กรด (Acid) เป็นสสารซึ่งทำปฏิกิริยากับเบส โดยทั่วไป กรดสามารถระบุได้ด้วยรสเปรี้ยว สมบัติทำปฏิกิริยากับโลหะอย่าง Ca และเบสอย่าง Na2CO3 กรดที่ละลายน้ำมี pH น้อยกว่า 7 โดยที่กรดจะแรงขึ้นตามค่า pH ที่ลดลง และเปลี่ยนกระดาษลิตมัสสีน้ำเงินเป็นแดง
กรดสามารถเป็นได้ทั้งสารละลาย ของเหลวหรือของแข็ง สำหรับแก๊ส อย่างเช่น HCl ก็เป็นกรดได้เช่นกัน กรดแรงและกรดอ่อนเข้มข้นบางตัวมีฤทธิ์กัดกร่อน แต่มีข้อยกเว้น เช่น Cl กรดส่วนมากที่พบในชีวิตประจำวันเป็นสารละลายในน้ำ หรือสามารถละลายได้ในน้ำ สาเหตุที่ pH ของกรดน้อยกว่า 7 นั้น เป็นเพราะความเข้มข้นของ H30+ มากกว่า 10-7 mol/dm3 เนื่องจาก pH นิยามเป็นลอการิทึมลบของความเข้มข้นของ H30+ ดังนั้น กรดจึงมี pH น้อยกว่า 7 ตามนิยามเบรินสเตด-ลาวรี สารประกอบใดซึ่งสามารถให้โปรตอนง่ายสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นกรด
ในทางเคมี นิยามกรดลิวอิสเป็นนิยามที่พบมากที่สุด กรดลิวอิสเป็นตัวรับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว ตัวอย่างกรดลิวอิส รวมไปถึงไอออนลบโลหะทั้งหมด และโมเลกุลอิเล็กตรอนน้อย เช่น BF และ AlCl3 H3O+เป็นกรดตามทั้งสามนิยามข้างต้น ที่น่าสนใจคือ แม้แอลกอฮอล์และเอมีนสามารถเป็นกรดเบรินเสตด-ลาวรีได้ทั้งสองยังทำหน้าที่เป็นเบสลิวอิสได้ เนื่องจากอะตอมออกซิเจนและไนโตรเจนมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว
สมบัติของกรด
กรดมีสมบัติกัดกร่อนโลหะ หินปูน หรือเนื้อเยื่อของร่างกาย
กรดทุกชนิดนำไฟฟ้าได้ดี
กรดหลายชนิดมีรสเปรี้ยว แต่บางชนิดก็ไม่มีรสเปรี้ยว
กรดทำปฏิกิริยากับเบส จะสะเทินและได้น้ำกับเกลือ
การแตกตัวของไอออน
ในสารละลายกรดทุกชนิด จะมีไอออนที่เหมือนกันอยู่ส่วนหนึ่งคือ H+ เมื่อรวมกับน้ำจะได้เป็น H3O+ ตัวอย่างเช่น กรดไฮโดรคลอริก (HCl) ซึ่งเกิดจากสารประกอบ HCl ละลายในน้ำ โมเลกุลของ HCl และน้ำต่างก็เป็นโมเลกุลมีขั้ว จึงเกิดแรงดึงดูดระหว่างขั้วของ HCl กับน้ำ โดยที่โปรตรอน (H) ของ HCl ถูกดึงดูดโดยโมเลกุลของน้ำเกิดเป็นไฮโดรเนียมไอออนดังสมการ
H+ + H2O → H3O+
ในบางครั้งเขียนแทน H3O+ ด้วย H+ โดยเป็นที่เข้าใจว่า H+ นั้นจะอยู่รวมกับโมเลกุลของน้ำในรูป H3O+ เสมอ
ไฮโดรเนียมไอออนในน้ำไม่ได้อยู่เป็นไอออนเดียว แต่จะมีน้ำหลายโมเลกุลมาล้อมรอบด้วย อาจอยู่ในรูปของ H5O2+, H7O3+, H9O4+ เป็นต้น ส่วนไอออนลบที่เหลือจากการแตกตัวก็จะมีน้ำมาล้อมรอบเช่นกัน หรืออาจทำปฏิกิริยากับสารอื่นที่ละลายปนอยู่ด้วยกัน
ตัวอย่าง สมการเคมีแสดงการแตกตัวของไอออนของกรดในน้ำ
ประเภทของกรด
กรดแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ
1. กรดอินทรีย์ เป็นกรดที่ได้จากธรรมชาติ เกิดขึ้นจากสิ่งมีชีวิต เช่น กรดน้ำส้ม (กรดน้ำส้ม) กรดซิตริก (กรดมะนาว) กรดแอสคอร์บิก (วิตามินซี) กรดอะมิโน ฯลฯ
2. กรดอนินทรีย์ เป็นกรดที่ได้จากแร่ธาตุ บางครั้งเรียกว่ากรดแร่ เช่น กรดซัลฟิวริก (กรดกำมะถัน) กรดไฮโดรคลอริก (กรดเกลือ) กรดไนตริก (กรดดินประสิว) ฯลฯ
เอกสารเพิ่มเติมเกี่ยวกับกรดอินทรีย์คลิกที่นี่
หรืออาจแบ่งตามความสามารถในการแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน มี 2 ชนิดคือ กรดแก่และกรดอ่อน
1. กรดแก่ กรดกลุ่มนี้มีค่า pKa (pKa=-logKa) น้อยกว่า 1.74 เช่น กรดไฮโดรคลอริก กรดไนตริก กรดซัลฟิวริก ฯลฯ
กรดแก่ยิ่งยวด เป็นกรดแก่เช่นกัน แต่สามารถแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออนมากกว่ากรดซัลฟิวริกเข้มข้น 100% จึงมีค่า pH น้อยกว่า 0 เช่น กรดฟลูออโรแอนติมอนิก
2. กรดอ่อน กรดกลุ่มนี้มีค่า pKa ไม่น้อยกว่า 1.74 แต่ก็ไม่ถึงกับเป็นกลาง เช่น กรดน้ำส้ม กรดคาร์บอนิก กรดไฮโดรซัลฟิวริก ฯลฯ
การแตกตัวของกรดแก่
กรดแก่เป็นอิเล็กโทรไลต์แก่แตกตัวเป็นไอออนได้สมบูรณ์ ถ้าทราบความเข้มข้นของกรดแก่ จะสามารถบอกความเข้มข้นของ H3O+ ในสารละลายได้ ซึ่งกรดแก่ เช่น HCl HBr HI HNO3 HClO4 เป็นต้น
การแตกตัวของกรดอ่อน
กรดแก่เป็นอิเล็กโทรไลต์อ่อน แตกตัวเป็นไอออนได้เพียงบางส่วนและยังมีโมเลกุลของกรดละลายอยู่ด้วยในสารละลาย ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงที่ผันกลับได้ ณ ภาวะสมดุลจึงมีทั้งโมเลกุลของกรดอ่อนกับไอออนที่เกิดจากการแตกตัว ดังสมการ
HA(aq) + H2O(l) 
H3O+(aq) + A–(aq)
การแตกตัวของกรดอ่อนนั้นสามารถคำนวณหาค่าคงที่การแตกตัวของกรด (Ka) ได้ ซึ่ง Ka ของกรดบางชนิดที่อุณหภูมิ 298 K แสดงดังตาราง
Ka ของกรดบางชนิดที่อุณหภูมิ 298 K
|
Acid |
Molecular formula |
Ka |
| Ethanoic acid | CH3COOH |
1.8*10-5 |
| Methanoic acid | HCOOH |
1.8*10-4 |
| Hydrogen cyanide | HCN |
4.8*10-10 |
| Hydrofluoric acid | HF |
6.8*10-4 |
| Cholorethanoic acid | CH2ClCOOH |
1.4*10-3 |
ที่มา: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์. ภาควิชาเคมี. เคมีทั่วไป เล่ม 1. พิมพ์ครั้งที่ 12. กรุงเทพฯ: สำนักพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2555, หน้า 220
กรดในชีวิตประจำวัน
สารละลายที่มีคุณสมบัติเป็นกรดที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น
– น้ำอัดลม ประกอบด้วยกรดคาร์บอนิก
– น้ำส้มและน้ำผลไม้ที่มีรสเปรี้ยวประกอบด้วยกรดซิตริกซึ่งมีอยู่ในส้ม มะนาว ส้มโอ
– ใช้ในการปรุงแต่งรสอาหาร เช่น กรดแอซีติก ซึ่งมีในน้ำส้มสายชู เป็นต้น
– ใช้ในสารทำความสะอาดพื้นบ้าน เช่น กรดไฮโดรคลอริก เป็นต้น
