Eisimpleir de Cheistean Deasbaid Aigéad-Bunait Brønsted-Lowry
Tha aigéid is bunaitean nan bun-bheachdan cudromach ann an ceimigeachd a chaidh a leasachadh agus a ghrinneachadh le mòran luchd-saidheans thar nam bliadhnaichean. Is e aon de na teòiridhean as mòr-chòrdte teòiridh Brønsted-Lowry, a mhol Johannes Nicolaus Brønsted agus Thomas Martin Lowry ann an 1923. Tha an teòiridh seo a’ tabhann sealladh nas fharsainge air mar a bhios aigéid is bunaitean ag eadar-obrachadh ann an ath-bheachdan ceimigeach. San artaigil seo, bruidhnidh sinn air grunn eisimpleirean de dhuilgheadasan co-cheangailte ri bun-bheachd Brønsted-Lowry air aigéid is bunaitean agus mar a dh’fhuasglas sinn iad.
Bun-bheachdan mu Aigéid is Bunaitean Brønsted-Lowry
A rèir teòiridh Brønsted-Lowry, 's e stuth a th' ann an searbhag as urrainn proton (H+) a thoirt seachad, agus 's e stuth a th' ann am bonn as urrainn proton a ghabhail. Ann an ath-bheachdan ceimigeach, bidh searbhagan agus bonnan ag eadar-obrachadh tro phròiseas gluasaid proton, far a bheil aon cho-thàth ag obair mar searbhag le bhith a' leigeil a-mach proton, agus an co-thàth eile ag obair mar bhunait le bhith a' gabhail ri proton.
Eisimpleirean de Ath-bheachdan Aigéad-Bunait
Is e eisimpleir de ath-bhualadh sìmplidh eadar searbhag agus bonn a rèir teòiridh Brønsted-Lowry an ath-bhualadh eadar sulfat copair (II) (H2SO4) agus haidreocsaid sodium (NaOH):
[\text{H}_2\text{SO}_4 + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaHSO}_4 + \text{H}_2\text{O} \]
Anns an ath-bhualadh seo, bidh searbhag sulfarach (H2SO4) ag obair mar searbhag Brønsted-Lowry oir tha e a’ toirt seachad proton (H+) don bhunait NaOH, a tha a’ gabhail ris a’ phroton.
Ceistean is Deasbadan Eisimpleir
Ceist 1: A’ comharrachadh aigéid is bhunaitean
Ceist:
Comharraich na h-aigéid agus na bunaitean Brønsted-Lowry anns na h-ath-bheachdan a leanas:
[\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
Deasbad:
Anns an ath-bhualadh seo, is iad ammonia (NH3) agus uisge (H2O) na luchd-freagairt, agus is iad ianan ammonium (NH4+) agus ianan haidreocsaid (OH-) na toraidhean. Feuchaidh sinn dè am fear a bhios ag obair mar searbhag agus dè am fear a bhios ag obair mar bhunait.
– Bidh NH3 ag obair mar bhunait oir bidh e a’ gabhail ri protonan (H+) bho H2O gus NH4+ a chruthachadh.
– Bidh H2O ag obair mar searbhag oir bidh e a’ toirt seachad proton (H+) do NH3 gus OH- a chruthachadh.
Mar sin, san ath-bhualadh seo:
– ’S e bunait Brønsted-Lowry a th’ ann an NH3.
– Is e searbhag Brønsted-Lowry a th’ ann an H2O.
Ceist 2: A’ sgrìobhadh ath-bheachdan co-cheangail
Ceist:
Sgrìobh na paidhrichean searbhag-bonn co-cheangailte airson na h-ath-bheachdan a leanas:
[\text{HCl} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_3\text{O}^+ + \text{Cl}^- \]
Deasbad:
Anns an ath-bhualadh seo, bidh HCl ag obair mar searbhag Brønsted-Lowry le bhith a’ toirt seachad proton (H+) do H2O. Bidh uisge (H2O) a’ gabhail ris a’ phroton agus ag obair mar bhunait Brønsted-Lowry. Às dèidh dha proton a chall, bidh HCl ag atharrachadh gu Cl-, agus às dèidh dha proton fhaighinn, bidh H2O ag atharrachadh gu H3O+.
