ทฤษฎีกรด-เบส ถือเป็นอีกความรู้พื้นฐานในรายวิชาเคมีที่ทุกคนต้องทำความรู้จัก โดยนักวิทยาศาสตร์ตั้งแต่ยุคอดีตพยายามศึกษาเกี่ยวกับเรื่องนี้มาอย่างต่อเนื่องกระทั่งเกิดเป็นทฤษฎีที่น่าสนใจ ปัจจุบันผู้คนนิยมใช้ทฤษฎีของ 3 นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียง เด็ก ๆ คนไหนที่ชื่นชอบเกี่ยวกับเรื่องนี้ หรือต้องการนำไปเป็นส่วนหนึ่งของการเรียนและการสอบ มาทำความรู้จักกันไว้ได้เลย
ทฤษฎีกรด-เบส คืออะไร?
ทฤษฎีกรด-เบส คือ แนวคิดทางด้านเคมีที่ถูกคิดค้นขึ้นเพื่ออธิบายและจำแนกประเภทของสารให้ชัดเจนมากขึ้น ได้แก่ กรด (Acid) และ เบส (Base) ซึ่งจะมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันออกไปตามสมบัติ ดังนี้
- กรด (Acid) มีรสชาติเปรี้ยว ฤทธิ์กัดกร่อนโลหะได้ดี ผลทดลองสามารถเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีน้ำเงินเป็นสีแดงได้
- เบส (Base) มีรสชาติฝาดปนขม สัมผัสลื่นคล้ายสบู่ ผลทดลองสามารถเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีแดงเป็นสีน้ำเงินได้
ทฤษฎีกรด-เบส ที่มักถูกนำมาใช้งาน
อย่างที่อธิบายไปว่าปัจจุบันทฤษฎีกรด-เบส ที่มักถูกนำมาใช้งานเป็นผลงานของนักวิทยาศาสตร์ 3 คน ซึ่งแต่ละคนมีทฤษฎีน่าสนใจ ระบุไว้ ดังนี้
1. ทฤษฎีกรด-เบสอาร์เรเนียส
สวันเต เอากุสต์ อาร์เรเนียส (Svante August Arrhenius) นักเคมีชาวสวีเดน มีการศึกษาสมบัติและโมเลกุลของสารที่มีสมบัติเป็นกรดและเบสจำนวนมาก จนเกิดเป็นทฤษฎีกรด-เบสอาร์เรเนียส ภายใต้นิยาม ดังนี้
กรด คือ สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน (H+) หรือไฮโดรเนียมไอออน (H3O+)
สูตรทางเคมี
H2O
HI (aq) ——> H+ (aq) + I- (aq)
เบส คือ สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH–)
H2O
KOH (s) ——--> K+ (aq) + OH- (aq)
แต่ทฤษฎีของอาร์เรเนียส จะมีข้อจำกัด คือ อธิบายสารไม่ละลายน้ำหรือละลายในตัวทำลายไม่ได้ รวมถึงใช้อธิบายความเป็นกรด-เบสของสารในโมเลกุลที่ไม่มี H+ หรือ OH– แต่แสดงสมบัติกรดหรือเบสไม่ได้
2. ทฤษฎีกรด-เบสเบรินสเตด-ลาวรี
โยฮัสเนส นิโคเลาส์ เบรินสเตด (Johannes Bronsted) นักเคมีชาวเดนมาร์ก และทอมัส ลาวรี (Thomas Martin Lowry) นักเคมีชาวอังกฤษ ได้ทำการเสนอทฤษฎีกรด-เบสร่วมกันในชื่อ “เบรินสเตด-ลาวรี”
กรด คือ สารที่ให้โปรตอน (H+) แก่สารอื่นได้
เบส คือ สารที่รับโปรตอน (H+) จากสารอื่นได้
ซึ่งทฤษฎีของเบรินสเตด-ลาวรี จะอธิบายความเป็นกรด-เบสของสารในโมเลกุลที่ไม่มี H+ หรือ OH– แต่สามารถแสดงสมบัติเป็นกรดหรือเบสได้ เช่น NH4Cl หากมีการละลายน้ำจะแตกตัวเป็นไอออน และเกิดการเปลี่ยนแปลง
3. ทฤษฎีกรด-เบสลิวอิส
กิลเบิร์ต นิวตัน ลิวอิส (Gilbert Newton Lewis) นักเคมีชาวอเมริกัน มีการศึกษาและพบว่า สารบางตัว เช่น BF3 ทำหน้าที่เป็นกรดได้ แม้ไม่มีโปรตอนอยู่ในโมเลกุล โดยหลักดังกล่าวใช้ทฤษฎีกรด-เบสเบรินสเตด-ลาวรี อธิบายไม่ได้ ทำให้ลิวอิสนิยามความเป็นกรด-เบส ที่เน้นการรับและการให้คู่อิเล็กตรอน โดยนิยามทฤษฎีกรด-เบสลิวอิส มีดังนี้
กรด คือ สารที่รับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวจากสารอื่น
เบส คือ สารที่ให้อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวกับสารอื่น
จะเห็นทฤษฎีกรด-เบสลิวอิส อธิบายสมบัติความเป็นกรด-เบสของสารได้ทุกชนิด เพราะทุกสารมีอิเล็กตรอน เมื่อสารเกิดการทำปฏิกิริยากัน สารใดให้และสารใดรับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว ทฤษฎีนี้จึงได้รับคววามนิยมและนอธิบายความเป็นกรด-เบสได้กว้างกว่าทฤษฎีอื่น ๆ
