Sampla de Cheisteanna Plé maidir le Hiodrolú Salainn
Is feiniméan ceimiceach é hidrealú salainn ina mbíonn imoibriú salainn le huisce, rud a tháirgeann aigéad nó bonn mar fhotháirge. Is minic a bhíonn an próiseas seo ina ábhar tábhachtach i gceachtanna ceimice toisc gur féidir le tuiscint ar hidrealú salainn léargas bunúsach a thabhairt ar airíonna tuaslagán agus cabhrú le pH tuaslagán a chinneadh. San alt seo, pléifimid roinnt fadhbanna samplacha agus a réitigh a bhaineann le hidrealú salainn.
Coincheapa Bunúsacha maidir le Hiodrolú Salainn
Tarlaíonn hidrealú salainn nuair a dhíscaoileann salann in uisce agus nuair a imoibríonn a iain le móilíní uisce chun aigéad nó bonn a tháirgeadh. Ní hidrealóidh gach salann in uisce; tá cuid acu neodrach, rud a chiallaíonn nach n-athraíonn siad pH an tuaslagáin. Mar sin féin, is féidir le roinnt salann tuaslagáin aigéadacha nó bunúsacha a tháirgeadh, ag brath ar fhoinse an aigéid agus an bhoinn a chruthaigh an salann.
Chun an mheicníocht seo a thuiscint, tá sé tábhachtach a fhios go bhfuil:
– De ghnáth ní dhéantar hidrealú ar shalainn aigéid láidre agus bunanna láidre (amhail NaCl) agus fanann an tuaslagán neodrach.
– De ghnáth, bíonn tuaslagáin bhunúsacha mar thoradh ar shalainn aigéid laga agus bunanna láidre (amhail CH3COONa).
– De ghnáth, bíonn tuaslagáin aigéadacha mar thoradh ar shalainn aigéid láidre agus bunanna laga (amhail NH4Cl).
– Is féidir le salainn aigéid laga agus bunanna laga imoibriú le huisce agus an pH deiridh a chinneadh ag brath ar neart coibhneasta an aigéid agus an bhoinn.
Ceisteanna Samplacha agus Plé
Ceist 1: Hidrealú Aicéatáit Photaisiam (CH3COOK)
Ceist:
An bhfuil tuaslagán aicéatáit photaisiam (CH3COOK) aigéadach, bunúsach, nó neodrach? Scríobh an t-imoibriú hidrealú a tharlaíonn agus faigh amach pH an tuaslagáin.
Plé:
Is salann d'aigéad lag (aigéad aicéiteach, CH3COOH) agus bonn láidir (hiodrocsaíd photaisiam, KOH) é aicéatáit photaisiam (CH3COOK). As seo, is féidir linn a thabhairt i gcrích gur dócha go bhfuil tuaslagán CH3COOK bunúsach toisc gur féidir leis an ian aicéatáit (CH3COO⁻) hidrealú in uisce.
Seo a leanas an t-imoibriú:
\[ CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^- \]
Glacann iain aicéatáite (CH3COO⁻) prótóin (H⁺) ó uisce (H2O) chun aigéad aicéiteach (CH3COOH) agus iain hiodrocsaíde (OH⁻) a fhoirmiú. Fágann láithreacht iain hiodrocsaíde (OH⁻) sa tuaslagán go bhfuil sé bunúsach.
Chun pH a chinneadh, ní mór dúinn tiúchan na n-ian OH⁻ a fháil. Mar shampla, tá tuaslagán CH3COOK 0,1 M againn agus is é 1,8 × 10⁻⁵ tairiseach ianúcháin aigéad aicéiteach (Ka).
