ឧទាហរណ៍នៃសំណួរពិភាក្សាអំពីអំបិលអ៊ីដ្រូលីស
អ៊ីដ្រូលីសអំបិល គឺជាបាតុភូតគីមីមួយដែលពាក់ព័ន្ធនឹងប្រតិកម្មនៃអំបិលជាមួយទឹក ដោយបង្កើតជាអាស៊ីត ឬបាសជាផលិតផលរង។ ដំណើរការនេះច្រើនតែជាប្រធានបទសំខាន់មួយនៅក្នុងមេរៀនគីមីវិទ្យា ពីព្រោះការយល់ដឹងអំពីអ៊ីដ្រូលីសអំបិលអាចផ្តល់នូវការយល់ដឹងជាមូលដ្ឋានអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃដំណោះស្រាយ និងជួយក្នុងការកំណត់ pH នៃដំណោះស្រាយ។ នៅក្នុងអត្ថបទនេះ យើងនឹងពិភាក្សាអំពីឧទាហរណ៍នៃបញ្ហាមួយចំនួន និងដំណោះស្រាយរបស់វាទាក់ទងនឹងអ៊ីដ្រូលីសអំបិល។
គោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃអំបិលអ៊ីដ្រូលីស
ប្រតិកម្មរំលាយអំបិលកើតឡើងនៅពេលដែលអំបិលរលួយក្នុងទឹក ហើយអ៊ីយ៉ុងរបស់វាមានប្រតិកម្មជាមួយម៉ូលេគុលទឹកដើម្បីបង្កើតជាអាស៊ីត ឬបាស។ មិនមែនអំបិលទាំងអស់នឹងរលាយក្នុងទឹកទេ។ ខ្លះមានលក្ខណៈអព្យាក្រឹត មានន័យថាពួកវាមិនផ្លាស់ប្តូរ pH នៃដំណោះស្រាយនោះទេ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អំបិលមួយចំនួនអាចបង្កើតជាដំណោះស្រាយអាស៊ីត ឬបាស អាស្រ័យលើប្រភពនៃអាស៊ីត និងបាសដែលបង្កើតអំបិល។
ដើម្បីយល់ពីយន្តការនេះ វាជាការសំខាន់ដែលត្រូវដឹងថា៖
– អំបិលនៃអាស៊ីតខ្លាំង និងបាសខ្លាំង (ដូចជា NaCl) ជាធម្មតាមិនឆ្លងកាត់ការបំបែកដោយទឹកទេ ហើយដំណោះស្រាយនៅតែអព្យាក្រឹត។
– អំបិលនៃអាស៊ីតខ្សោយ និងបាសខ្លាំង (ដូចជា CH3COONa) ជាធម្មតាបង្កើតជាដំណោះស្រាយបាស។
– អំបិលនៃអាស៊ីតខ្លាំង និងបាសខ្សោយ (ដូចជា NH4Cl) ជាធម្មតាបង្កើតជាដំណោះស្រាយអាស៊ីត។
– អំបិលនៃអាស៊ីតខ្សោយ និងបាសខ្សោយអាចមានប្រតិកម្មជាមួយទឹក ហើយកំណត់ pH ចុងក្រោយអាស្រ័យលើកម្លាំងដែលទាក់ទងគ្នានៃអាស៊ីត និងបាស។
សំណួរគំរូ និងការពិភាក្សា
សំណួរទី 1: ការរំលាយប៉ូតាស្យូមអាសេតាត (CH3COOK)
សំណួរ៖
តើសូលុយស្យុងប៉ូតាស្យូមអាសេតាត (CH3COOK) មានជាតិអាស៊ីត បាស ឬអព្យាក្រឹត? សូមសរសេរប្រតិកម្មអ៊ីដ្រូលីសដែលកើតឡើង ហើយកំណត់ pH នៃសូលុយស្យុង។
ប៉េបាហាសាន៖
ប៉ូតាស្យូមអាសេតាត (CH3COOK) គឺជាអំបិលនៃអាស៊ីតខ្សោយ (អាស៊ីតអាសេទិក, CH3COOH) និងបាសខ្លាំង (ប៉ូតាស្យូមអ៊ីដ្រូស៊ីត, KOH)។ ពីចំណុចនេះ យើងអាចសន្និដ្ឋានបានថា ដំណោះស្រាយ CH3COOK ទំនងជាបាស ពីព្រោះអ៊ីយ៉ុងអាសេតាត (CH3COO⁻) អាចបំបែកដោយទឹកក្នុងទឹក។
ប្រតិកម្មមានដូចខាងក្រោម៖
\[ CH_3COO^- + H_2O \ស្តាំឆ្វេង ត្រីកោណ CH_3COOH + OH^- \]
អ៊ីយ៉ុងអាសេតាត (CH3COO⁻) ទទួលយកប្រូតុង (H⁺) ពីទឹក (H2O) ដើម្បីបង្កើតជាអាស៊ីតអាសេទិក (CH3COOH) និងអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូស៊ីត (OH⁻)។ វត្តមាននៃអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូស៊ីត (OH⁻) នៅក្នុងដំណោះស្រាយធ្វើឱ្យវាក្លាយជាបាស។
ដើម្បីកំណត់ pH យើងត្រូវការកំហាប់អ៊ីយ៉ុង OH⁻។ ឧទាហរណ៍ យើងមានដំណោះស្រាយ CH3COOK 0,1 M ហើយថេរអ៊ីយ៉ូដនៃអាស៊ីតអាសេទិក (Ka) គឺ 1,8 × 10⁻⁵។
ជំហានដែលបានអនុវត្តគឺ៖
១. ដោយប្រើថេរមូលដ្ឋាន (Kb) សម្រាប់អ៊ីយ៉ុង CH3COO⁻៖
\[ K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{10^{-14}}{1,8 \ដង 10^{-5}} = 5,56 \ដង 10^{-10} \]
២. បំបែកអ៊ីយ៉ុង CH3COO⁻ ក្នុងដំណោះស្រាយ៖
\[ K_b = \frac{[CH_3COOH][OH^-]}{[CH_3COO^-]} \]
សូមឱ្យកម្រិតនៃការបំបែកជា 'x'៖
\[ ៥.៥៦ \គុណ ១០^{-១០} = \frac{x^2}{០.១-x} \]
ដោយមិនអើពើនឹង \(x\) តូចនៅក្នុងភាគបែង យើងអាចធ្វើឱ្យសាមញ្ញ៖
\[ x^2 \ប្រហែល 5,56 \គុណ 10^{-11} \ព្រួញទៅស្តាំ x = \sqrt{5,56 \គុណ 10^{-11}} = 7,45 \គុណ 10^{-6} \]
កំហាប់ OH⁻៖
\[ [OH^-] = 7,45 \គុណ 10^{-6} \]
pOH នៃដំណោះស្រាយ៖
\[ pOH = -\log [OH^-] = -\log (7,45 x 10^{-6}) \ប្រហែល 5,13 \]
ដោយប្រើទំនាក់ទំនងរវាង pH និង pOH៖
\[ pH = 14 – pOH = 14 – 5,13 = 8,87 \\]
ដូច្នេះ ដំណោះស្រាយ CH3COOK គឺជាបាសដែលមាន pH ប្រហែល 8,87។
សំណួរទី 2: ការរំលាយអាម៉ូញ៉ូមក្លរួ (NH4Cl)
សំណួរ៖
តើដំណោះស្រាយអាម៉ូញ៉ូមក្លរួ (NH4Cl) មានជាតិអាស៊ីត បាស ