที่ 2 น้อยลงไปอีก และการแตกตัวของ H+ ในขั้นที่ 2 นั้น น้อยมากๆ จนเราไม่ถือว่า มารบกวนสมดุลในขั้นที่ 1 เลย

ความสัมพันธ์ระหว่าง Ka และ Kb ของคู่กรด และเบสอ่อน กับ Kb และ Ka ของเบสอ่อนและคู่กรด

ยกตัวอย่างสมดุล          HA + H2O <----------> A- + H3O+

                                         Ka = [A-][H3O+] / [HA] --------- (1)

ถ้าเราดูการแตกตัวของคู่เบส จะได้    A- + H2O <----------> HA + OH-

                                         Kb = [HA][OH-] / [A-] -----------(2)

นำสมการ (1) และ (2) คูณกัน จะได้

                                        Ka x Kb = [H3O+][OH-]

ดังนั้น เราจะได้ความสัมพันธ์ระหว่างคู่เบส กับกรดอ่อน และ คู่กรด กับเบสอ่อน คือ

                    Ka กรด x Kb คู่เบส = Kw หรือ Ka คู่กรด x Kb คู่เบส = Kw

Youtube Video :
pH, pOH of strong acids and bases : http://www.youtube.com/watch?v=tS2YJPmKOFQ
pH of a weak acid : http://www.youtube.com/watch?v=dencuBNp_Ck
pH of a weak base : http://www.youtube.com/watch?v=gDJtOIxDu78