การตรวจสอบความเป็นกรด – เบส ของสารละลาย

            เราสามารถตรวจสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายได้ด้วยอินดิเคเตอร์ ซึ่งเป็นสารที่ใช้บอกสมบัติบางอย่างในปฏิกิริยาเคมี โดยการเปลี่ยนสีหรือการเปลี่ยนแปลงสมบัติบางอย่างที่มองเห็นได้ สารที่นำมาใช้ในการตรวจสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายต่างๆ เรียกว่า " อินดิเคเตอร์สำหรับกรด-เบส (acid-base indicator)"
            อินดิเคเตอร์ (indicator) คือ สารที่ใช้ตรวจสอบไฮโดรเนียมไอออน (H3O^¯) และไฮดรอกไซด์ไอออน (OH^¯) ได้ เนื่องจากสารละลายที่เป็นกรดจะมีความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนมากกว่าสารละลายที่เป็นเบส 

            กรดเป็นสารประกอบไฮโดรเจน เมื่อละลายอยู่ในน้ำจะแตกตัวให้ไฮโดรเนียมไอออน เช่น

NHO₃ +H₂O → H₃O⁺ +NO_3^¯

เบสเป็นไฮดรอกไซด์ของโลหะหรืออนุมูลที่มีค่าเทียบเท่าโลหะ ซึ่งเมื่อละลายอยู่ในน้ำจะแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน 

 NH₃₊ H₂O → NH₄⁺ + OH¯

         อินดิเคเตอร์แต่ละชนิดจะมีการตรวจสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายแตกต่าง กัน อินดิเคเตอร์ที่นิยมใช้กันมากมี 2 ประเภท คือ กระดาษลิตมัสและยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์

         1. กระดาษลิตมัส เป็นอินดิเคเตอร์ที่เรารู้จักกันดี กระดาษลิตมัสมี 2 สี ได้แก่ กระดาษลิตมัสสีแดงและกระดาษลิตมัสสีน้ำเงิน

             เมื่อใช้กระดาษลิตมัสตรวจสอบสารละลายจะสามารถจำแนกสารได้เป็น 3 ประเภท ดังนี้
               + สารละลายที่มีสมบัติเป็นกรด จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีน้ำเงินไปเป็นสีแดง
               + สารละลายที่มีสมบัติเป็นเบส จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีแดงไปเป็นสีน้ำเงิน
               + สารละลายที่มีสมบัติเป็นกลาง จะไม่ทำปฏิกิริยากับกระดาษลิตมัสทั้งสีน้ำเงินและสีแดง กระดาษลิตมัสจึงไม่เปลี่ยนสี

         2. ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ เป็นอินดิเคเตอร์ที่มีการ เปลี่ยนสีเกือบทุกค่า pH จึงใช้ทดสอบหาค่า pH ได้ดี อินดิเคเตอร์ชนิดนี้มีทั้งแบบที่เป็นกระดาษและแบบสารละลาย

รูปแสดงกระดาษยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์
ที่มา http://119.46.166.126/self_all/selfaccess11/m5/chemistry5_2/lesson3/pic3_1.php

รูปแสดงการเปลี่ยนสีของกระดาษยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์
ที่มา https://garnjanaporn.wordpress.com/tag/ยูนิเวอร์แซลอินดิเคเตอ/

         ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์แบบสารละลายจะเปลี่ยนสีเมื่อใช้ทดสอบสารละลายที่มีค่า pH อยู่ในช่วงที่แตกต่างกัน ดังตัวอย่างต่อไปนี้
         + ฟีนอล์ฟทาลีน เป็นสารละลายใสไม่มีสีซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีชมพู เมื่อใช้ทดสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายที่มีค่า pH อยู่ระหว่าง 8.3-10.0
         + เมทิลเรด เป็นสารละลายสีแดงซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีเหลือง เมื่อใช้ทดสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายที่มีค่า pH อยู่ระหว่าง 4.2-6.2
         + บรอมไทมอลบลู เป็นสารละลายสีเหลืองซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน เมื่อใช้ทดสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายที่มีค่า pH อยู่ระหว่าง 6.0-7.6
         + ฟีนอลเรด เป็นสารละลายสีเหลืองซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีแดง เมื่อใช้ทดสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายที่มีค่า pH อยู่ระหว่าง 6.8-8.4

