สารละลายที่เป็นกรด เป็นด่าง และเป็นกลาง

สารบางชนิดก็มีคุณสมบัติเป็นกรด อย่างเช่น น้ำมะนาว ในขณะที่สารอื่นกลับมีคุณสมบัติ ที่ตรงกันข้าม เหมือนผงพวกนี้ที่ถูกนำไปใช้เป็น ตัวทำความสะอาดท่อที่อุดตัน ซึ่งมันก็คือโซเดียมไฮดรอกไซด์นั่นเอง คุณสมบัติที่ตรงข้ามกับความเป็นกรด จะถูกเรียกว่า เบส สารละลายในน้ำที่เป็นเบสนั้นจะเรียก กันว่า สารละลายพื้นฐาน หรือจะเรียกว่าสารละลายที่เป็นด่างก็ได้ เมื่อเราพูดถึงบางอย่างที่เป็นกรด หรือด่าง นั่นคือมันได้มีการวัดค่าของไฮโดรเจนไอออน ที่อยู่ในสารละลายนั้นไว้แล้ว สารละลายที่เป็นกรดจะมีค่า ของไฮโดรเจนไอออนต่อลิตรอยู่มาก ต่างกับสารละลายที่เป็นด่าง ซึ่งจะมีค่า ของไฮโดรเจนไอออนต่อลิตรอยู่น้อย แต่เดี๋ยวนะ นี่มันหมายความว่ายังไงเหรอ ค่าไฮโดรเจนออกไซด์ ที่มากหรือน้อยเทียบกับอะไรเหรอ? แล้วมันมีเกณฑ์อะไรมาแบ่งแยก คำว่า”มาก” กับ “น้อย” ที่ว่านี้ล่ะ เราเอาน้ำบริสุทธิ์เป็นเกณฑ์ ในการเปรียบเทียบนะ ถ้าสารละลายในปริมาณเดียวกับน้ำบริสุทธิ์ มีค่าของไฮโดรเจนออกไซด์อยู่มากกว่า แปลว่าสารละลายนั้นเป็นกรด แต่ถ้าในปริมาณเดียวกับน้ำบริสุทธิ์ แต่ค่าของไฮโดรเจนไอออนมีน้อยกว่า แปลว่าสารละลายนั้นเป็นด่าง ว่าแต่ค่าของไฮโดรเจนไอออน ในน้ำบริสุทธิ์นี่มันหมายถึงอะไรล่ะ ก็ถ้าน้ำนั้นบริสุทธิ์ มันก็จะมีแค่ H 2 O เป็นส่วนประกอบ แล้วมันก็จะไม่มีไอออนอยู่เลยถูกไหมล่ะ ใช่ เป็นแบบนั้นเป๊ะ ดูนั่นสิ โมเลกุลในน้ำเกือบทุกตัวมีหน้าตาแบบนี้ มันมีอะตอมของออกซิเจนอยู่ 1 อะตอม และไฮโดรเจน 2 อะตอม ทว่ายังมีโมเลกุลของน้ำปริมาณน้อยนิด ที่จะแตกตัวออกมาเป็นแบบนี้ ซึ่งมันจะเกิดขึ้นกับน้ำเพียงแค่ 1 ใน หกร้อยล้านโมเลกุลเท่านั้น แต่นั่นก็แปลว่ายังมีค่าของไฮโดรเจนไอออน อยู่นิดหน่อย แม้กระทั่งในน้ำบริสุทธิ์ก็ตาม นี่คือสิ่งที่นำมาเปรียบเทียบกับสารละลาย เมื่อเราต้องการรู้ว่าสารใด เป็นกรดหรือเป็นด่างกันแน่ สารละลายที่มีค่าไฮโดรเจนไอออน อยู่มากกว่าในน้ำบริสุทธิ์ก็จะเป็นกรด ส่วนสารละลายที่มีค่าไฮโดรเจนไอออน น้อยกว่าในน้ำบริสุทธิ์ก็จะเป็นด่าง แต่ถ้าค่านั้นเกิดอยู่ตรงกลาง ซึ่งเป็นค่าเดียวกันกับที่น้ำบริสุทธิ์มี จะถือว่าสารละลายนั้นเป็นกลาง ยังมีวิธีอื่นอีกที่จะอธิบายว่า สารละลายนั้นเป็นกลาง ลองกลับมาดูที่โมเลกุลของน้ำกันอีกครั้ง