Ceisteanna Samplacha agus Plé ar Aigéid agus Bunanna Arrhenius
Is coincheapa bunúsacha sa cheimic iad aigéid agus bunanna. Ceann de na teoiricí is cáiliúla chun iompar aigéid agus bunanna a mhíniú ná teoiric Arrhenius. De réir Arrhenius, is comhdhúil é aigéad a tháirgeann iain H⁺ (nó H₃O⁺) nuair a thuaslagtar in uisce é, agus is comhdhúil é bonn a tháirgeann iain OH⁻ nuair a thuaslagtar in uisce é. San alt seo, pléifimid roinnt fadhbanna samplacha maidir le haigéid agus bunanna de réir theoiric Arrhenius, mar aon lena réitigh.
Ceist Shamplach 1
Ceist:
Déantar tuaslagán aigéad hidreaclórach (HCl) 0,1 M a thuaslagadh in uisce. Ríomh tiúchan na n-ian H⁺ sa tuaslagán.
Plé:
De réir theoiric Arrhenius, is aigéad é HCl toisc go dtáirgeann sé iain H⁺ nuair a thuaslagtar in uisce é. Seo a leanas cothromóid ianúcháin HCl in uisce:
[ \text{HCl} \to \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
Is é 0,1 M tiúchan tosaigh HCl. Ós rud é gur aigéad láidir é HCl a ianaíonn go hiomlán i dtuaslagán uiscí, táirgeann gach móilín HCl ian H⁺ amháin agus ian Cl⁻ amháin. Dá bhrí sin, tá tiúchan na n-ian H⁺ sa tuaslagán cothrom le tiúchan HCl freisin, eadhon:
\[ [\téacs{H}^+] = 0,1 \téacs{M} \]
Mar sin, is é 0,1 M tiúchan na n-ian H⁺ i dtuaslagán HCl 0,1 M.
Ceist Shamplach 2
Ceist:
Ríomh pH tuaslagáin d'aigéad nítreach 0,01 M (HNO₃).
Plé:
Is aigéad láidir é HNO₃ a ianaíonn go hiomlán in uisce, mar sin seo a leanas cothromóid ianúcháin HNO₃:
\[ \text{HNO}_3 \to \text{H}^+ + \text{NO}_3^- \]
Is é 0,01 M an tiúchan HNO₃ atá tugtha. Ós rud é gur aigéad láidir é HNO₃, táirgeann gach móilín HNO₃ ian H⁺ amháin. Dá bhrí sin, tá tiúchan na n-ian H⁺ sa tuaslagán cothrom le tiúchan HNO₃, eadhon:
\[ [\téacs{H}^+] = 0,01 \téacs{M} \]
Is féidir pH a ríomh ag baint úsáide as an bhfoirmle:
[pH = -log [H+]
Trí thiúchan na n-ian H⁺ a chur isteach sa fhoirmle, faighimid:
[pH = -log (0,01) = -log (10-2) = 2]
Mar sin, is é 2 pH tuaslagáin 0,01 M HNO₃.
Ceist Shamplach 3
Ceist:
Faigh amach tiúchan na n-ian OH⁻ i dtuaslagán 0,05 M NaOH.
Plé:
Is bonn láidir é NaOH a ianaíonn go hiomlán in uisce, mar sin seo a leanas cothromóid ianúcháin NaOH:
\[ \text{NaOH} \go \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
Is é 0,05 M an tiúchan NaOH a thugtar. Ós rud é gur bonn láidir é NaOH, táirgeoidh gach móilín NaOH ian OH⁻ amháin. Dá bhrí sin, tá tiúchan na n-ian OH⁻ sa tuaslagán cothrom le tiúchan NaOH, eadhon:
\[ [\text{OH}^-] = 0,05 \text{ M} \]
Mar sin, is é 0,05 M tiúchan na n-ian OH⁻ i dtuaslagán NaOH 0,05 M.
Ceist Shamplach 4
Ceist:
Ríomh pH tuaslagáin KOH 0,01 M.
