เบส (เคมี)

เบส ตามคำจำกัดความของ อาร์รีเนียส (Svante Arrhenius) คือ สารประกอบเคมี ที่ดูด ไฮโดรเนียม ไอออน เมื่อละลายในน้ำ (ผู้รับโปรตอน) หมู่ธาตุอัลคะไล เป็นตัวอย่างพิเศษสำหรับเบส ในที่ที่สิ่งแวดล้อมเป็นน้ำ ไฮดรอกไซด์ไอออน จะถูกให้ เบสและ กรด ถูกมองว่าอยูตรงข้ามกันเพราะว่าผลของกรดคือการเพิ่มความเข้มข้น ของ ไฮโดรเนียม ไอออน (H₃O⁺) ในน้ำ, ในขณะที่เบสลดความเข้มข้น เบส อาร์รีเนียสเมื่อละลายน้ำสารละลายของมันจะมี pH มากกว่า 7 เสมอ

มี คำจำกัดความ กรด-เบส ทั่วไปและซับซ้อนอีกมากมาย

เบสธรรมดา

คาร์บอเนต (Carbonates) - ผงทำขนมปัง (Baking soda-sodium hydrogen carbonate) และ โซเดียมคาร์บอเนต (Sodium carbonate)
แอมโมเนีย (Ammonia) และ อะไมน์(amine)
ไพริดีน (Pyridine) และ เบสิกอะโรมาติกริง (basic aromatic ring)
โลหะ ไฮดรอกไซด์ เช่น โซเดียม ไฮดรอกไซด์ หรือ โพรแทสเซียม ไอดรอกไซด์
โลหะออกไซด์ ทำปฏิกิริยากับน้ำเกิดเป็น เบสิกไฮดรอกไซด์ (แอนไฮไดรด์)

เบส และ pH

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

\mbox{2H}_2\mbox{O}\leftrightarrow\mbox{H}_3\mbox{O}^++\mbox{OH}^-.

ความเข้มข้น (มีหน่วยเป็น โมล/ลิตร) ของไอออน ถูกแสดงเป็น และ ค่าคงที่การแยกสะลาย (dissociation constant) ของน้ำ และ มีค่าเท่ากับ 10⁻¹⁴ mole²/l² ค่า pH ถูกกำหนดเป็น −log [H₃O⁺" target="_blank" >^*; 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 ของสารละลายสามารถคำนวนได้ดังตัวอย่างต่อไปนี้ ถ้า 1 โมล ของ โซเดียมไฮดรอกไซด์ (40 ก.) ละลายในน้ำ 1 ลิตร ความเข้มข้นของ ไฮดรอกไซด์ไอออน จะเป็น เพราะฉะนั้น [H⁺ = 10⁻¹⁴ โมล/l, และ pH = −log 10⁻¹⁴ = 14.

ลักษณะเฉพาะของเบส

เบสมีความหนืดมากกว่าน้ำเล็กน้อย มีรสขม คล้ายสบู่เมื่อสัมผัส ทำปฏิกิริยากับกรดได้เกลือ

การทำกรดให้เป็นกลาง

เมื่อละลายในน้ำ เบส โซเดียมไฮดรอกไซด์จะแตกตัวเป็น ไฮดรอกไซด์ และ โซเดียมไอออน:

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

และคล้ายกัน ในน้ำ ไฮโดรเจนคลอไรด์ จะแตกตัวเป็น ไฮโดรเนียม และ คลอไรด์ไอออน:

\mbox{HCl}+{H}_2\mbox{O}\to \mbox{H}_3\mbox{O}^++\mbox{Cl}^-.

เมื่อนำสารละลายทั้งสองมาผสมกัน H₃O⁺ และ OH⁻ ไอออน จะรวมกันเกิดเป็นโมเลกุลของน้ำ:

\mbox{H}_3\mbox{O}^++\mbox{OH}^-\to\mbox{2H}_2\mbox{O}

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

ความป็นด่างของ นอน-ไฮดรอกไซด์

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

\mbox{Na}_2\mbox{CO}_3+\mbox{H}_2\mbox{O}\to2\mbox{Na}^++\mbox{HCO}_3^-+\mbox{OH}^-

\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)
บาเรียมออกไซด์ (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), และปฏิกิริยาอื่นๆ อีกมากมาย

ดูเพิ่ม

ทฤษฎีปฏิกิริยากรด-เบส
ด่าง (อัลคาไล)

สารประกอบเคมี