Ceisteanna Samplacha ag Plé Réitigh Mhaolánacha
Is tuaslagán é tuaslagán maolánach, ar a dtugtar maolán go minic, a choinníonn a pH fiú nuair a chuirtear méideanna beaga d'aigéad nó bonn láidir leis. Mar gheall ar an gcumas seo, tá tuaslagáin mhaolánacha ríthábhachtach i réimse feidhmeanna ceimiceacha, bitheolaíocha agus fiú tionsclaíocha. San alt seo, déanfaimid iniúchadh ar roinnt samplaí agus pléifimid tuaslagáin mhaolánacha.
Tuiscint ar Réitigh Mhaolánacha
De ghnáth bíonn tuaslagáin mhaolánacha comhdhéanta de mheascán d'aigéad lag agus a bhonn comhchuingeach nó de bhonn lag agus a aigéad comhchuingeach. Nuair a chuirtear aigéad nó bonn leis na tuaslagáin seo, cuidíonn an t-imoibriú a eascraíonn as sin le pH an tuaslagáin a choinneáil laistigh de raon sonrach. Sa chomhthéacs seo, is tomhas ar aigéadacht nó alcaileacht tuaslagáin é pH.
Feidhm agus Tábhacht Tuaslagán Maolánach
Tá ról ríthábhachtach ag tuaslagáin mhaolánacha i réimsí éagsúla:
1. Bithcheimic: Tarlaíonn go leor imoibrithe einsímeacha agus fiseolaíocha ag pH ar leith, mar sin cuidíonn tuaslagáin mhaolánacha le coinníollacha is fearr a choinneáil.
2. Tionscal: I dtionscail an bhia agus na cógaisíochta, tá rialú ceart pH ríthábhachtach do cháilíocht agus sábháilteacht táirgí.
3. Turgnaimh Cheimiceacha: Sa tsaotharlann, úsáidtear tuaslagáin mhaolánacha chun pH a rialú le linn imoibrithe ceimiceacha.
Conas a Oibríonn Tuaslagáin Mhaoláin
Oibríonn tuaslagáin mhaolánacha ar phrionsabal na cothromaíochta. I gcás tuaslagáin ina bhfuil aigéad lag HA agus a shalann bonn comhchuingeach A, cuirfidh méid beag aigéid nó bonn leis imoibriú díláithrithe ar bun gan athrú mór ar thiúchan na n-ian H+.
Ceisteanna Samplacha agus Plé
Chun tuiscint níos fearr a fháil air, déanaimis anailís ar roinnt ceisteanna agus plé a bhaineann le tuaslagáin mhaolánacha.
Ceist 1: Ag ríomh pH Tuaslagáin Mhaoláin Aigéid
Ceist:
Déantar tuaslagán maolánach trí 0,1 móil d'aigéad aicéiteach (CH₃COOH) a mheascadh le 0,1 móil d'aicéatáit sóidiam (CH₃COONa) in 1 lítear den tuaslagán. Is é 1,8 × 10⁻5 tairiseach díthiomsúcháin aigéad aicéiteach (\(K_a \)). Ríomh pH an tuaslagáin.
Plé:
Tá aigéad lag (CH₃COOH) agus a bhonn comhchuingeach (CH₃COO⁻) sa tuaslagán maolánach seo. Is féidir linn cothromóid Henderson-Hasselbalch a úsáid chun pH an tuaslagáin mhaolánaigh a ríomh:
[pH = pK₁ + log([A₁-]}{[HA])]
Dimana:
[pK_a = -log(K_a)]
[pK_a = -log (1,8 × 10-5)]
\[ \text{p}K_a \thart ar 4,74 \]
Ós rud é go bhfuil tiúchan \( [A^-] \) agus \( [HA] \) mar an gcéanna (0,1 M):
[pH = 4,74 + log([0,1]}{[0,1])]
[pH = 4,74 + log(1)]
\[ \téacs{pH} = 4,74 \]
Mar sin, is é 4,74 pH an tuaslagáin mhaoláin.
Ceist 2: Aigéad a Chur le Tuaslagán Maolánach
Ceist:
Cad é an t-athrú i pH má chuirtear 0,01 móil de HCl le 1 lítear de thuaslagán maolánach ó Cheist 1?
Plé:
Méadóidh cur leis HCl tiúchan \(H^+ \) sa tuaslagán. Is é seo an t-imoibriú a tharlaíonn:
\[ \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^- \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH} \]
Ní mór dúinn a ríomh cé mhéad mól de \( H^+ \) agus an tionchar a bhíonn aige sin ar thiúchan \( \text{CH}_3\text{COOH} \) agus \( \text{CH}_3\text{COO}^- \).