Plé:
Is bonn láidir é KOH a ianaíonn go hiomlán in uisce. Seo a leanas cothromóid ianúcháin KOH in uisce:
\[ \text{KOH} \to \text{K}^+ + \text{OH}^- \]
Is é 0,01 M an tiúchan KOH tugtha. Ós rud é gur bonn láidir é KOH, táirgeann gach móilín KOH ian OH⁻ amháin. Dá bhrí sin, tá tiúchan na n-ian OH⁻ sa tuaslagán cothrom le tiúchan KOH, eadhon:
\[ [\text{OH}^-] = 0,01 \text{ M} \]
Is tomhas é pH ar thiúchan na n-ian H⁺ i dtuaslagán. Is féidir linn an gaol idir pH, iain H⁺, agus iain OH⁻ a thugtar leis an táirge ian uisce (Kw) a úsáid:
[Kw = [H+][OH-] = 1 × 10-14]
Agus luach [OH⁻ ar eolas againn, is féidir linn [H⁺] a ríomh:
\[ [\text{H}^+] = \frac{\text{Kw}}{[\text{OH}^-]} = \frac{1 × 10^{-14}}{0,01} = 1 × 10^{-12} \text{M} \]
Is féidir pH a ríomh ag baint úsáide as an bhfoirmle:
[pH = -log [H+]
Trí thiúchan na n-ian H⁺ a chur isteach sa fhoirmle, faighimid:
[pH = -log (1 x 10-12) = 12]
Mar sin, is é 12 pH tuaslagáin KOH 0,01 M.
Ceist Shamplach 5
Ceist:
Tá pH = 3 ag tuaslagán. Ríomh tiúchan na n-ian H⁺ sa tuaslagán.
Plé:
Is tomhas é pH ar thiúchan na n-ian H⁺ i dtuaslagán agus is féidir é a chur in iúl leis an bhfoirmle:
[pH = -log [H+]
Chun tiúchan na n-ian H⁺ a ríomh, athraímid an fhoirmle go:
\[ [\text{H}^+] = 10^{-\text{pH}} \]
Trí na luachanna pH tugtha a phlugáil isteach, faighimid:
\[ [\téacs{H}^+] = 10^{-3} = 0,001 \téacs{M} \]
Mar sin, is é 0,001 M tiúchan na n-ian H⁺ i dtuaslagán le pH = 3.
Ceist Shamplach 6
Ceist:
Tá tiúchan 0,1 M sa tuaslagán NH₄OH. Ríomh pH an tuaslagáin má tá luach Kb NH₄OH ionann agus 1,8 x 10⁻⁵.
Plé:
Is bonn lag é NH₄OH nach n-ianaíonn go hiomlán in uisce. Seo a leanas cothromóid ianúcháin NH₄OH in uisce:
\[ \text{NH}_4\text{OH} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
Tugtar Kb ar an tairiseach cothromaíochta le haghaidh ianúcháin NH₄OH agus tugtar é mar seo a leanas:
\[ K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_4\text{OH}} \]
Ós rud é gur bonn lag é NH₄OH, úsáidimid Kb chun tiúchan na n-ian OH⁻ a ríomh. Ag glacadh leis gurb é \(x\) tiúchan an NH₄OH ianaithe, seo a leanas an chothromóid ianúcháin:
[K_b = \frac{x^2}{0,1 – x} \approx \frac{x^2}{0,1} \]
Ós rud é go bhfuil luach Kb an-bheag, glacaimid leis go bhfuil \(0,1 – x \approx 0,1\):
[1,8 × 10⁻⁴ = x²/0,1]
[x^2 = 1,8 × 10^{-6}]
[x = \sqrt{1,8 \times 10^{-6}}]
[x thart ar 1,34 × 10⁻³ M]
Mar sin, is é tiúchan na n-ian OH⁻ ná 1,34 × 10⁻⁻ M.
Ón tiúchan seo, is féidir linn tiúchan na n-ian H⁺ a ríomh ag baint úsáide as Kw:
\[ [\text{H}^+] = \frac{1 \times 10^{-14}}{1,34 \times 10^{-3}} \]
\[ [\téacs{H}^+] = 7,46 \times 10^{-12} \téacs{M} \]
pH:
[pH = -log (7,46 × 10-12)]
pH thart ar 11,13
Mar sin, is é pH tuaslagáin NH₄OH 0,1 M ná thart ar 11,13.
Conclúid
Soláthraíonn teoiric Arrhenius bunús luachmhar chun tuiscint a fháil ar an gcaoi a n-iompraíonn aigéid agus bunanna i dtuaslagán. Sa phlé seo, bhreathnaíomar ar roinnt fadhbanna samplacha a léiríonn conas is féidir na coincheapa seo a úsáid chun tiúchan na n-ian H⁺ agus OH⁻ agus pH tuaslagán éagsúil a ríomh. Tá sé riachtanach d’aon duine atá ag leanúint gairme sa cheimic, bíodh sé ar leibhéal na hardoideachais nó na hardteistiméireachta, an teoiric seo a thuiscint.