       ตารางแสดงช่วงการเปลี่ยนสีของอินดิเตอร์เตอร์บางชนิด

        การแปรความหมาย เช่น 
            1) เมทิลเรด
                ช่วง pH ที่เปลี่ยนสี คือ 4.2-6.3  สีที่เปลี่ยน คือ แดง-เหลือง หมายถึง ถ้าสารละลายมี pH ต่ำกว่า 4.2 จะมีสีแดง ถ้าสารละลายมี pH ช่วง 4.2-6.3 จะมีสีส้ม 
(สีผสมของสีแดงกับสีเหลือง)ถ้าสารละลายมี pH มากกว่า 6.3 จะมีสีเหลือง

            2) ฟีนอล์ฟทาลีน
                ช่วง pH ที่เปลี่ยนสี คือ 8.3- 10.0  สีที่เปลี่ยน คือ ไม่มีสี-ชมพู หมายถึง ถ้าสารละลายมี pH ต่ำกว่า 8.3 จะไม่มีสี ถ้าสารละลายมี pH อยู่ในช่วง 8.3-10.0 จะมีสีชมพูอ่อน (ไม่มีสีผสมกับสีชมพู)ถ้าสารละลายมี pH มากกว่า 10.0 จะมีสีชมพูเข้ม

ความรู้เพิ่มเติม
            อินดิเคเตอร์จากธรรมชาติ คือ สารธรรมชาติที่สกัดได้จากส่วนต่างๆ ของพืช สามารถใช้เพื่อตรวจสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายได้ 

ตารางแสดงช่วงการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์จากธรรมชาติบางชนิด

            การใช้อินดิเคเตอร์ในการทดสอบหาค่า pH ของสารละลายนั้นจะทราบค่า pH โดยประมาณเท่านั้น ถ้าต้องการทราบค่า pH ที่แท้จริงจะต้องใช้เครื่องมือวัด pH ที่เรียกว่า "พีเอชมิเตอร์ (pH meter)" ซึ่งเป็นเครื่องมือที่สามารถตรวจวัดค่า pH ของสารละลายได้เป็นเวลานานติดต่อกัน ทำให้ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความเป็นกรด-เบสของสารละลายได้ และค่า pH ที่อ่านได้จะมีความละเอียดมากกว่าการใช้อินดิเคเตอร์

รูปแสดงพีเอชมิเตอร์
ที่มา https://sites.google.com/site/smbatikhxngsarlalaykrdbes/3-kar-trwc-sxb-sarlalay-krd-bes

แหล่งที่มา

นงลักษณ์  สุวรรณพินิจและปรีชา  สุวรรณพินิจ. (2537). สารและสมบัติของสาร ม.1. กรุงเทพฯ: ไฮเอ็ดพับลิชชิ่ง จำกัด.

บริษัท แม็คเอ็ดดูเคชั่น จำกัด. (ไม่ปรากฏวันเดือนปีที่จัดทำ). การตรวจสอบความเป็นกรด – เบส ของสารละลาย. สืบค้นเมื่อ 18 ตุลาคม 2560, จาก http://www.maceducation.com/e-knowledge/2412212100/15.htm.

