8. สมดุลของกรด เบส ในน้ำทะเล
โมเลกุลของน้ำสามารถแตกตัวเป็นไฮโดรเจนไอออน และไฮดรอกไซด์ไอออน ในน้ำบริสุทธิ์ปริมาณของไอออนทั้งสองนี้จะเท่ากัน กรณีที่ไอออนทั้งสองนี้ไม่สมดุลจะทำให้น้ำมีภาวะเป็นกรดหรือเบส กรดหมายถึงสารที่ปลดปล่อย ไฮโดรเจนไอออนในสารละลาย ส่วนเบสหมายถึงสารที่รวมตัวกับไฮโดรเจนไอออน สารละลายที่มีคุณสมบัติเป็นเบสบางครั้งอาจเรียกว่า สารละลายอัลคาไลน์
ค่าความเป็นกรดหรือความเป็นอัลคาไลน์จะวัดในรูปของ pH scale ซึ่งหมายถึงวัดความเข้มข้นหรือปริมาณของ ไฮโดรเจนไอออนในสารละลายนั้น ๆ ไฮโดรเจนไอออนส่วนที่เกินออกมาจะทำให้สารละลายนั้นมีคุณสมบัติเป็นกรด ส่วนสารละลายที่มีคุณสมบัติเป็นเบสจะมีไฮดรอกไซด์ไอออนส่วนที่เกินออกมา ภาพที่ 5.6 แสดง pH scale และค่าพีเอชของสารละลายบางชนิด สเกลนี้เป็นลอการิทึมสเกลซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนแปลงหนึ่งหน่วยพีเอช แสดงการเปลี่ยนแปลง 10 เท่าของปริมาณไฮโดรเจนไอออน ดังนั้นพีเอชของผงซักฟอกจะมีความเป็นด่างมากกว่าน้ำทะเลหนึ่งพันเท่า และกาแฟดำมีความเป็นกรดมากกว่ากว่าน้ำบริสุทธิ์ 100 เท่า น้ำบริสุทธิ์ซึ่งมีพีเอชเท่ากับ 7 ถือเป็นค่ามาตรฐานในการวัดความเป็นกรด หรือด่าง ถ้าค่าพีเอชมากกว่า 7 จะถือว่าสารละลายนั้นเป็นด่าง แต่ถ้ามีพีเอชน้อยกว่า 7 จะถือว่าสารละลายนั้นมีคุณสมบัติเป็นด่าง
ค่าความเป็นกรดหรือความเป็นอัลคาไลน์จะวัดในรูปของ pH scale ซึ่งหมายถึงวัดความเข้มข้นหรือปริมาณของ ไฮโดรเจนไอออนในสารละลายนั้น ๆ ไฮโดรเจนไอออนส่วนที่เกินออกมาจะทำให้สารละลายนั้นมีคุณสมบัติเป็นกรด ส่วนสารละลายที่มีคุณสมบัติเป็นเบสจะมีไฮดรอกไซด์ไอออนส่วนที่เกินออกมา ภาพที่ 5.6 แสดง pH scale และค่าพีเอชของสารละลายบางชนิด สเกลนี้เป็นลอการิทึมสเกลซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนแปลงหนึ่งหน่วยพีเอช แสดงการเปลี่ยนแปลง 10 เท่าของปริมาณไฮโดรเจนไอออน ดังนั้นพีเอชของผงซักฟอกจะมีความเป็นด่างมากกว่าน้ำทะเลหนึ่งพันเท่า และกาแฟดำมีความเป็นกรดมากกว่ากว่าน้ำบริสุทธิ์ 100 เท่า น้ำบริสุทธิ์ซึ่งมีพีเอชเท่ากับ 7 ถือเป็นค่ามาตรฐานในการวัดความเป็นกรด หรือด่าง ถ้าค่าพีเอชมากกว่า 7 จะถือว่าสารละลายนั้นเป็นด่าง แต่ถ้ามีพีเอชน้อยกว่า 7 จะถือว่าสารละลายนั้นมีคุณสมบัติเป็นด่าง
ภาพที่ 5.6 pH scale
ที่มา Garrison (2007)
