เครื่องวัดความเข้มข้นของกรดด่างแบบออนไลน์ SJG-2083CS

ในน้ำบริสุทธิ์ โมเลกุลส่วนน้อยจะสูญเสียไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมจากโครงสร้าง H2O ในกระบวนการที่เรียกว่าการแตกตัว ดังนั้น น้ำจึงมีไอออนไฮโดรเจน H+ และไอออนไฮดรอกซิล OH- เหลืออยู่จำนวนเล็กน้อย

มีความสมดุลระหว่างการก่อตัวและการสลายตัวอย่างต่อเนื่องของโมเลกุลน้ำในปริมาณเล็กน้อย

ไอออนไฮโดรเจน (OH-) ในน้ำจะรวมตัวกับโมเลกุลน้ำอื่นๆ เพื่อสร้างไอออนไฮโดรเนียม (H3O+) ซึ่งโดยทั่วไปและเรียกง่ายๆ ว่าไอออนไฮโดรเจน เนื่องจากไอออนไฮดรอกซิลและไฮโดรเนียมอยู่ในสภาวะสมดุล สารละลายจึงไม่เป็นกรดหรือด่าง

กรดคือสารที่ปล่อยไฮโดรเจนไอออนลงในสารละลาย ในขณะที่เบสหรือด่างคือสารที่รับไฮโดรเจนไอออน

สารทุกชนิดที่มีไฮโดรเจนไม่ได้มีฤทธิ์เป็นกรดเสมอไป เพราะไฮโดรเจนต้องอยู่ในสถานะที่สามารถปลดปล่อยออกมาได้ง่าย ต่างจากสารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่ที่ไฮโดรเจนยึดติดกับอะตอมคาร์บอนอย่างแน่นหนา ดังนั้น ค่า pH จึงช่วยในการวัดความแรงของกรดโดยแสดงจำนวนไอออนไฮโดรเจนที่กรดปล่อยออกมาในสารละลาย

กรดไฮโดรคลอริกเป็นกรดแก่ เนื่องจากพันธะไอออนิกส์ระหว่างไอออนไฮโดรเจนและไอออนคลอไรด์เป็นพันธะแบบมีขั้ว ซึ่งละลายในน้ำได้ง่าย ทำให้เกิดไอออนไฮโดรเจนจำนวนมาก ส่งผลให้สารละลายมีฤทธิ์เป็นกรดสูง นี่คือเหตุผลที่ทำให้กรดไฮโดรคลอริกมีค่า pH ต่ำมาก การแตกตัวในน้ำแบบนี้ยังเอื้อต่อการได้รับพลังงานอย่างมาก จึงทำให้เกิดปฏิกิริยาได้ง่าย

กรดอ่อนคือสารประกอบที่สามารถให้ไฮโดรเจนได้ แต่ไม่ง่ายนัก เช่น กรดอินทรีย์บางชนิด กรดอะซิติกที่พบในน้ำส้มสายชูเป็นตัวอย่างหนึ่งที่แสดงให้เห็นว่ามีไฮโดรเจนอยู่มาก แต่เป็นไฮโดรเจนที่อยู่ในหมู่กรดคาร์บอกซิลิก ซึ่งยึดไฮโดรเจนไว้ในพันธะโควาเลนต์หรือพันธะที่ไม่เป็นขั้ว

ด้วยเหตุนี้ จึงมีเพียงไฮโดรเจนอะตอมเดียวเท่านั้นที่สามารถหลุดออกจากโมเลกุลได้ และถึงกระนั้น การบริจาคไฮโดรเจนอะตอมนั้นก็ไม่ได้ช่วยเพิ่มเสถียรภาพมากนัก

สารที่เป็นเบสหรือด่างจะรับไอออนไฮโดรเจน และเมื่อเติมลงในน้ำ มันจะดูดซับไอออนไฮโดรเจนที่เกิดจากการแตกตัวของน้ำ ทำให้สมดุลเปลี่ยนไปในทิศทางที่ความเข้มข้นของไอออนไฮดรอกซิลเพิ่มขึ้น ส่งผลให้สารละลายมีฤทธิ์เป็นด่างหรือเบส

ตัวอย่างของเบสทั่วไปคือโซเดียมไฮดรอกไซด์หรือด่าง ซึ่งใช้ในการทำสบู่ เมื่อกรดและด่างมีอยู่ในความเข้มข้นโมลาร์ที่เท่ากันพอดี ไอออนไฮโดรเจนและไฮดรอกซิลจะทำปฏิกิริยากันได้ง่าย ทำให้เกิดเกลือและน้ำ ในปฏิกิริยาที่เรียกว่าการทำให้เป็นกลาง