 กรดและเบสในชีวิตประจำวัน

   สารละลายกรด – เบสในชีวิตประจำวันมีอยู่มากมาย ซึ่งสามารถจำแนกได้ดังนี้

1. สารประเภททำความสะอาด

                บางชนิดก็มีสมบัติเป็นเบส เช่น สบู่ ผงซักฟอก น้ำยาล้างจาน

                บางชนิดมีสมบัติเป็นกรด   เช่น น้ำยาล้าง ห้องน้ำ และเครื่องสุขภัณฑ์

ภาพ  สารประเภททำความสะอาด

ที่มา : http://story.yenta4.com/AcidBaseLearning/2008/06/01/public-16

2. สารที่ใช้ทางการเกษตรได้แก่ ปุ๋ย

              บางชนิดก็มีสมบัติเป็นเบส เช่น ยูเรีย

              บางชนิดมีสมบัติเป็นกรด เช่น แอมโมเนียมคลอไรค์

              บางชนิดมีสมบัติเป็นกลาง เช่น โพแทสเซียมไนเตรต

3. สารปรุงแต่งอาหาร

             บางชนิดก็มีสมบัติเป็นเบส เช่น น้ำปูนใส น้ำขี้เถ้า

             บางชนิดมีสมบัติเป็นกรด เช่น น้ำส้มสายชู น้ำมะนาว น้ำมะขาม

             บางชนิดมีสมบัติเป็นกลาง เช่น ผงชูรส เกลือแกง น้ำตาลทราย ฯลฯ

ภาพ สารปรุงแต่งอาหาร

ที่มา : http://story.yenta4.com/AcidBaseLearning/2008/06/01/public-16

4. ยารักษาโรค

                บางชนิดก็มีสมบัติเป็นเบส เช่น ยาแอสไพริน วิตามินซี

                บางชนิดมีสมบัติเป็นกรด เช่น ยาลดกรด ยาธาตุ

ภาพ ยารักษาโรค

ที่มา : http://story.yenta4.com/AcidBaseLearning/2008/06/01/public-16

5. เครื่องสำอาง

                บางชนิดมีสมบัติเป็นกลาง เช่น น้ำหอม สเปรย์ฉีดผม ยารักษาสิวฝ้า

สารละลายกรด-เบสในชีวิตประจำวันและในสิ่งมีชีวิต

   *ตัวอย่างสารละลายกรดในชีวิตประจำวันและในสิ่งแวดล้อม   มีดังต่อไป
   - กรดtartaric  [C₄H₆O₆]  พบในมะขามป้อม  ฝรั่ง
   - กรดแอซิติก (acetic acid) [CH₃COOH] ใช้ในการผลิตน้ำส้มสายชู
   – กรดซิตริก (citric acid) [C₆H₈O₇]เป็นกรดที่อยู่ในผลไม้ที่มีรสเปรี้ยว เช่น ส้ม มะนาว
   – กรดแอสคอร์บิก (ascorbic acid) [C₆H₈O₆]  มีอยู่ในผลไม้ที่มีรสเปรี้ยว วิตามิน C
   – กรดอะมิโน (amino acid) เป็นกรดที่ใช้สร้างโปรตีน มักพบในเนื้อสัตว์ ผลไม้
   - กรดซัลฟิวริก [H₂SO₄]  ทำปุ๋ยเคมี 
   - กรดboric [H₃BO₃]  ยาฆ่าเชื้อโรค , น้ำยาล้างตา
   - กรดไฮโดรคลอริก [HCl]  น้ำยาล้างสุขภัณฑ์
   - กรดออกซาลิก [H₂C₂O₂] กำจัดรอยเปื้อนสนิม
   - กรดคาร์บอนิก [H₂CO₃]  เป็นส่วนประกอบของน้ำอัดลม
*ตัวอย่างสารละลายเบสในชีวิตประจำวันและสิ่งแวดล้อม   มีดังต่อไปนี้
   1. สารประเภททำความสะอาด
     –  NaOH   ใช้ทำสบู่
     –  แอมโมเนีย (NH₃) น้ำยาล้างกระจก,น้ำยาปรับผ้านุ่ม
     – Na₂CO₃   อุตสาหกรรมผงซักฟอก
   2.  สารปรุงแต่งอาหาร
     - NaOH  ทำผงชูรส
     - NaHCO₃  ทำขนม
   3.  สารที่ใช้ทางการเกษตร ได้แก่ ปุ๋ย
       – ยูเรีย
       – Ca(OH)₂  แก้ดินเปรี้ยว
   4.  ยารักษาโรค
       -NH₃-(NH₄)₂CO₃   แก้เป็นลม
     - Ca(OH)₂  ลดกรดในกระเพาะอาหาร
     - Mg(OH)₂   ลดกรดในกระเพาะอาหาร , ยาถ่าย

สารเคมีที่ใช้ในบ้าน  

       ในแต่ละวันเราต้องใช้สารละลายกรด – เบส หลายชนิด บางชนิดอยู่ในอาหารที่เรารับประทาน เราใช้สารละลายกรด – เบส ในการทำความสะอาด เครื่องใช้ ของใช้ พื้นห้องน้ำ สุขภัณฑ์ สารที่ทำความสะอาดร่างกายบางชนิดมีสมบัติเป็นเบส สารละลายหลายชนิดในร่างกายของเราก็มีคุณสมบัติเป็นกรด – เบส เช่น

       น้ำย่อยในกระเพาะอาหารของคนเรามี pH อยู่ใน ช่วง 1.6 – 2.5 ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นกรด เพื่อทำหน้าที่ย่อยโปรตีน ในแต่ละวันเราต้องใช้สารทำความสะอาดเพื่อกำจัดฝุ่นละออง เหงื่อไคล และสิ่งสกปรกออกจากผิวหนังๆแต่ละส่วนของร่างกายจึงใช้ สารทำความสะอาดแตกต่างกัน เช่น  ใช้แชมพูทำความสะอาดเส้นผม

