เบส (เคมี)

บทความนี้เกี่ยวกับเคมี สำหรับความหมายอื่น ดูที่ เบส และ ด่าง (แก้ความกำกวม)

เบส ตามคำจำกัดความของอาร์รีเนียส (Svante Arrhenius) คือ สารประกอบเคมีที่ดูดไฮโดรเนียมไอออน เมื่อละลายในน้ำ (ผู้รับโปรตอน) เบสที่ละลายในน้ำเรียกว่า อัลคาไล ในที่ที่สิ่งแวดล้อมเป็นน้ำ ไฮดรอกไซด์ไอออนจะถูกให้ เบสและกรดถูกมองว่าอยู่ตรงข้ามกันเพราะว่าผลของกรดคือการเพิ่มความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน (H₃O⁺) ในน้ำ, ในขณะที่เบสลดความเข้มข้น เบส อาร์รีเนียสเมื่อละลายน้ำสารละลายของมันจะมี pH มากกว่า 7 เสมอ กรดเมื่อผสมกับเบสจะสะเทิน

มี คำจำกัดความ กรด-เบส ทั่วไปและซับซ้อนอีกมากมาย

เบส และ pH

pH ของน้ำไม่บริสุทธิ์จะวัดกันที่™123 ความเป็นกรด ของมัน ในน้ำบริสุทธิ์ ประมาณ 1 ใน 10 ล้านโมเลกุล จะแตกตัวไปเป็น ไฮโดรเนียมไอออน (H₃O⁺) และ ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH⁻) , ตามสมการข้างล่างนี้

${\displaystyle {\mbox{2H}}_{2}{\mbox{O}}\leftrightarrow {\mbox{H}}_{3}{\mbox{O}}^{+}+{\mbox{OH}}^{-}.}$

ความเข้มข้น (มีหน่วยเป็น โมล/ลิตร) ของไอออน ถูกแสดงเป็น [H₃O⁺] และ [OH⁻]; สิ่งที่ได้คือ ค่าคงที่การแยกสลาย (dissociation constant) ของน้ำ และ มีค่าเท่ากับ 10⁻¹⁴ mole²/l² ค่า pH ถูกกำหนดเป็น −log [H₃O⁺]; ดังนั้นน้ำบริสุทธิ์จึงมีค่า pH เท่ากับ 7 (ตัวเลขเหล่านี้จะมีค่าถูกต้องที่สุดที่อุณหภูมิ 23 °C และจะแตกต่างกันเล็กน้อยที่อุณหภูมิอื่น)

เบสรับ (กำจัด) ไฮโดรเนียมไอออน (H₃O⁺) จากสารละลาย หรือ ให้ ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH^-) แก่สารละลาย การกระทำทั้งสองนี้จะลดความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนและเพิ่มค่า pH ในทางตรงกันข้ามกรดจะให้ H₃O⁺ ไออออนแก่สารละลาย หรือรับ OH⁻, ผลคือทำให้ pH ลดลง

ค่า pH ของสารละลายสามารถคำนวณได้ดังตัวอย่างต่อไปนี้ ถ้า 1 โมล ของ โซเดียมไฮดรอกไซด์ (40 ก.) ละลายในน้ำ 1 ลิตร ความเข้มข้นของ ไฮดรอกไซด์ไอออน จะเป็น [OH⁻] = 1 โมล/l. เพราะฉะนั้น [H⁺] = 10⁻¹⁴ โมล/l, และ pH = −log 10⁻¹⁴ = 14. ^^

ลักษณะเฉพาะของเบส

เบสมีความหนืดมากกว่าน้ำเล็กน้อย มีรสขม คล้ายสบู่เมื่อสัมผัส ทำปฏิกิริยากับกรดได้เกลือ

การทำกรดให้เป็นด่าง

เมื่อละลายในน้ำ เบส โซเดียมไฮดรอกไซด์จะแตกตัวเป็น ไฮดรอกไซด์ และ โซเดียมไอออน:

${\displaystyle {\mbox{NaOH}}\to {\mbox{Na}}^{+}+{\mbox{OH}}^{-}}$

และคล้ายกัน ในน้ำ ไฮโดรเจนคลอไรด์ จะแตกตัวเป็น ไฮโดรเนียม และ คลอไรด์ไอออน:

${\displaystyle {\mbox{HCl}}+{H}_{2}{\mbox{O}}\to {\mbox{H}}_{3}{\mbox{O}}^{+}+{\mbox{Cl}}^{-}.}$

เมื่อนำสารละลายทั้งสองมาผสมกัน H₃O⁺ และ OH⁻ ไอออน จะรวมกันเกิดเป็นโมเลกุลของน้ำ:

${\displaystyle {\mbox{H}}_{3}{\mbox{O}}^{+}+{\mbox{OH}}^{-}\to {\mbox{2H}}_{2}{\mbox{O}}}$

ถ้าจำนวนของ NaOH และ HCl ละลายเท่ากัน (วัดเป็นโมลไม่ใช่กรัม) ด่างและกรดจะทำปฏิกิริยากันพอดีแล้วเกิดเป็น NaCl (เกลือแกง) ละลายอยู่ในสารละลายนั้น

ความเป็นด่างของ นอน-ไฮดรอกไซด์

ทั้ง โซเดียมคาร์บอเนต และ แอมโมเนีย เป็นเบส แม้ว่าสารประกอบทั้งสองจะไม่มี หมู่ OH⁻ ก็ตาม อันนี้เป็นเพราะว่าสารประกอบทั้งสองรับ H⁺ เมื่อละลายน้ำ:

${\displaystyle {\mbox{Na}}_{2}{\mbox{CO}}_{3}+{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}\to 2{\mbox{Na}}^{+}+{\mbox{HCO}}_{3}^{-}+{\mbox{OH}}^{-}}$

${\displaystyle {\mbox{NH}}_{3}+{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}\to {\mbox{NH}}_{4}^{+}+{\mbox{OH}}^{-}.}$

เบสที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเฮเตอโรเจนัส (Bases as heterogeneous catalysts)

สารประกอบด่างสามารถใช้เป็น ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ ไม่ละลายน้ำแบบเฮเตอโรเจนัส ในปฏิกิริยาเคมี ได้ ตัวอย่างคือ โลหะออกไซด์ เช่น

• แมกนีเซียมออกไซด์ (magnesium oxide)
• แคลเซียมออกไซด์ (calcium oxide)
• แบเรียมออกไซด์ (barium oxide)
• โพแทสเซียมฟลูออไรด์ (potassium fluoride) บน อะลูมินา (alumina)
• ซีโอไลต์ (zeolite)

โลหะทรานซิชัน ใช้ทำตัวเร่งปฏิกิริยาได้ดี หลายตัวทำให้เกิดสารประกอบเบส ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นด่างใช้ในการเร่งปฏิกิริยา ไฮโดรจีเนชัน โดยการเคลื่อนย้าย พันธะคู่, เมียร์วีอิน-พอนน์ดอร์ฟ-เวอร์เลย์ รีดักชัน (Meerwein-Ponndorf-Verlay reduction) , ปฏิกิริยาไมเคิล (Michael reaction) , และปฏิกิริยาอื่น ๆ อีกมากมาย