Ceisteanna Samplacha a Phléann Neart agus pH Aigéid agus Bunanna
Is ábhair thábhachtacha sa cheimic iad neart aigéid-bhonn agus pH, go háirithe i réimse na n-aigéad agus na mbonn. San alt seo, pléifimid conas neart aigéid agus bonn a chinneadh agus pH tuaslagáin a ríomh trí úsáid a bhaint as roinnt fadhbanna samplacha.
Réamhrá ar Aigéid agus Bunanna
Asam
Is comhdhúil é aigéad ar féidir leis iain hidrigine (H⁺) a scaoileadh nuair a thuaslagtar in uisce é. Bunaithe ar a gcumas iain H⁺ a scaoileadh, déantar aigéid a aicmiú ina dhá chineál:
1. Aigéad láidir: Aigéad a dhíscaoileann 100% i dtuaslagán, ag scaoileadh iain H⁺ go hiomlán. Samplaí: Aigéad hidreaclórach (HCl), aigéad sulfarach (H₂SO₄), aigéad nítreach (HNO₃).
2. Aigéad lag: Aigéad nach ndíscaoileann ach go páirteach i dtuaslagán, ní scaoileann ach cuid de na móilíní iain H⁺. Samplaí: Aigéad aicéiteach (CH₃COOH), aigéad carbónach (H₂CO₃), aigéad hidrocianach (HCN).
bonn
Is comhdhúil í bun ar féidir léi iain hiodrocsaíde (OH⁻) a scaoileadh nuair a thuaslagtar in uisce í. Bunaithe ar a gcumas iain OH⁻ a scaoileadh, déantar bunanna a aicmiú ina dhá chineál freisin:
1. Bonn láidir: Bonn a dhíscaoileann 100% i dtuaslagán, ag scaoileadh iain OH⁻ go hiomlán. Samplaí: Hiodrocsaíd sóidiam (NaOH), hiodrocsaíd photaisiam (KOH).
2. Bonn lag: Bonn nach ndíscaoileann ach go páirteach i dtuaslagán, ní scaoileann ach cuid de na móilíní iain OH⁻. Samplaí: Amóinia (NH₃), hiodrocsaíd mhaignéisiam (Mg(OH)₂).
coincheap pH
Is tomhas ar aigéadacht nó alcaileacht tuaslagáin é pH. Sainmhínítear é mar an logartam diúltach de thiúchan an ian hidrigine (H⁺):
[pH = – log [H⁺]]
I gcás tuaslagán bunúsach, úsáidtear pOH freisin, a shainmhínítear mar logartam diúltach thiúchan an ian hiodrocsaíde (OH⁻):
\[ \text{pOH} = – \log [OH⁻] \]
Seo an gaol idir pH agus pOH:
[pH + pOH = 14]
Tugtar neodrach ar pH 7, aigéadach ar pH níos lú ná 7, agus alcaileach ar pH níos mó ná 7.
Ceisteanna Samplacha agus Plé
Ceist Shamplach 1: Ag ríomh pH aigéid láidir
Ceist: Faigh amach pH tuaslagáin HCl 0,01 M.
Plé: Is aigéad láidir é HCl a dhíscaoilfidh go hiomlán ina iain H⁺ agus Cl⁻. Ós rud é go bhfuil mólaracht 1:1 aige idir HCl agus H⁺, is é 0,01 M tiúchan H⁺.
[pH = – log [H⁺]]
[pH = – log (0,01)]
\[ \téacs{pH} = 2 \]
Mar sin, is é 2 pH tuaslagáin 0,01 M HCl.
Ceist Shamplach 2: pH Aigéid Lag a Ríomh
Ceist: Faigh amach pH tuaslagáin 0,1 M CH₃COOH (aigéad aicéiteach) má tá Σθ CH₃COOH cothrom le 1,8 × 10⁻⁶.