โมเลกุลของน้ำที่แตกตัวออกมาไม่เพียง บอกแค่บอกค่าของไฮโดรเจนไอออนเท่านั้น แต่ส่วนอื่นของโมเลกุลยังกลายเป็นไอออน ที่ก่อให้เกิดออกซิเจน และไฮโดรเจนตามมา ซึ่งไอออนนี้จะเรียกกันว่า ไฮดรอกไซด์ไอออน หรือ OH ลบ นี่ก็เป็นอีกทางที่จะตัดสินได้ว่า สารละลายนั้นเป็นกรด เป็นด่าง หรือเป็นกลาง สำหรับแต่ละอะตอมของไฮโดรเจนที่ ถูกปล่อยเข้าไปในน้ำบริสุทธิ์ จะสร้างไฮดรอกไซด์ไอออน จำนวนที่เท่ากันขึ้นมา นี่ทำให้น้ำบริสุทธิ์ มีปริมาณค่าของไฮโดรเจนไอออน เท่ากับไฮดรอกไซด์ไอออน สารละลายที่เป็นกรดจะมีค่าของไฮโดรเจน ไอออนอยู่มากกว่าไฮดรอกไซด์ไอออน และสารละลายที่เป็นด่างจะมี OH ลบ มากกว่า OH บวก แล้วจะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราผสมสารละลาย ที่เป็นกรดเข้ากับสารละลายที่เป็นด่าง นั่นจะทำให้มันเป็นได้ทั้งกรดและด่าง ในเวลาเดียวกันด้วยหรือเปล่า เราจะได้คำตอบแน่ถ้าปริมาณ ของสารสองตัวที่ใช้ไปนั้นถูกต้อง เพราะสารที่ผสมออกมาจะมี ค่าไออนทั้งสองชนิดเท่ากัน และจากคำนิยามที่ได้ให้ไว้ เมื่อปริมาณของไฮโดรเจนและไฮดรอกไซด์ไอออน เท่ากัน สารละลายนั้นก็จะเป็นกลาง อาจกล่าวได้ว่าทั้งสารละลาย ที่เป็นกรดและเป็นด่าง จะสร้างความเป็นกลางให้กันและกัน ดังนั้นสารละลายที่เป็นกลางจึงประกอบด้วย ไฮโดรเจนไอออนจำนวนมากที่ได้มาจากกรด และไฮดรอกไซด์ไอออนที่ได้มาจากด่าง แบบนี้หรือเปล่า จริงๆแล้ว ไม่ใช่อย่างนั้น ทันทีที่สารละลายที่เป็น กรดและด่างผสมกันนั้น ทั้งไฮโดรเจนไอออนและไฮดรอกไซด์ไอออน เกือบทั้งหมดก็จะมารวมตัวกัน จนเกิดโมเลกุลของน้ำขึ้น มีเพียงไฮโดรเจนไอออนปริมาณน้อย เท่านั้นที่ยังเหลืออยู่ และปริมาณเท่ากับไฮดรอกไซด์ไอออนด้วย เหมือนกับน้ำบริสุทธิ์นั่นแหละ ดังนั้น ในสารละลายที่เป็นกรด จะมีไฮโดรเจนไอออนอยู่ มากกว่าไฮดรอกไซด์ไอออน ในขณะที่สารละลายที่เป็นด่าง กลับมีลักษณะตรงกันข้าม เพราะมันจะมีปริมาณของไฮดรอกไซด์ไอออน อยู่มากกว่าไฮโดรเจนไอออน และเมื่อสารละลายที่เป็นกรดและด่าง ถูกนำมาผสมรวมกัน ความเป็นกลางของสารก็จะเกิดขึ้น ยิ่งถ้ามีการใช้กรด และด่าง ในปริมาณที่เหมาะสม สารผสมที่ได้ก็จะมีปริมาณของไฮโดรเจนไอออน เท่ากับไฮดรอกไซด์ไอออน ซึ่งก็คือสารละลายนั้นเป็นกลาง และไอออนเกือบทั้งหมดก็จะรวมตัวกัน เพื่อสร้างโมเลกุลของน้ำต่อไป