เครื่องวัดความเข้มข้นของกรดด่างแบบออนไลน์ SJG-2083CS

ในน้ำบริสุทธิ์ โมเลกุลจำนวนเล็กน้อยจะสูญเสียไฮโดรเจนหนึ่งตัวจากโครงสร้าง H2O ในกระบวนการที่เรียกว่าการแตกตัว ดังนั้น น้ำจึงมีไอออนไฮโดรเจน (H+) จำนวนเล็กน้อย และไอออนไฮดรอกซิลที่เหลืออยู่ (OH-)

มีภาวะสมดุลระหว่างการก่อตัวและการแยกตัวอย่างต่อเนื่องของโมเลกุลน้ำจำนวนเล็กน้อย

ไอออนไฮโดรเจน (OH-) ในน้ำจะรวมตัวกับโมเลกุลน้ำอื่น ๆ เพื่อสร้างไอออนไฮโดรเนียม หรือไอออน H3O+ ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าไอออนไฮโดรเจน เนื่องจากไอออนไฮดรอกซิลและไฮโดรเนียมเหล่านี้อยู่ในภาวะสมดุล สารละลายจึงไม่เป็นกรดหรือด่าง

กรดคือสารที่บริจาคไอออนไฮโดรเจนให้กับสารละลาย ในขณะที่เบสหรือด่างคือสารที่ดูดซับไอออนไฮโดรเจน

สารทั้งหมดที่มีไฮโดรเจนไม่ถือเป็นกรด เนื่องจากไฮโดรเจนจะต้องอยู่ในสถานะที่ปลดปล่อยออกมาได้ง่าย ซึ่งแตกต่างจากสารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่ที่ไฮโดรเจนจะจับกับอะตอมคาร์บอนอย่างแน่นหนา ดังนั้น ค่า pH จึงช่วยวัดความเข้มข้นของกรดโดยแสดงจำนวนไอออนไฮโดรเจนที่ปลดปล่อยออกมาในสารละลาย

กรดไฮโดรคลอริกเป็นกรดที่แรงเนื่องจากพันธะไอออนิกระหว่างไฮโดรเจนและไอออนคลอไรด์เป็นพันธะที่มีขั้วซึ่งละลายในน้ำได้ง่าย ทำให้เกิดไอออนไฮโดรเจนจำนวนมากและทำให้สารละลายมีความเป็นกรดรุนแรง นี่คือสาเหตุที่กรดไฮโดรคลอริกมีค่า pH ต่ำมาก การแตกตัวในน้ำในลักษณะนี้ยังเป็นผลดีในแง่ของการเพิ่มพลังงาน ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงเกิดขึ้นได้ง่ายมาก

กรดอ่อนเป็นสารประกอบที่บริจาคไฮโดรเจนแต่ไม่ง่ายนัก เช่น กรดอินทรีย์บางชนิด กรดอะซิติกที่พบในน้ำส้มสายชูมีไฮโดรเจนจำนวนมากแต่จัดอยู่ในกลุ่มกรดคาร์บอกซิลิก ซึ่งยึดไฮโดรเจนไว้ในพันธะโคเวเลนต์หรือพันธะไม่มีขั้ว

ผลที่ได้คือ ไฮโดรเจนเพียงหนึ่งโมเลกุลเท่านั้นที่สามารถออกจากโมเลกุลได้ และแม้จะเป็นเช่นนั้น ก็ไม่ได้มีเสถียรภาพมากนักจากการบริจาคโมเลกุลนี้

เบสหรือด่างจะรับไอออนไฮโดรเจน และเมื่อเติมลงในน้ำ มันจะดูดซับไอออนไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นจากการแยกตัวของน้ำ ทำให้สมดุลเปลี่ยนไปตามความเข้มข้นของไอออนไฮดรอกซิล ทำให้สารละลายเป็นด่างหรือเบส

ตัวอย่างของเบสทั่วไปคือโซเดียมไฮดรอกไซด์หรือโซดาไฟที่ใช้ทำสบู่ เมื่อกรดและด่างมีความเข้มข้นโมลาร์เท่ากันพอดี ไอออนของไฮโดรเจนและไฮดรอกซิลจะทำปฏิกิริยากันได้ง่าย ทำให้เกิดเกลือและน้ำ ซึ่งเรียกว่าปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง