Ceisteanna Samplacha ag Plé pH Aigéid agus Bunanna
Nuair a labhraímid faoi aigéid agus bunanna, coincheap tábhachtach amháin nach mór dúinn a thuiscint ná pH. Is tomhas é pH ar aigéadacht nó alcaileacht tuaslagáin. Foirmle amháin a úsáidtear chun pH a chinneadh ná:
[pH = -log[H+]]
Sa fhoirmle seo, is é \([H^+]\) tiúchan na n-ian hidrigine sa tuaslagán a thomhaistear i mólaracht (\(\text{mol/L}\)). Chomh maith le pH, tá \(\text{pOH}\ againn freisin, a úsáidtear chun bunachas tuaslagáin a chinneadh:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
Ansin, rialaítear an gaol idir pH agus pOH leis an gcothromóid seo a leanas:
[pH + pOH = 14]
Pléifimid thíos roinnt ceisteanna samplacha maidir le conas pH tuaslagán aigéadach agus bonn a ríomh, mar aon leis na pléití a bhaineann leo.
Ceist Shamplach 1: Ríomh pH Tuaslagáin Aigéid Láidir
Ceist:
Ríomh pH tuaslagáin HCl (aigéad hidreaclórach) a bhfuil tiúchan 0,01 M ann.
Plé:
Is aigéad láidir é HCl a dhíscaoilfidh go hiomlán in uisce:
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
Ós rud é go bhfuil HCl dícheangailte go hiomlán, beidh tiúchan na n-ian hidrigine \([H^+]\) sa tuaslagán mar an gcéanna leis an tiúchan tosaigh de HCl, atá 0,01 M.
\[ [H^+] = 0,01 \, \text{M} \]
Ansin, úsáidimid an fhoirmle pH:
[pH = -log[H+]]
[pH = -log (0,01)]
[pH = -log (10-2)]
\[ \téacs{pH} = 2 \]
Mar sin, is é 2 pH tuaslagáin HCl 0,01 M.
Ceist Shamplach 2: Ríomh pH Tuaslagáin Bhun Láidir
Ceist:
Ríomh pH tuaslagáin NaOH (hiodrocsaíd sóidiam) le tiúchan 0,001 M.
Plé:
Is bonn láidir é NaOH a dhíscaoileann go hiomlán in uisce:
\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
Beidh tiúchan na n-ian hiodrocsaíde \([OH^-]\) sa tuaslagán mar an gcéanna leis an tiúchan tosaigh de NaOH, eadhon 0,001 M.
\[ [OH^-] = 0,001 \, \text{M} \]
Ansin, ríomhaimid an pOH:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
[pOH = -log (0,001)]
[pOH = -log (10-3)]
\[ \text{pOH} = 3 \]
Ina dhiaidh sin, úsáidimid an gaol idir pH agus pOH:
[pH + pOH = 14]
[pH + 3 = 14]
\[ \téacs{pH} = 11 \]
Mar sin, is é 11 pH tuaslagáin NaOH 0,001 M.
Ceist Shamplach 3: Ríomh pH Tuaslagáin Aigéid Lag
Ceist:
Ríomh pH tuaslagáin CH3COOH (aigéad aicéiteach) le tiúchan 0,01 M agus tairiseach dí-chomhthiomsaithe de (K_a = 1,8 × 10⁻⁶).
Plé:
Nuair a bhíonn aigéad lag againn, amhail aigéad aicéiteach, nach ndíscaoileann go hiomlán, ní mór dúinn tairiseach díscaoileadh an aigéid (\(K_a\)) a úsáid chun tiúchan na n-ian H+ sa tuaslagán a fháil.
An chothromóid le haghaidh díscaoileadh aigéid aicéitigh in uisce:
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \leftrightarrow \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^- \]
Tairiseach díthiomsúcháin (\(K_a\)):
\[ K_a = \frac{[H^+] [\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} \]
Glacaimis leis gurb é \(x\) tiúchan na n-ian hidrigine agus na n-ian aicéatáit, ansin:
[K_a = \frac{x \cdot x}{0,01 – x}]
Ós rud é go bhfuil \(K_a\) an-bheag, is féidir linn glacadh leis go bhfuil \(0,01 – x \approx 0,01\):
[1,8 × 10⁻⁴ = x²/0,01]
[x^2 = 1,8 × 10^{-5} × 0,01]
[x^2 = 1,8 × 10^{-7}]
[x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}}]
[x thart ar 1,34 × 10-4]
Mar sin, is é tiúchan na n-ian hidrigine \([H^+]\) ná \(1,34 \times 10^{-4} \, \text{M}\).
Ansin, ríomhaimid an pH:
[pH = -log[H+]]
[pH = -log (1,34 × 10-4)]
pH thart ar 3,87
Mar sin, is é pH tuaslagáin aigéid aicéitigh 0,01 M ná thart ar 3,87.
Ceist Shamplach 4: Ríomh pH Tuaslagáin Bhun Lag
Ceist:
Ríomh pH tuaslagáin NH3 (amóinia) le tiúchan 0,01 M agus tairiseach dí-chomhthiomsaithe bonn (K_b = 1,8 × 10-5).
Plé:
Is bonn lag é NH3 nach ndíscaoileann go hiomlán. Ní mór dúinn tairiseach díscaoileadh an bhoinn (\(K_b\)) a úsáid chun tiúchan na n-ian OH^- sa tuaslagán a fháil.
Imoibriú díscaoilte amóinia in uisce:
[ \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
Tairiseach díthiomsúcháin bonn (\(K_b\)):
[K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_3]} \]
Glacaimis leis gurb é \(x\) tiúchan na n-ian amóiniam agus na n-ian hiodrocsaíde, ansin:
[K_b = \frac{x \cdot x}{0,01 – x}]
Ós rud é go bhfuil \(K_b\) an-bheag, is féidir linn glacadh leis go bhfuil \(0,01 – x \approx 0,01\):
[1,8 × 10⁻⁴ = x²/0,01]
[x^2 = 1,8 × 10^{-5} × 0,01]
[x^2 = 1,8 × 10^{-7}]
[x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}}]
[x thart ar 1,34 × 10-4]
Mar sin, is é tiúchan na n-ian hiodrocsaíde \(OH^-]\) ná \(1,34 \times 10^{-4} \, \text{M}\).
Ansin, ríomhaimid an pOH:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
[pOH = -log (1,34 × 10-4)]
\[ \text{pOH} \thart ar 3,87 \]
Ina dhiaidh sin, úsáidimid an gaol idir pH agus pOH:
[pH + pOH = 14]
[pH + 3,87 = 14]
pH thart ar 10,13
Mar sin, is é pH tuaslagáin amóinia 0,01 M ná thart ar 10,13.
Conclúid
I staidéar an pH, tá sé tábhachtach an difríocht idir aigéid agus bunanna láidre agus laga a thuiscint, agus conas a dhíscaoileann gach ceann acu i dtuaslagán. Bíonn tionchar díreach aige seo ar an gcaoi a ríomhaimid pH tuaslagáin ar leith. Baineann ríomh an pH le húsáid logartamaí agus prionsabail bhunúsacha cheimiceacha. Is féidir le tuiscint a fháil ar na coincheapa seo cabhrú linn i réimse feidhmeanna laethúla na ceimice agus na bitheolaíochta.
