Arrhenius turşuları və əsasları haqqında nümunə suallar və müzakirələr
Turşular və qələvilər kimyada fundamental anlayışlardır. Turşuların və qələvilərin davranışını izah edən ən məşhur nəzəriyyələrdən biri Arrenius nəzəriyyəsidir. Arreniusa görə, turşu suda həll olduqda H⁺ (və ya H₃O⁺) ionları əmələ gətirən birləşmədir, qələvi isə suda həll olduqda OH⁻ ionları əmələ gətirən birləşmədir. Bu məqalədə Arrenius nəzəriyyəsinə əsasən turşular və qələvilərlə bağlı bir neçə nümunə məsələni və onların həll yollarını müzakirə edəcəyik.
Nümunə Sual 1
Sual:
0,1 M xlorid turşusu (HCl) məhlulu suda həll olunur. Məhluldakı H⁺ ionlarının konsentrasiyasını hesablayın.
Müzakirə:
Arrenius nəzəriyyəsinə görə, HCl suda həll olduqda H⁺ ionları əmələ gətirdiyinə görə turşudur. Suda HCl üçün ionlaşma tənliyi aşağıdakı kimidir:
\[ \text{HCl} \to \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
HCl-nin ilkin konsentrasiyası 0,1 M-dir. HCl sulu məhlulda tamamilə ionlaşan güclü bir turşu olduğundan, hər bir HCl molekulu bir H⁺ ionu və bir Cl⁻ ionu əmələ gətirəcək. Buna görə də, məhluldakı H⁺ ionlarının konsentrasiyası da HCl konsentrasiyasına bərabərdir, yəni:
\[ [\text{H}^+] = 0,1 \text{ M} \]
Beləliklə, 0,1 M HCl məhlulunda H⁺ ionlarının konsentrasiyası 0,1 M-dir.
Nümunə Sual 2
Sual:
0,01 M azot turşusu (HNO₃) məhlulunun pH-nı hesablayın.
Müzakirə:
HNO₃ suda tamamilə ionlaşan güclü bir turşudur, buna görə də HNO₃ üçün ionlaşma tənliyi aşağıdakı kimidir:
\[ \text{HNO}_3 \to \text{H}^+ + \text{NO}_3^- \]
Verilmiş HNO₃ konsentrasiyası 0,01 M-dir. HNO₃ güclü bir turşu olduğundan, HNO₃-un hər bir molekulu bir H⁺ ionu əmələ gətirəcək. Buna görə də, məhluldakı H⁺ ionlarının konsentrasiyası HNO₃ konsentrasiyasına bərabərdir, yəni:
\[ [\text{H}^+] = 0,01 \text{ M} \]
pH aşağıdakı düsturla hesablana bilər:
\[ \text{pH} = -\log [\text{H}^+] \]
H⁺ ionlarının konsentrasiyasını düstura daxil etməklə əldə edirik:
\[ \text{pH} = -\log (0,01) = -\log (10^{-2}) = 2 \]
Beləliklə, 0,01 M HNO₃ məhlulunun pH dəyəri 2-dir.
Nümunə Sual 3
Sual:
0,05 M NaOH məhlulunda OH⁻ ionlarının konsentrasiyasını təyin edin.
Müzakirə:
NaOH suda tamamilə ionlaşan güclü bir əsasdır, buna görə də NaOH üçün ionlaşma tənliyi aşağıdakı kimidir:
\[ \text{NaOH} \to \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
Verilən NaOH konsentrasiyası 0,05 M-dir. NaOH güclü bir əsas olduğundan, hər bir NaOH molekulu bir OH⁻ ionu əmələ gətirəcək. Buna görə də, məhluldakı OH⁻ ionlarının konsentrasiyası NaOH konsentrasiyası ilə eynidir, yəni:
\[ [\text{OH}^-] = 0,05 \text{ M} \]
Beləliklə, 0,05 M NaOH məhlulunda OH⁻ ionlarının konsentrasiyası 0,05 M-dir.
Nümunə Sual 4
Sual:
0,01 M KOH məhlulunun pH-nı hesablayın.