น้ำทะเลปกติจะมีคุณสมบัติเป็นด่างเล็กน้อย pH โดยเฉลี่ยประมาณ 7.8 เป็นที่น่าสงสัยว่าในน้ำทะเลซึ่งมีคาร์บอนไดออกไซด์มาก ซึ่งเมื่อมันละลายน้ำก็จะอยู่ในรูปของกรดคาร์บอนิคแล้วเหตุใดน้ำทะเลจึงไม่มีฤทธิ์เป็นกรด แต่ในความเป็นจริงแล้วเมื่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ละลายน้ำ มันจะอยู่ได้หลายรูปแบบด้วยกัน คืออาจอยู่ในรูปของกรดคาร์บอนิค กรดคาร์บอนิคอาจแตกตัวเป็นไฮโดรเจนไอออน, ไบคาร์บอเนตไอออน และคาร์บอเนตไอออน ปฏิกิริยาดังกล่าวแสดงไว้ดังภาพที่ 5.7
ภาพที่ 5.7 สมดุลของกรด เบสในน้ำทะเล
ที่มา Garrison (2007)
ถ้าค่า pH ของน้ำทะเลลดลงคือมีความเป็นกรดมากขึ้น จะเกิดปฏิกริยาไปทางซ้ายมากขึ้นเพื่อปรับ pH ให้เพิ่มขึ้นโดยการ ทำให้ไฮโดรเจนไอออนลดลง แต่ถ้าน้ำทะเลมีค่า pH มากขึ้นคือมีความเป็นเบสมากขึ้นปฏิกริยานี้จะมีทิศทางไปทางขวาเพิ่มมากขึ้นเพื่อปรับ pH ให้ลดลง ลักษณะดังกล่าวคือการมีคุณสมบัติเป็น buffer นั่นเอง ซึ่งจะพบได้ในน้ำทะเลเท่านั้น
ถึงแม้ว่าน้ำทะเลโดยเฉลี่ยแล้วจะมีคุณสมบัติที่เป็นเบสเล็กน้อย แต่เมื่อพิจารณาตามระดับความลึกแล้วจะพบว่าค่า pH โดยเฉลี่ยจะไม่เท่ากัน ที่บริเวณผิวหน้าน้ำซึ่งมีปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์น้อยเนื่องมาจาก ต้องใช้ไปในขบวนการสังเคราะห์แสงของพืช และบริเวณผิวหน้าน้ำที่มีอุณหภูมิสูงเมื่อเทียบกับมวลน้ำที่อยู่ด้านล่างความสามารถในการละลายน้ำของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะลดลง ดังนั้นที่บริเวณผิวหน้าน้ำซึ่งมีอุณหภูมิสูงค่า pH จะมีค่าประมาณ 8.5
ที่ความลึกระดับปานกลาง (middle depth) และที่ความลึกมาก ๆ ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำจะมากขึ้น เนื่องมาจากจะได้รับก๊าซดังกล่าวเพิ่มขึ้นผลผลิตจากการหายใจของสัตว์ทะเลและแบคทีเรีย นอกจากนี้อุณหภูมิของมวลน้ำทางด้านล่างจะค่อนข้างต่ำและมีความดันสูง ทำให้น้ำทะเลในระดับดังกล่าวมีค่า pH ลดลง และจะมีค่าความเป็นกรดมากขึ้นตามระดับความลึก (ภาพที่ 5.8) ที่ระดับความลึกต่ำกว่า 4,500 เมตร(15,000 ฟุต) pH จะมีค่าประมาณ 7.5 ที่บริเวณพื้นท้องมหาสมุทรซึ่งมีความลึกมาก pH อาจลดลงถึง 7 เนื่องจากแบคทีเรียต้องอาศัยออกซิเจน ในการย่อยสลายสารอินทรีย์บริเวณพื้นมหาสมุทร
ภาพที่ 5.8 การเปลี่ยนแปลงค่าพีเอชในน้ำทะเลตามระดับความลึก
ที่มา Garrison (2007)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น