       ใช้สบู่ทำความสะอาดผิวหนัง บางคนใช้สารทำความสะอาดที่กับใบหน้าโดยเฉพาะ นอกจากประสิทธิในกำจัดสิ่งสกปรกแล้ว สมบัติอื่นๆ ของสารทำความสะอาดที่ใช้กับร่างกาย เช่น กลิ่น สี รวมทั้งความเป็น กรด – เบส ก็เป็นปัจจัยหนึ่งที่เราต้องคำนึงถึงด้วยเมื่อจะเลือกซื้อสารทำความสะอาดกับร่างกาย ในสมัยก่อน สารทำความสะอาดที่ผสมอยู่ในแชมพูส่วนใหญ่เป็นสารประเภทเดียวกับสบู่ เมื่อสระผมด้วยน้ำกระด้างจึงเกิดไคลสบู่จับอยู่ตามเส้นผม คนในสมัยก่อนจึงนิยมชโลมผมด้วยน้ำมะกรูดหรือน้ำมะนาวเพื่อกำจัดไคลสบู่ออกจากเส้นผมนั่นเอง

       ปัจจุบันนี้ใช้สารสังเคราะห์ซึ้งมีสมบัติเป็นสารลดแรงตึงผิวที่สามารถกำจัดสิ่งสกปรกออกจากเส้นผมได้ดีกว่าสบู่มาก นอกจากนี้ยังอาจเติมสารปรับ pH กลิ่น สี ให้น่าใช้และเติมสารที่ทำให้เนื้อแชมพูข้น บางคนนิยมใช้ครีมนวดผมหลังจากที่สระผมแล้ว เพื่อปรับสภาพเส้นผม

       การใช้สารรอบตัวโดยเฉพาะสารที่มีสมบัติกัดกร่อน เช่น กรด – เบส นอกจากจะคำนึงถึงสมบัติของสารที่สอดคล้องกับวัตถุประสงค์ของการใช้แล้ว ยังจะต้องคำนึงถึงผลของการใช้สารที่อาจมีต่อสิ่งมีชีวิตอื่นและสิ่งแวดล้อมด้วย จึงควรศึกษาสมบัติของสาร วิธีใช้ และวิธีป้องกันอันตรายอย่างถูกต้อง

เราอาจจะสรุป pH ของสารละลายในชีวิตประจำวันได้ดังนี้

1. ของเหลวบางชนิดอาจจะมีช่วง pH กว้าง และบางชนิดมีช่วง pH แคบตามข้อมูลในตาราง
2. ถ้ารับประทานอาหารประเภทผัก ปัสสาวะจะมี pH สูง แต่ถ้ารับประทานเนื้อสัตว์มาก ปัสสาวะจะมี pH ต่ำ
3. ในร่างกายของคนเราของเหลวบางชนิดมี pH แปรไปได้ในช่วงค่อนข้างกว้าง โดยที่ร่างกายยังคงอยู่ในสภาพปกติไม่เจ็บป่วย แต่ของเหลวบางชนิดในคนปกติมี pH ค่อนข้างคงที่ เช่น เลือดมีค่า pH แปรไปได้เพียง 0.10 เท่านั้น สำหรับคนที่เป็นโรคเบาหวานรุนแรง ค่า pH ของเลือดอาจลดต่ำลงกว่า 7.35 ทำให้เกิดอาการคลื่นไส้ ถ้าลดลงต่ำมากๆ อาจหมดสติถึงตายได้ อย่างไรก็ตาม ปกติในร่างกายของคนจะมีระบบที่ควบคุมค่า pH ของเลือดไว้ให้คงที่
4. ในน้ำฝนซึ่งน่าจะมีสมบัติเป็นกลาง แต่พบว่ามี pH ประมาณ 5.6 - 6.0 เท่านั้น และปัจจุบันในประเทศอุตสาหกรรม pH ของน้ำฝนมีค่าต่ำถึง 2.8 จากการตรวจสอบพบว่านอกจากมี CO₂ ละลายอยู่แล้วยังมี H₂SO₄ และ HNO₃ ละลายปนอยู่ด้วย

แหล่งที่มา

นงลักษณ์ สุวรรณพินิจและปรีชา สุวรรณพินิจ. (2537). สารและสมบัติของสาร ม.1. กรุงเทพฯ:   ไฮเอ็ดพับลิชชิ่ง จำกัด.

วราพร ทิพันธ์. (2556, ธันวาคม). Education for science. สืบค้นเมื่อ 18 ตุลาคม 2560, จาก https://sites.google.com/site/kruwirairat/hnwy-kar-reiyn-ru-thi-4/4-4-smbati-khxng-sarlalay-krd---bes.