Is iad na céimeanna a glacadh ná:
1. Ag baint úsáide as an tairiseach bonn (Kb) don ian CH3COO⁻:
[K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{10^{-14}}{1,8 × 10^{-5}} = 5,56 × 10^{-10}]
2. Dícheangal iain CH3COO⁻ sa tuaslagán:
[K_b = \frac{[CH_3COOH][OH^-]}{[CH_3COO^-]}]
Lig don chéim díscaoilte a bheith 'x':
[5,56 × 10⁻⁴ = \frac{x²}{0,1-x}]
Ag neamhaird den \(x\) beag san ainmneoir, is féidir linn a shimpliú:
[x² thart ar 5,56 × 10⁻⁹ ] Saighead Deas x = 5,56 × 10⁻⁹ = 7,45 × 10⁻⁹
Tiúchan OH⁻:
\[ [OH^-] = 7,45 \times 10^{-6} \]
pOH an tuaslagáin:
[pOH = -log [OH-] = -log (7,45 × 10-6) thart ar 5,13]
Ag baint úsáide as an ngaol idir pH agus pOH:
\[ pH = 14 – pOH = 14 – 5,13 = 8,87 \]
Mar sin, tá tuaslagán CH3COOK bunúsach le pH de thart ar 8,87.
Ceist 2: Hidrealú Clóiríd Amóiniam (NH4Cl)
Ceist:
An bhfuil tuaslagán clóiríd amóiniam (NH4Cl) aigéadach, bunúsach, nó neodrach? Scríobh an t-imoibriú hidrealú a tharlaíonn agus faigh amach pH an tuaslagáin.
Plé:
Is salann d'aigéad láidir (HCl) agus de bhun lag (NH3) é clóiríd amóiniam (NH4Cl). As seo, is féidir linn a thabhairt i gcrích go bhfuil an tuaslagán aigéadach toisc gur féidir leis an ian amóiniam (NH4⁺) hidrealú in uisce.
Seo a leanas an t-imoibriú:
\[ NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 + H_3O^+ \]
Tugann iain amóiniam (NH4⁺) prótóin (H⁺) do mhóilíní uisce (H2O) chun amóinia (NH3) agus iain hidróiniam (H3O⁺) a fhoirmiú. Fágann láithreacht iain hidróiniam (H3O⁺) sa tuaslagán seo go mbíonn an tuaslagán aigéadach.
Mar shampla, tá tuaslagán NH4Cl 0,1 M againn. Is é 1,8 × 10⁻⁵ tairiseach ianúcháin bonn (Kb) NH3.
Is iad na céimeanna a glacadh ná:
1. Ag baint úsáide as tairiseach aigéad (Ka) don ian NH4⁺:
[K_a = \frac{K_w}{K_b} = \frac{10^{-14}}{1,8 × 10^{-5}} = 5,56 × 10^{-10}]
2. Dícheangal iain NH4⁺ sa tuaslagán:
\[ K_a = \frac{[NH_3][H_3O^+]}{[NH_4^+]} \]
Lig don chéim díscaoilte a bheith 'x':
[5,56 × 10⁻⁴ = \frac{x²}{0,1-x}]
Ag neamhaird den \(x\) beag san ainmneoir, is féidir linn a shimpliú:
[x² thart ar 5,56 × 10⁻⁹ ] Saighead Deas x = 5,56 × 10⁻⁹ = 7,45 × 10⁻⁹
Tiúchan H3O⁺:
\[ [H_3O^+] = 7,45 \times 10^{-6} \]
pH an tuaslagáin:
[pH = -log [H3O] = -log (7,45 × 10⁻⁶) thart ar 5,13]
Mar sin, tá tuaslagán NH4Cl aigéadach le pH de thart ar 5,13.
Sa dá shampla thuas, feicimid conas is féidir le sainaithint an chineáil hidrealú cabhrú le cineál tuaslagáin a chinneadh. Trí úsáid a bhaint as tairiseach cothromaíochta ianúcháin (Ka nó Kb) agus cúpla toimhde simplí, is féidir linn na fadhbanna seo a réiteach go héasca.
Ní hamháin go ndéanann an plé seo ar fhadhbanna hidrealú salainn scileanna anailíseacha i ríomhanna matamaiticiúla a oiliúint ach doimhníonn sé tuiscint ar choincheapa bunúsacha na ceimice tuaslagáin freisin. Tá tuiscint ar an gcaoi a gcuireann iain de bhunadh éagsúil prótóin nó glacadóirí le móilíní uisce, agus an chaoi a mbíonn tionchar aige seo ar pH tuaslagáin, bunúsach chun go leor topaicí ardleibhéil sa cheimic a mháistir.