Müzakirə:
KOH suda tamamilə ionlaşan güclü bir əsasdır. Suda KOH üçün ionlaşma tənliyi aşağıdakı kimidir:
\[ \text{KOH} \to \text{K}^+ + \text{OH}^- \]
Verilən KOH konsentrasiyası 0,01 M-dir. KOH güclü bir əsas olduğundan, hər KOH molekulu bir OH⁻ ionu istehsal edəcək. Buna görə də, məhluldakı OH⁻ ionlarının konsentrasiyası KOH konsentrasiyasına bərabərdir, yəni:
\[ [\text{OH}^-] = 0,01 \text{ M} \]
pH, məhluldakı H⁺ ionlarının konsentrasiyasının ölçüsüdür. Su ionu hasili (Kw) ilə verilən pH, H⁺ ionları və OH⁻ ionları arasındakı əlaqədən istifadə edə bilərik:
\[ \text{Kw} = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1 \times 10^{-14} \]
[OH⁻]-ın dəyərini bilərək, [H⁺]-ı hesablaya bilərik:
\[ [\text{H}^+] = \frac{\text{Kw}}{[\text{OH}^-]} = \frac{1 \times 10^{-14}}{0,01} = 1 \times 10^{-12} \text{ M} \]
pH aşağıdakı düsturla hesablana bilər:
\[ \text{pH} = -\log [\text{H}^+] \]
H⁺ ionlarının konsentrasiyasını düstura daxil etməklə əldə edirik:
\[ \text{pH} = -\log (1 \times 10^{-12}) = 12 \]
Beləliklə, 0,01 M KOH məhlulunun pH dəyəri 12-dir.
Nümunə Sual 5
Sual:
Məhlulun pH dəyəri = 3-dür. Məhluldakı H⁺ ionlarının konsentrasiyasını hesablayın.
Müzakirə:
pH, məhluldakı H⁺ ionlarının konsentrasiyasının ölçüsüdür və aşağıdakı düsturla ifadə edilə bilər:
\[ \text{pH} = -\log [\text{H}^+] \]
H⁺ ionlarının konsentrasiyasını hesablamaq üçün düsturu aşağıdakı kimi dəyişirik:
\[ [\text{H}^+] = 10^{-\text{pH}} \]
Verilmiş pH dəyərlərini daxil etməklə əldə edirik:
\[ [\text{H}^+] = 10^{-3} = 0,001 \text{ M} \]
Beləliklə, pH = 3 olan məhluldakı H⁺ ionlarının konsentrasiyası 0,001 M-dir.
Nümunə Sual 6
Sual:
NH₄OH məhlulunun konsentrasiyası 0,1 M-dir. NH₄OH üçün Kb dəyəri 1,8 x 10⁻⁵ olarsa, məhlulun pH-nı hesablayın.
Müzakirə:
NH₄OH suda tamamilə ionlaşmayan zəif bir əsasdır. Suda NH₄OH üçün ionlaşma tənliyi aşağıdakı kimidir:
\[ \text{NH}_4\text{OH} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
NH₄OH-un ionlaşması üçün tarazlıq sabiti Kb adlanır və aşağıdakı kimi verilir:
\[ K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_4\text{OH}} \]
NH₄OH zəif bir əsas olduğundan, OH⁻ ionlarının konsentrasiyasını hesablamaq üçün Kb istifadə edirik. \(x\) ionlaşmış NH₄OH konsentrasiyası olduğunu fərz etsək, ionlaşma tənliyi aşağıdakı kimi olur:
\[ K_b = \frac{x^2}{0,1 – x} \approx \frac{x^2}{0,1} \]
Kb-ın dəyəri çox kiçik olduğundan, \(0,1 – x \təqribən 0,1\) fərz edirik:
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,1} \]
\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-6} \]
\[ x = \sqrt{1,8 \times 10^{-6}} \]
\[ x \təxminən 1,34 \times 10^{-3} \text{ M} \]
Beləliklə, OH⁻ ionlarının konsentrasiyası \(1,34 \times 10^{-3} \text{ M}\)-dir.
Bu konsentrasiyadan Kw istifadə edərək H⁺ ionlarının konsentrasiyasını hesablaya bilərik:
\[ [\text{H}^+] = \frac{1 \times 10^{-14}}{1,34 \times 10^{-3}} \]
\[ [\text{H}^+] = 7,46 \times 10^{-12} \text{ M} \]
pH:
\[ \text{pH} = -\log (7,46 \times 10^{-12}) \]
\[ \text{pH} \təxminən 11,13 \]
Beləliklə, 0,1 M NH₄OH məhlulunun pH dəyəri təxminən 11,13-dür.
Nəticə
Arrenius nəzəriyyəsi turşuların və qələvilərin məhluldakı davranışlarını anlamaq üçün dəyərli bir təməl təmin edir. Bu müzakirədə, bu anlayışların H⁺ və OH⁻ ionlarının konsentrasiyalarını və müxtəlif məhlulların pH-nı hesablamaq üçün necə istifadə edilə biləcəyini göstərən bir neçə nümunə məsələyə baxdıq. Bu nəzəriyyəni anlamaq, orta məktəb və ya ali təhsil səviyyəsində kimya sahəsində karyera quran hər kəs üçün vacibdir.
