Ceisteanna Samplacha ag Plé Airíonna agus Coincheapa Aigéid agus Bunanna
Is ábhair thábhachtacha sa cheimic iad airíonna agus coincheapa aigéid agus bunanna, agus tá feidhmeanna forleathana acu i réimsí éagsúla, lena n-áirítear an tionscal, an chógaisíocht agus an bhithcheimic. Tá sé ríthábhachtach do mhic léinn agus do thaighdeoirí tuiscint a fháil ar na bunchoincheapa agus na feidhmeanna a bhaineann le hairíonna aigéid-bhonn. Pléifidh an t-alt seo roinnt fadhbanna samplacha ar airíonna agus coincheapa aigéid agus bunanna, mar aon lena réitigh, chun pictiúr níos soiléire a thabhairt do léitheoirí.
Coincheapa Bunúsacha Aigéid agus Bunanna
Sula ndéanaimid athbhreithniú ar na ceisteanna agus ar na pléití a bhaineann leo, déanaimis athbhreithniú ar roinnt coincheapa bunúsacha faoi aigéid agus bunanna.
Géar:
– Is comhdhúile iad aigéid ar féidir leo iain hidrigine (H⁺) a bhronnadh i dtuaslagán.
– Bíonn airíonna aigéadacha ag aigéid, mar shampla blas géar (cosúil le fínéagar) agus an cumas imoibriú le miotail.
Dord:
– Is comhdhúil í bun atá in ann iain hidrigine a ghlacadh nó iain hiodrocsaíde (OH⁻) a sheoladh i dtuaslagán.
– Tá airíonna bunúsacha ag bunanna, amhail blas searbh agus uigeacht shleamhain (cosúil le gallúnach).
Teoiric Aigéad-Bhun:
– Teoiric Arrhenius: Táirgeann aigéid H⁺ agus táirgeann bunanna OH⁻ i dtuaslagán uiscí.
– Teoiric Brønsted-Lowry: Is deontóirí H⁺ iad aigéid agus is glacadóirí H⁺ iad bunanna.
– Teoiric Lewis: Is glacadóirí péirí leictreon iad aigéid agus is deontóirí péirí leictreon iad bunanna.
Ceisteanna agus Plé Samplacha
Ceist Shamplach 1: Ríomh pH Tuaslagáin Aigéid Láidir
Ceist:
Ríomh pH tuaslagáin HCl 0,01 M.
Plé:
Is aigéad láidir é HCl a dhíscaoilfidh go hiomlán i dtuaslagán chun H⁺ agus Cl⁻ a tháirgeadh. Tá tiúchan H⁺ mar an gcéanna le tiúchan tosaigh HCl.
\[ [H⁺] = 0,01 \, M \]
Sainmhínítear pH mar logartam diúltach bonn 10 de thiúchan na n-ian hidrigine:
[pH = -log[H⁺]]
[pH = -log(0,01)]
\[ \téacs{pH} = 2 \]
Mar sin, is é 2 pH tuaslagáin HCl 0,01 M.
Ceist Shamplach 2: Ríomh pH Tuaslagáin Bhun Láidir
Ceist:
Ríomh pH tuaslagáin NaOH 0,001 M.
Plé:
Is bonn láidir é NaOH a dhíscaoilfidh go hiomlán i dtuaslagán, ag táirgeadh Na⁺ agus OH⁻. Tá tiúchan OH⁻ mar an gcéanna le tiúchan tosaigh NaOH.
[[OH⁻] = 0,001, M]
Sainmhínítear PoH mar logartam diúltach bonn 10 de thiúchan ian hiodrocsaíde:
\[ \text{pOH} = -\log[OH⁻] \]
[pOH = -log(0,001)]
\[ \text{pOH} = 3 \]
Tá pH agus pOH gaolmhar leis an gcothromóid:
[pH + pOH = 14]
[pH = 14 – 3]
\[ \téacs{pH} = 11 \]
Mar sin, is é 11 pH tuaslagáin NaOH 0,001 M.
Ceist Shamplach 3: Ag ríomh pH aigéid lag
Ceist:
Ríomh pH tuaslagáin aigéid aicéitigh (CH₃COOH) 0,1 M, a bhfuil tairiseach dí-chomhthiomsaithe aigéid (Ka) de 1,8 × 10⁻⁶ aige.
Plé:
Ní dhíscaoileann aigéid laga go hiomlán i dtuaslagán. Chun an pH a ríomh, ní mór dúinn tiúchan na n-ian H⁺ a chinneadh ar dtús ag baint úsáide as an luach Ka.
\[ CH_3COOH \rightleftharpoons H^+ + CH_3COO^- \]
Más é \(x \) tiúchan H⁺ a tháirgtear:
[Ka = \frac{{[H^+][CH_3COO^-]}}{{[CH_3COOH]}}]
[Ka = \frac{{x \cdot x}}{{0,1 – x}}]
Ós rud é gur aigéad lag é, glac leis go bhfuil \(x \) an-bheag ionas go mbeidh \(0,1 – x \approx 0,1 \):
[1,8 × 10⁻⁴ = x²/0,1]
[x^2 = 1,8 × 10^{-6}]
[x = \sqrt{1,8 \times 10^{-6}}]
[x thart ar 1,34 × 10-3]
Tá tiúchan na n-ian H⁺ thart ar 1,34 × 10⁺:
[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 4: pH Bonn Lag a Ríomh
Ceist:
Ríomh pH tuaslagáin amóinia (NH₃) 0,05 M, a bhfuil tairiseach díthiomsúcháin bonn (Kb) de 1,8 × 10⁻⁶ aige.
Plé:
Ní dhíscaoileann bunanna laga go hiomlán i dtuaslagán. Chun pH a ríomh, ní mór dúinn tiúchan na n-ian OH⁻ a chinneadh ar dtús ag baint úsáide as an luach Kb.
\[ NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^- \]
Más é \(x \) tiúchan an OH⁻ a tháirgtear:
[Kb = \frac{{[NH_4^+][OH^-]}}{{[NH_3]}}]
[Kb = \frac{{x \cdot x}}{{0,05 – x}}]
Glac leis go bhfuil \(x \) an-bheag ionas go mbeidh \(0,05 – x \approx 0,05 \):
[1,8 × 10⁻⁴ = x²/0,05]
[x^2 = 9,0 × 10^{-7}]
[x = \sqrt{9,0 \times 10^{-7}}]
[x thart ar 9,49 × 10-4]
Is é tiúchan na n-ian OH⁻ ná thart ar 9,49 × 10⁻):
\[ \text{pOH} = -\log[OH^-] \]
[pOH = -log(9,49 × 10-4)]
\[ \text{pOH} \thart ar 3,02 \]
Tá pH agus pOH gaolmhar leis an gcothromóid:
[pH + pOH = 14]
[pH = 14 – 3,02]
pH thart ar 10,98
Ceist Shamplach 5: Neodrú Aigéad agus Bun
Ceist:
Cén toirt de thuaslagán 0,1 M NaOH atá ag teastáil chun 50 mL de thuaslagán 0,1 M HCl a neodrú?
Plé:
Táirgeann an t-imoibriú neodraithe idir aigéad agus bonn uisce agus salann:
\[ HCl + NaOH \ ceartarrow NaCl + H_2O \]
Líon na móil de HCl:
\[ n_{HCl} = Mólaracht \times Toirt \]
[n_{HCl} = 0,1, M × 0,05, L]
[n_{HCl} = 0,005 móil]
Ós rud é go n-imoibríonn gach mól de HCl le mól amháin de NaOH, is ionann líon na mól de NaOH atá ag teastáil, eadhon 0,005 mól.
Toirt NaOH atá ag teastáil:
\[ n_{NaOH} = Mólaracht_{NaOH} \times Toirt \]
\[ Toirt_{NaOH} = \frac{n_{NaOH}}{Mólacht_{NaOH}} \]
[Toirt NaOH = 0,005 mol/0,1 M]
\[ Imleabhar_{NaOH} = 0,05 \, L \]
\[ Imleabhar_{NaOH} = 50 \, mL \]
Mar sin, tá 50 mL de thuaslagán 0,1 M NaOH ag teastáil chun 50 mL de thuaslagán 0,1 M HCl a neodrú.
Trí na ceisteanna thuas a phlé, tá súil againn go bhfuil ár dtuiscint ar airíonna agus coincheapa aigéid agus bunanna níos soiléire anois. Tá na hairíonna agus na coincheapa seo thar a bheith ábhartha i bhfeidhmeanna éagsúla ceimice laethúla, ó anailís saotharlainne go tionscal.
