Ceisteanna samplacha agus plé ar aigéid laga agus bunanna laga
Pendahuuan
Is dhá choincheap bhunúsacha sa cheimic iad aigéid agus bunanna atá ríthábhachtach a thuiscint. Tá róil ríthábhachtacha ag aigéid laga agus bunanna laga i réimse imoibrithe ceimiceacha, i suíomhanna saotharlainne agus sa saol laethúil araon. Clúdóidh an t-alt seo fadhbanna samplacha agus plé mionsonraithe ar aigéid laga agus bunanna laga.
Tuiscint a fháil ar Aigéid Laga agus Bunanna Laga
Aigéad Lag
Is aigéad é aigéad lag nach ndíscaoileann go hiomlán i dtuaslagán uiscí. Ciallaíonn sé seo, i dtuaslagán aigéid lag, nach ndíscaoileann ach cuid bheag de na móilíní aigéid ina n-ian hidrigine (\(\text{H}^+\)) agus an t-ainian comhchuingeach (\(\text{A}^-\)). Sampla coitianta d'aigéad lag is ea aigéad aicéiteach (\(\text{CH}_3\text{COOH}\)).
Bonn Lag
Is bonn lag é bonn nach ndíscaoileann go hiomlán i dtuaslagán uiscí. Ní dhíscaoileann bunanna laga ach beagán ina n-ian hiodrocsaíde (OH-) agus ina gcaitiain chomhchuingeacha. Sampla coitianta de bhonn lag is ea amóinia (NH3).
Foirmlí Ceimiceacha Bunúsacha le haghaidh Aigéid Laga agus Bunanna Laga
Aigéad Lag
Is féidir imoibriú díscaoilte aigéid lag in uisce a chur in iúl leis an gcothromóid seo a leanas:
\[
\text{HA} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{A}^-
\]
le HA mar aigéad lag agus A- mar an anian comhchuingeach.
Úsáidtear tairiseach díthiomsúcháin aigéid (\(K_a\)) chun neart aigéid laga a chur síos:
\[
K_a = \frac{[\text{H}^+][\text{A}^-]}{[\text{HA}]}
\]
Bonn Lag
Is féidir imoibriú díscaoilte bonn lag in uisce a chur in iúl mar:
\[
\text{B} + \text{H}_2\text{O} \text{leftharpoons \text{BH}^+ + \text{OH}^-
\]
le \(\text{B}\) mar bhonn lag agus \(\text{BH}^+\) mar an catóin chomhchuingeach.
Úsáidtear tairiseach díthiomsúcháin an bhoinn (\(K_b\)) chun neart bonn lag a chur síos:
\[
K_b = \frac{[\text{BH}^+][\text{OH}^-]}{[\text{B}]}
\]
Ceisteanna Samplacha agus Plé
Ceist Shamplach 1: Aigéad Lag
Ceist: Ríomh pH tuaslagáin 0.1 M d'aigéad aicéiteach (CH3 COOH)) má tá K an aigéid aicéitigh 1.8 x 10-5.
Plé:
1. Scríobh an chothromóid díthiomsúcháin:
\[
\text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+
\]
2. Faigh amach an tiúchan tosaigh agus an t-athrú tiúchain sa tábla ICE (Tosaigh, Athrú, Cothromaíocht).
| | \(\téacs{CH}_3\téacs{COOH}\) | \(\téacs{CH}_3\téacs{COO}^-\) | \(\téacs{H}^+\) |
|——-|——————————-|————————-|———————–|
| Tosaigh | 0.1 M | 0 | 0 |
| Athraigh | -x | +x | +x |
| Cothromaíocht | 0.1 – x | x | x |
3. Déan nasc idir \(K_a\) agus an tiúchan ag cothromaíocht:
\[
K_a = \frac{[H^+][CH_3COO^-]}{[CH_3COOH]} = \frac{x \cdot x}{0.1 – x}
\]
Ós rud é go bhfuil \(K_a\) beag, is minic a bhíonn an toimhde \(x \ll 0.1\) bailí:
\[
K_a \approx \frac{x^2}{0.1}
\]
\[
1.8 × 10^{-5} = \frac{x^2}{0.1}
\]
\[
x^2 = 1.8 × 10^{-6}
\]
\[
x = 1.34 × 10⁻³
\]
4. Ríomh an pH:
\[
pH = -log[H+] = -log(1.34 × 10-3) = 2.87
\]
Ceist Shamplach 2: Bunáiteanna Laga
Ceist: Ríomh an pOH de thuaslagán amóinia 0.05 M (NH3) má tá Kb an amóinia ionann agus 1.8 × 10-5.
Plé:
1. Scríobh an chothromóid díthiomsúcháin:
\[
\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \text{leftharpoons \text{NH}_4^+ + \text{OH}^-
\]
2. Faigh amach an tiúchan tosaigh agus an t-athrú tiúchana sa tábla ICE:
| | \(\téacs{NH}_3\) | \(\téacs{NH}_4^+\) | \(\téacs{OH}^-\) |
|——-|——————–|——————-|———————|
| Tosaigh | 0.05 M | 0 | 0 |
| Athraigh | -x | +x | +x |
| Cothromaíocht | 0.05 – x | x | x |
3. Déan nasc idir \(K_b\) agus an tiúchan ag cothromaíocht:
\[
K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_3]} = \frac{x \cdot x}{0.05 – x}
\]
Ag glacadh leis go bhfuil (x ≤ 0.05):
\[
K_b \approx \frac{x^2}{0.05}
\]
\[
1.8 × 10^{-5} = \frac{x^2}{0.05}
\]
\[
x^2 = 9 × 10^{-7}
\]
\[
x = 3 × 10⁻³
\]
4. Ríomh an pOH:
\[
pOH = -log[OH-] = -log(3 x 10-4) = 3.52
\]
5. Tiontaigh go pH más gá:
\[
pH = 14 – pOH = 14 – 3.52 = 10.48
\]
Conclúid
Tá sé an-chabhrach tuiscint a fháil ar aigéid laga agus ar bhunanna laga trí fhadhbanna samplacha chun a n-iompar ceimiceach i dtuaslagán a thuar. Trí thuiscint a fháil ar choincheapa \(K_a\) agus \(K_b\) agus conas tiúchan ian a thiontú go pH nó pOH, is féidir linn anailís a dhéanamh ar réimse leathan tuaslagán i gcomhthéacsanna acadúla agus tionsclaíocha araon. Lean ort ag cleachtadh le fadhbanna éagsúla chun do thuiscint agus do scileanna san anailís cheimiceach a dhoimhniú.
