អាស៊ីតអារ៉េនីយូស បាស

អាស៊ីត និងបាស Arrhenius៖ ស្វែងយល់ពីមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃគីមីវិទ្យា

ក្នុងគីមីវិទ្យា គោលគំនិតនៃអាស៊ីត និងបាស គឺជាមូលដ្ឋានគ្រឹះដ៏សំខាន់ដែលអាចឱ្យយើងយល់អំពីប្រតិកម្មគីមីផ្សេងៗ ទាំងនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ និងក្នុងជីវិតប្រចាំថ្ងៃ។ ទ្រឹស្តីមួយក្នុងចំណោមទ្រឹស្តីដំបូងបំផុត និងជាមូលដ្ឋានបំផុតសម្រាប់ការចាត់ថ្នាក់អាស៊ីត និងបាស ត្រូវបានណែនាំដោយ Svante Arrhenius នៅចុងសតវត្សរ៍ទី 19។ ទ្រឹស្តីនេះ ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាទ្រឹស្តី Arrhenius នៃអាស៊ីត និងបាស ផ្តល់នូវទិដ្ឋភាពជាមូលដ្ឋាននៃលក្ខណៈសម្បត្តិគីមីនៃអាស៊ីត និងបាស ដោយផ្អែកលើឥរិយាបថអ៊ីយ៉ុងរបស់វា។ នៅក្នុងអត្ថបទនេះ យើងនឹងស្វែងយល់ពីគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃទ្រឹស្តីនេះ ផលវិបាករបស់វា និងភាពពាក់ព័ន្ធ និងការអនុវត្តរបស់វានៅក្នុងពិភពសម័យទំនើប។

គោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃទ្រឹស្តី Arrhenius

លោក Svante Arrhenius ជាអ្នកគីមីវិទ្យាជនជាតិស៊ុយអែត បានឈ្នះពានរង្វាន់ណូបែលផ្នែកគីមីវិទ្យាក្នុងឆ្នាំ 1903 សម្រាប់ការងាររបស់គាត់ក្នុងគីមីវិទ្យាអេឡិចត្រូលីត។ ការចូលរួមចំណែកចម្បងរបស់គាត់ចំពោះទ្រឹស្តីនៃអាស៊ីត និងបាសគឺការកំណត់អត្តសញ្ញាណ និងការចាត់ថ្នាក់សមាសធាតុដោយផ្អែកលើសមត្ថភាពរបស់វាក្នុងការបំបែកនៅក្នុងដំណោះស្រាយទឹក។

យោងតាមទ្រឹស្តីអាស៊ីតបាសអារ៉េនីស៖

១. អាស៊ីតអារ៉េនីស៖ អាស៊ីតគឺជាសមាសធាតុមួយដែលនៅពេលរំលាយក្នុងទឹក នឹងបង្កើតជាអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែន (H+)។ ឧទាហរណ៍ទូទៅនៃអាស៊ីតអារ៉េនីសរួមមាន អាស៊ីតអ៊ីដ្រូក្លរីក (HCl) ដែលបំបែកនៅក្នុងទឹកទៅជាអ៊ីយ៉ុង H+ និងអ៊ីយ៉ុងក្លរួ (Cl-)។

HCl → H+ + Cl-

២. បាសអារ៉េនីស៖ បាសគឺជាសមាសធាតុមួយដែលនៅពេលរំលាយក្នុងទឹក នឹងបង្កើតជាអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូស៊ីត (OH-)។ ឧទាហរណ៍ទូទៅនៃបាសអារ៉េនីសរួមមាន សូដ្យូមអ៊ីដ្រូស៊ីត (NaOH) ដែលបំបែកនៅក្នុងទឹកទៅជា Na+ និង OH-។

NaOH → Na+ + OH-

ទ្រឹស្តីនេះផ្តល់នូវមូលដ្ឋានសាមញ្ញ ប៉ុន្តែមានឥទ្ធិពលមួយ សម្រាប់កំណត់អត្តសញ្ញាណ និងយល់អំពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃអាស៊ីត និងបាស ដោយផ្អែកលើផលិតផលបំបែករបស់វានៅក្នុងទឹក។

ប្រតិកម្មអព្យាក្រឹតភាព

គោលគំនិតសំខាន់ៗមួយដែលលេចចេញពីទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាសរបស់អារ៉េនីយូស គឺប្រតិកម្មអព្យាក្រឹត ដែលអាស៊ីត និងបាសមានប្រតិកម្មបង្កើតជាទឹក និងអំបិល។ ជាទូទៅ ប្រតិកម្មអព្យាក្រឹតអាចត្រូវបានបង្ហាញដូចខាងក្រោម៖

H+ (ពីអាស៊ីត) + OH- (ពីបាស) → H2O (ទឹក)

ឧទាហរណ៍ ប្រតិកម្មរវាងអាស៊ីតអ៊ីដ្រូក្លរីក (HCl) និងសូដ្យូមអ៊ីដ្រូស៊ីត (NaOH) បង្កើតបានជាទឹក និងសូដ្យូមក្លរួ (NaCl):

HCl + NaOH → H2O + NaCl

ប្រតិកម្មអព្យាក្រឹតភាពគឺជាមូលដ្ឋាននៃដំណើរការគីមីឧស្សាហកម្មជាច្រើន ក៏ដូចជាប្រតិកម្មជីវសាស្ត្រ និងសរីរវិទ្យាផ្សេងៗនៅក្នុងសារពាង្គកាយមានជីវិត។

ដែនកំណត់នៃទ្រឹស្តី Arrhenius

ទោះបីជាទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាសអារ៉េនៀសផ្តល់នូវការយល់ដឹងជាមូលដ្ឋាន និងមានប្រយោជន៍ខ្លាំងក៏ដោយ វាមានដែនកំណត់ជាច្រើន។ ដែនកំណត់ដ៏សំខាន់មួយគឺថា វាអនុវត្តចំពោះតែប្រតិកម្មនៅក្នុងដំណោះស្រាយទឹក ហើយមិនអាចពន្យល់ពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃអាស៊ីត និងបាសនៅក្នុងសារធាតុរំលាយមិនមែនទឹក ឬនៅក្នុងសភាពឧស្ម័ននោះទេ។

ឧទាហរណ៍ អាម៉ូញាក់ (NH3) មិនសមនឹងនិយមន័យ Arrhenius នៃបាសទេ ពីព្រោះវាមិនបង្កើត OH- ដោយផ្ទាល់នៅក្នុងទឹក។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ យើងដឹងថា អាម៉ូញាក់អាចដើរតួជាបាស ពីព្រោះវាអាចទទួលយកអ៊ីយ៉ុង H+ ដើម្បីបង្កើតជាអ៊ីយ៉ុងអាម៉ូញ៉ូម (NH4+):

NH3 + H2O → NH4+ + OH-

ទ្រឹស្តីរបស់ Arrhenius ក៏មិនអាចពន្យល់ពីឥរិយាបថរបស់សមាសធាតុមួយចំនួនដែលជា amphoteric បានទេ ពោលគឺសមាសធាតុដែលអាចដើរតួជាអាស៊ីត និងបាស ដូចជាទឹក (H2O)។

ការអភិវឌ្ឍទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាស

ដើម្បីយកឈ្នះលើដែនកំណត់នៃទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាស Arrhenius ក្រោយមកអ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានបង្កើតទ្រឹស្តីទូទៅ និងរួមបញ្ចូលជាងមុន។ ទ្រឹស្តីសំខាន់ពីរដែលបានលេចចេញជាការវិវត្តនៃទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាស Arrhenius គឺទ្រឹស្តី Brønsted-Lowry និងទ្រឹស្តី Lewis។

១. ទ្រឹស្តី Brønsted-Lowry៖ ទ្រឹស្តីនេះត្រូវបានណែនាំដោយ Johannes Nicolaus Brønsted និង Thomas Martin Lowry ក្នុងឆ្នាំ 1923 ដោយកំណត់អាស៊ីតថាជាអ្នកផ្តល់ប្រូតុង (H+) និងបាសជាអ្នកទទួលប្រូតុង។ ទ្រឹស្តីនេះមានលក្ខណៈទូលំទូលាយជាង ពីព្រោះវាមិនត្រូវបានកំណត់ចំពោះដំណោះស្រាយទឹកទេ។ ឧទាហរណ៍៖

– អាស៊ីត៖ HCl (អ្នកផ្តល់ H+)
– មូលដ្ឋាន៖ NH3 (អ្នកទទួល H+)

ប្រតិកម្ម៖ HCl + NH3 → NH4+ + Cl-

២. ទ្រឹស្តី Lewis៖ Gilbert N. Lewis បានស្នើឡើងនូវទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាសទូទៅជាងមុននៅឆ្នាំ ១៩២៣ ដោយកំណត់អាស៊ីតថាជាឧបករណ៍ទទួលគូអេឡិចត្រុង និងបាសជាអ្នកផ្តល់គូអេឡិចត្រុង។ និយមន័យនេះរួមបញ្ចូលប្រតិកម្មគីមីជាច្រើនទៀតដែលមិនត្រូវបានពន្យល់ដោយទ្រឹស្តី Arrhenius ឬ Brønsted-Lowry។ ឧទាហរណ៍៖

– អាស៊ីត៖ BF3 (ឧបករណ៍ទទួលគូអេឡិចត្រុងដោយសារតែកង្វះគូអេឡិចត្រុង)
– បាស៖ NH3 (អ្នកផ្តល់គូអេឡិចត្រុង ព្រោះវាមានគូអេឡិចត្រុងសេរី)

ប្រតិកម្ម៖ BF3 + NH3 → F3B-NH3

ទ្រឹស្តីទាំងនេះសង្កត់ធ្ងន់លើការផ្ទេរប្រូតុង និងគូអេឡិចត្រុង ដោយផ្តល់នូវទស្សនៈកាន់តែទូលំទូលាយលើឥរិយាបថរបស់អាស៊ីត និងបាស។

ការអនុវត្តទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាស Arrhenius

បើទោះបីជាមានដែនកំណត់ក៏ដោយ គោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាននៃទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាស Arrhenius នៅតែពាក់ព័ន្ធ និងសំខាន់នៅក្នុងកម្មវិធីជាក់ស្តែង និងឧស្សាហកម្មជាច្រើន។ ខាងក្រោមនេះជាឧទាហរណ៍មួយចំនួន៖

១. ឧស្សាហកម្មគីមី៖ ក្នុងការផលិតផលិតផលប្រើប្រាស់ប្រចាំថ្ងៃដូចជា សាប៊ូបោកខោអាវ ជី និងសារធាតុគីមីឧស្សាហកម្មផ្សេងទៀត ការកំណត់អត្តសញ្ញាណ និងការប្រើប្រាស់អាស៊ីត និងបាសគឺជាមូលដ្ឋានគ្រឹះ។

២. ការវិភាគគីមី៖ ទ្រឹស្តីនេះមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់នៅក្នុងការវាស់ជាតិអាស៊ីត-បាស ដែលជាបច្ចេកទេសវិភាគបរិមាណដែលប្រើដើម្បីកំណត់កំហាប់នៃដំណោះស្រាយអាស៊ីត ឬបាស។

៣. ជីវវិទ្យា និងវេជ្ជសាស្ត្រ៖ ការយល់ដឹងពីរបៀបដែលអាស៊ីត និងបាសមានអន្តរកម្មនៅក្នុងរាងកាយមនុស្ស គឺជាគន្លឹះក្នុងវិស័យជីវគីមី និងសរីរវិទ្យា ដូចជាការរក្សាកម្រិត pH ឈាមឱ្យមានស្ថេរភាព។

៤. បរិស្ថាន៖ ការត្រួតពិនិត្យ pH នៃទឹក និងដី គឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ ដើម្បីរក្សាតុល្យភាពនៃប្រព័ន្ធអេកូឡូស៊ី និងសុខភាពរបស់សារពាង្គកាយមានជីវិត។

៥. ការបន្សុទ្ធទឹក៖ ទ្រឹស្តីនេះត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការព្យាបាលទឹកសំណល់ និងទឹកស្អាត ដើម្បីធានាថា pH ស្ថិតនៅក្នុងជួរសុវត្ថិភាព។

សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

ទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាសរបស់ Arrhenius អាចជាទ្រឹស្តីគីមីមួយក្នុងចំណោមទ្រឹស្តីគីមីជាមូលដ្ឋានបំផុត ប៉ុន្តែវានៅតែពាក់ព័ន្ធ និងផ្តល់នូវមូលដ្ឋានគ្រឹះរឹងមាំសម្រាប់ការសិក្សាបន្ថែមអំពីប្រតិកម្មអាស៊ីត-បាស។ បើទោះបីជាវាមានកម្រិតក៏ដោយ គោលគំនិតរបស់ Arrhenius បានបម្រើជាជំហានដ៏សំខាន់មួយសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាសផ្សេងទៀត ដូចជា Brønsted-Lowry និង Lewis។ តាមរយៈការយល់ដឹងអំពីគោលការណ៍ជាមូលដ្ឋានទាំងនេះ យើងអាចយល់បានកាន់តែច្បាស់អំពីភាពស្មុគស្មាញ និងសម្រស់នៃប្រតិកម្មគីមីដែលកើតឡើងនៅជុំវិញយើងជារៀងរាល់ថ្ងៃ។