– searbhag (HCl) agus a bhunait cho-cheangailte (Cl-)
– Bonn (H2O) agus an searbhag co-cheangailte aige (H3O+)
Mar sin, is e am paidhir searbhag-bonn co-cheangailte san ath-bhualadh seo:
– HCl / Cl-
– H2O / H3O+
Ceist 3: A’ tomhas pH fuasgladh searbhag lag
Ceist:
Obraich a-mach pH fuasgladh 0.1 M de dh’aigéad aiseatach (CH3COOH) ma tha fios gu bheil an cunbhalachd dì-cheangal aigéid (Ka) co-ionann ri 1.8 × 10⁻⁶.
Deasbad:
'S e searbhag lag a th' ann an searbhag aiseatach, agus ann an uisge chan eil e ach a' dèanamh ianachadh gu ìre a rèir na co-aontar a leanas:
\[ \text{CH}_3 \text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3 \text{COO}^- + \text{H}^+ \]
Seo na ceumannan airson pH obrachadh a-mach:
1. Suidhich an abairt cothromachaidh a’ cleachdadh an dùmhlachd tùsail agus an atharrachadh ann an dùmhlachd:
[Ka = [CH3COO]^-][H+]}{[CH3COOH]]
2. Cuir na luachan aithnichte an àite agus fuasgail airson \([H^+]\):
[1.8 × 10⁻⁵ = [x²/0.1 – x]]
Leis gu bheil \(x\) glè bheag an taca ri 0.1, is urrainn dhuinn tuairmse a dhèanamh air \(0.1 – x \approx 0.1\):
[1.8 × 10⁻⁶ = [x²/0.1]]
[x² = 1.8 × 10⁻⁶]
[x = 1.8 × 10-6]
[x timcheall air 1.34 × 10-3]
3. Obraich a-mach an pH:
[pH = -log[H+]
[pH = -log(1.34 × 10-3)]
pH timcheall air 2.87
Mar sin, tha pH fuasgladh searbhag aiseatach 0.1 M mu 2.87.
Ceist 4: A’ comharrachadh fhuasglaidhean amfaprotach
Ceist:
Comharraich an fhuasgladh amfaprotach san ath-bhualadh a leanas agus mìnich carson:
[ \text{HCO}_3^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{CO}_3 + \text{OH}^- \]
Deasbad:
Is e fuasgladh amfaprotach fuasgladh a dh’ fhaodas a bhith na searbhag no na bhunait, a rèir nan suidheachaidhean ath-bhualaidh. Anns an eisimpleir ath-bhualaidh gu h-àrd:
– Bidh \(\text{HCO}_3^-\) ag obair mar bhunait nuair a ghabhas e proton bho \(\text{H}_2\text{O}\), a’ toirt a-mach \(\text{H}_2\text{CO}_3\).
– Faodaidh \(\text{HCO}_3^-\) gnìomh mar searbhag fo chumhachan eile cuideachd, a’ leigeil a-mach proton agus a’ dèanamh \(\text{CO}_3^{2-}\).
Tha seo a’ sealltainn gu bheil an ian \(\text{HCO}_3^-\) amfaprotach. Faodaidh e a bhith na searbhag (tabhartaiche proton) agus na bhunait (glacadair proton), a rèir an stuth eile leis a bheil e ag ath-fhreagairt.
Leis na eisimpleirean seo de dhuilgheadasan, is urrainn dhuinn tuigse nas fheàrr fhaighinn air mar a thathar a’ cleachdadh teòiridh searbhag-bonn Brønsted-Lowry gus eadar-obrachaidhean ceimigeach a sgrùdadh agus a ro-innse. Tha tuigse làidir air an teòiridh seo na bhunait airson mòran thagraidhean ann an ceimigeachd, bith-cheimigeachd, agus saidheansan eile.