Ar dtús:
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 \, \text{mol} \]
[[CH3COOH] = 0,1, móil
Tar éis 0,01 móil de HCl a chur leis:
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 – 0,01 = 0,09 \, \text{mol} \]
[[CH3COOH] = 0,1 + 0,01 = 0,11, móil]
Bain úsáid as cothromóid Henderson-Hasselbalch chun an pH nua a ríomh:
[pH = pK₁ + log([A₁-]}{[HA])]
[pH = 4,74 + log(0,09}{0,11)]
[pH = 4,74 + log(0,818)]
[pH = 4,74 + (-0,088)]
\[ \téacs{pH} = 4,65 \]
Mar sin, athraíonn pH an tuaslagáin mhaoláin tar éis HCl a chur leis ó 4,74 go 4,65.
Ceist 3: Bonn a Chur le Tuaslagán Maolánach
Ceist:
Cad é an t-athrú i pH má chuirtear 0,01 móil de NaOH le 1 lítear de thuaslagán maolánach ó Cheist 1?
Plé:
Laghdóidh cur leis NaOH tiúchan H⁺ sa tuaslagán trí OH⁻ ó NaOH. An t-imoibriú a tharlaíonn:
\[ \text{OH}^- + \text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O} \]
Ar dtús:
[[CH3COOH] = 0,1, móil
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 \, \text{mol} \]
Tar éis 0,01 móil de NaOH a chur leis:
[[CH3COOH] = 0,1 – 0,01 = 0,09, móil]
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 + 0,01 = 0,11 \, \text{mol} \]
Bain úsáid as cothromóid Henderson-Hasselbalch chun an pH nua a ríomh:
[pH = pK₁ + log([A₁-]}{[HA])]
[pH = 4,74 + log(0,11}{0,09)]
[pH = 4,74 + log(1,222)]
[pH = 4,74 + 0,087]
\[ \téacs{pH} = 4,83 \]
Mar sin, athraíonn pH an tuaslagáin mhaoláin tar éis NaOH a chur leis ó 4,74 go 4,83.
Ceist 4: Comhdhéanamh Maoláin a Chinneadh le pH Áirithe
Ceist:
Chun 1 lítear de thuaslagán maolánach le pH 5,0 a dhéanamh ag baint úsáide as aigéad aicéiteach (CH₃COOH) agus aicéatáit sóidiam (CH₃COONa), cé mhéad móil de gach comhpháirt atá ag teastáil? Is é 1,8 × 10⁻⁶ (K₃) d'aigéad aicéiteach.
Plé:
Úsáid cothromóid Henderson-Hasselbalch:
[pH = pK₁ + log([A₁-]}{[HA])]
Ar dtús, ríomh pKₐ:
[pK_a = -log (1,8 × 10-5)]
\[ \text{p}K_a \thart ar 4,74 \]
Ansin, cuir isteach an luach pH atá uait:
[5,0 = 4,74 + log([A-]}{[HA])]
[0,26 = log ([A-]}{[HA])]
Ag baint úsáide as airíonna logartam:
\[ \frac{[A^-]}{[HA]} = 10 ^{0,26} \]
\[ \frac{[A^-]}{[HA]} \thart ar 1,82 \]
Ciallaíonn sé seo go bhfuil gá le 1,82 móil de CH₃COONa i ngach móil amháin de CH₃COOH. Don chóimheas seo in 1 lítear:
Mar shampla, abair CH₃COOH = x mol, mar sin CH₃COONa = 1,82x mol. Is é an toirt iomlán (x + 1.82x) = 2,82x mol, ós rud é go bhfuil 1 lítear maoláin á dhéanamh againn, ansin:
\[x + 1.82x = 1 \]
\[2.82x = 1 \]
[x = \frac{1}{2.82} \thart ar 0.355 \]
Mar sin, an comhdhéanamh riachtanach:
– CH₃COOH: 0,355 móil
– CH₃COONa: 1,82 0,355 ≈ 0,646 mol
Mar sin, teastaíonn 0,355 móil d'aigéad aicéiteach agus 0,646 móil d'aicéatáit sóidiam uainn chun 1 lítear de thuaslagán maolánach a dhéanamh le pH 5,0.
Cuirtear san alt seo samplaí éagsúla fadhbanna a bhaineann le tuaslagáin mhaolánacha agus a bplé i láthair chun tuiscint níos doimhne a thabhairt ar an gcoincheap seo. Tá súil againn go mbeidh an fhaisnéis seo ina cabhair chun tuiscint a fháil ar an gcaoi a n-oibríonn tuaslagáin mhaolánacha agus a bhfeidhmeanna i gcomhthéacsanna éagsúla.
