ไฮโดรเนียมไอออนแสดงสมบัติเป็นกรด ส่วนไฮดรอกไซด์ไอออนแสดงสมบัติเป็นเบส ตามทฤษฎีกรด - เบส ของเบรินสเตด-ลาวรี เมื่อผสมสารละลายกรดและสารละลายเบสเข้าด้วยกัน ปฏิกิริยาเคมีระหว่างกรดและเบสที่เกิดขึ้นจะเกิดจากการถ่ายโอนโปรตอน 

ตัวอย่างการทำปฏิกิริยาระหว่างกรดซัลฟิวริกและแบเรียมไฮดรอกไซด์ สรุปได้ดังนี้

สารละลายกรดซัลฟิวริกเป็นกรดแก่ เมื่อละลายน้ำแล้วจะแตกตัวเป็นไอออน ดังสมการ

        H2SO4 (aq)  +  H2O (l) ------->  H3O+ (aq)  +  HSO4- (aq)

        HSO4- (aq)  +  H2O (l)    ⇌    H3O+ (aq)  +  SO42- (aq)

สารละลายแบเรียมไฮดรอกไซด์เป็นเบสแก่ เมื่อละลายน้ำแล้วจะแตกตัวเป็นไอออน ดังสมการ

                      H2O
  Ba(OH)2 (aq)--------> Ba2+ (aq)  +  2OH- (aq)

จากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ในช่วงแรกจะเห็นหลอดไฟสว่าง เพราะในสารละลายเบสเกิด Ba2+ และ OH- ซึ่งสามารถทำให้สารละลายนำไฟฟ้าได้ เมื่อจุ่มเครื่องตรวจการนำไฟฟ้าลงไป หลอดไฟจึงสว่าง และเมื่อเติมสารละลาย H2SO4 ลงไปในสารละลาย พบว่า หลอดไฟสว่างลดลง เนื่องจาก SO42- ไปทำปฏิกิริยากับ Ba2+ เกิดเป็น BaSO4 ซึ่งไม่ละลายน้ำ สารละลายจึงนำไฟฟ้าได้ลดลง และเปลี่ยนจากสีม่วงไปเป็นสีฟ้า และการนำไฟฟ้าของสารละลายจดลงลงเรื่อย ๆจนถึงจุดที่สารละลายนำไฟฟ้าได้น้อยที่สุด สารละลายจะเปลี่ยนเป็นสีเขียว ซึ่งเป็นจุดที่สารละลาย Ba(OH)2 กับสารละลาย H2SO4 ทำปฏิกิริยาพอดีกัน

ขณะที่สารละลาย Ba(OH)2 กับสารละลาย H2SO4 ทำปฏิกิริยากัน ในสารละลายผสมยังคงมีไอออนที่เกิดจากการแตกตัวของน้ำที่เป็นตัวทำละลายอยู่เล็กน้อย จึงนำไฟฟ้าได้น้อย หลอดไฟจึงสว่างน้อยลง และเมื่อเติมสารละลาย H2SO4 ลงไปในสารละลาย Ba(OH)2 ในปริมาณที่มากเกินพอ พบว่า ในสารละลาย จะมี H+ และ SO42- กลับเพิ่มขึ้นมาอีก ดังนั้น สารละลายจึงนำไฟฟ้าได้เพิ่มขึ้น หลอดไฟจึงกลับมาสว่างอีกครั้ง

ดังนั้น การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่า ปฏิกิริยาระหว่างสารละลายกรดแก่และสารละลายเบสแก่ จะเป็นการเกิดปฏิกิริยาระหว่าง H3O+ จากกรด และ OH- จากเบส ดังสมการ

            H3O+ (aq)  +  OH- (aq)     ⇌    2H2O (l)

ปฏิกิริยาระหว่าง H3O+ จากกรด กับ OH- จากเบส เกิดเป็นน้ำ เรียกว่า ปฏิกิริยาการสะเทิน(neutralization reaction) 

ส่วน Ba2+ กับ SO42- จะทำปฏิกิริยากัน เกิดเป็น BaSO4 ซึ่งเป็นสารประกอบประเภทเกลือ ดังสมการ

            Ba2+ (aq)  +  SO42- (aq)    ⇌    BaSO4 (s)

จะเห็นว่า BaSO4 เป็นเกลือที่ไม่ละลายน้ำ จึงส่งผลให้ความเข้มข้นของไอออนในสารละลายลดลงเรื่อย ๆ สารละลายจึงนำไฟฟ้าได้ลดลงเรื่อย ๆ ซึ่งสังเกตได้จากความสว่างของหลอดไฟที่หรี่ลงจนดับไปในที่สุด

ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบสจะได้เกลือและน้ำเป็นผลิตภัณฑ์ หรืออาจเกิดเกลือเพียงอย่างเดียวก็ได้ ตัวอย่างเช่น 

ปฏิกิริยาระหว่างกรดไฮโดรคลอริก (HCl) และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) ดังสมการ

        HCl (aq)  +  KOH (aq) ------> KCl (aq)  +  H2O (l)    

ปฏิกิริยาระหว่างกรดแอซีติก (CH3COOH) และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ดังสมการ

        CH3COOH (aq)  +  NaOOH (aq) ------> CH3COONa (aq)  +  H2O (l)    

ปฏิกิริยาระหว่างกรดไฮโดรคลอริก (HCl) และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (NH3) ดังสมการ

        HCl (g)  +  NH3 (g) ---------> NH4Cl (s)  

ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบสที่ได้ผลิตภัณฑ์เป็นเกลือที่ละลายน้ำ สรุปได้ดังนี้

สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นเบสแก่ เมื่อละลายน้ำแล้วเกิดไอออนในสารละลาย ดังสมการ

                         H2O
  NaOH (aq) ---------> Na+ (aq)  +  OH- (aq)

ในช่วงแรกเมื่อหยดยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ลงในสารละลาย สารละลายจะเปลี่ยนเป็นสีม่วง เมื่อหยดสารละลาย H2SO4 ลงไปจะทำให้ปริมาณ OH- ในสารละลายลดลงไปเรื่อย ๆ จนถึงภาวะที่สารละลายเปลี่ยนเป็นสีเขียว ณ ภาวะดังกล่าว OH- ที่มาจากเบสจะทำปฏิกิริยาพอดีกับ H3O+ ที่มาจากกรด ซึ่งเรียกปฏิกิริยาดังกล่าวว่า ปฏิกิริยาสะเทิน

ส่วนไอออนอื่น ๆ ยังคงละลายอยู่ในสารละลาย ซึ่งในปฏิกิริยานี้คือ Na+ และ SO42- เมื่อนำสารละลายที่ได้มาระเหยแห้ง จะได้ของแข็งสีขาว ซึ่งก็คือ เกลือโซเดียมซัลเฟต (Na2SO4) ปฏิกิริยาที่ได้สามารถเขียนอธิบายได้ดังนี้

            H2SO4 (aq)  +  2NaOH (aq) -------> Na2SO4 (aq)  +  2H2O (l)

                       Na2SO4 (aq)    ระเหยแห้ง >  Na2SO4 (s)

จากปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบสทั้ง 2 ปฏิกิริยา เป็นตัวอย่างที่แสดงให้เห็นว่า เมื่อกรดและเบสทำปฏิกิริยากันจะเกิดเกลือ ซึ่งเกลือที่เกิดขึ้นอาจเป็นตะกอนไม่ละลายน้ำ หรือเกลือบางชนิดสามารถละลายน้ำได้ ต้องระเหยน้ำออกจึงจะกลายเป็นของแข็ง ขึ้นอยู่กับชนิดของกรวดและเบสตั้งต้นที่นำมาทำปฏิกิริยากัน

ในปฏิกิริยาระหว่างกรดและเบสนั้น เมื่อยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์เกิดการเปลี่ยนสี จนสังเกตเห็นว่ากรดและเบสทำปฏิกิริยากันพอดี จะพบว่า ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์เปลี่ยนเป็นสีเขียว ซึ่งในปฏิกิริยาระหว่างกรดซัลฟิวริกและแบเรียมไฮดรอกไซด์ เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไปในช่วงที่ไอออนเหลืออยู่น้อย หลอดไปจะหรี่ลงเรื่อย ๆ จะกระทั่งดับ กล่าวได้ว่า หากเกลือที่เกิดขึ้นไม่ละลายน้ำ จะสามารถใช้ความสว่างของหลอดไฟในการบอกภาวะที่กรดและเบสทำปฏิกิริยากันพอดี หรือสังเกตจากการเปลี่ยนสีของยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ก็ได้ แต่หากเกลือที่เกิดขึ้นเป็นเกลือที่ละลายน้ำได้ จะไม่สามารถบอกภาวะที่กรดและเบสทำปฏิกิริยากันพอดีได้โดยการสังเกตความสว่างของหลอดไฟ ทำได้เพียงติดตามการเปลี่ยนสีของยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์เท่านั้น

ปิตุพร  พิมพาเพชร