Plé: Ní dhíscaoileann aigéid laga go hiomlán, mar sin úsáidimid tairiseach díscaoilithe an aigéid (\(K_a \) ) chun tiúchan H⁺ a chinneadh. I gcás CH₃COOH, is é seo an chothromóid díscaoilithe:
\[ \text{CH₃ COOH} \rightleftharpoons \text{H⁺} + \text{CH₃ COO⁻} \]
Ó riail an tuaslagáin mhaolánaigh, glacaimid leis gurb é \(x \) tiúchan na n-ian H⁺ a fhoirmítear:
[K_a = \frac{ [H⁺][CH₃ COO⁻] }{ [CH₃ COOH] }]
[1,8 × 10⁻⁴ = (x)(x)/0,1 – x]
Ós rud é go bhfuil \(x \) an-bheag i gcomparáid le 0,1 M, is féidir linn neamhaird a dhéanamh de x san ainmneoir:
[1,8 × 10⁻⁶ x² = 0,1]
[x^2 \thart ar 1,8 \times 10^{-6} \]
[x thart ar 1,8 × 10⁻⁶]
[x thart ar 1,34 × 10-3]
Mar sin, is é tiúchan H⁺ ná (1,34 × 10⁻³):
[pH = – log [H⁺]]
[pH = – log (1,34 × 10-3)]
pH thart ar 2,87
Mar sin, is é pH tuaslagáin CH₃COOH 0,1 M ná thart ar 2,87.
Ceist Shamplach 3: pH Bun Láidir a Ríomh
Ceist: Faigh amach pH tuaslagáin NaOH 0,01 M.
Plé: Is bonn láidir é NaOH a dhíscaoilfidh go hiomlán ina iain Na⁺ agus OH⁻. Ós rud é go bhfuil mólaracht 1:1 aige idir NaOH agus OH⁻, is é 0,01 M tiúchan OH⁻.
\[ \text{pOH} = – \log [OH⁻] \]
[pOH = – log (0,01)]
\[ \text{pOH} = 2 \]
Ag baint úsáide as an ngaol _( \text{pH} + \text{pOH} = 14 \):
[pH = 14 – pOH]
[pH = 14 – 2]
\[ \téacs{pH} = 12 \]
Mar sin, is é 12 pH tuaslagáin NaOH 0,01 M.
Ceist Shamplach 4: pH Bonn Lag a Ríomh
Ceist: Faigh amach pH tuaslagáin NH₃ 0,1 M má tá \(K_b \) NH₃ \( 1,8 \× 10^{-5} \).
Plé: Ní dhíscaoileann bunanna laga go hiomlán, mar sin úsáidimid tairiseach díscaoileadh an bhun (\(K_b \) ) chun tiúchan OH⁻ a chinneadh. I gcás NH₃, is é seo an chothromóid díscaoileadh:
\[ \text{NH₃ + H₂O} \rightleftharpoons \text{NH₄⁺ + OH⁻} \]
Agus an modh céanna á úsáid againn agus atá i gcás aigéid laga, glacaimid leis gurb é \(y \) tiúchan na n-ian OH⁻ a fhoirmítear:
[K_b = \frac{ [NH₄⁺][OH⁻] }{ [NH₃] }]
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{ (y)(y) }{ 0,1 – y } \]
Ag glacadh leis go bhfuil \(y \) beag, seo a leanas an chothromóid:
[1,8 × 10⁻⁶ = -5⁻¹ agus y² = 0,1]
[y^2 = thart ar 1,8 × 10^{-6}]
[y thart ar 1,8 × 10⁻⁶]
[y thart ar 1,34 × 10-3]
Is é tiúchan OH⁻ ná 1,34 × 10⁻:
\[ \text{pOH} = – \log [OH⁻] \]
[pOH = – log (1,34 × 10-3)]
\[ \text{pOH} \thart ar 2,87 \]
Ag baint úsáide as an ngaol _( \text{pH} + \text{pOH} = 14 \):
[pH = 14 – 2,87]
pH thart ar 11,13
Mar sin, is é pH tuaslagáin NH₃ 0,1 M ná thart ar 11,13.
Conclúid
Is bunghnéithe riachtanacha sa cheimic iad pH tuaslagáin a chinneadh agus láidreachtaí aigéid agus bunanna a thuiscint. Díscaoileann aigéid agus bunanna láidre go hiomlán i dtuaslagán, ach ní dhíscaoileann aigéid agus bunanna laga ach go páirteach. Trí úsáid a bhaint as \(K_a \) agus \(K_b \) is furasta pH aigéid agus bunanna laga a ríomh. Tá na scileanna seo riachtanach d'fheidhmchláir i réimsí éagsúla, lena n-áirítear ceimic thionsclaíoch, chógaisíochta agus chomhshaoil. Trí na coincheapa a thuiscint agus samplaí a scrúdú, is féidir linn fadhbanna a bhaineann le pH agus neart aigéad-bonn a réiteach níos éasca sa saol laethúil.
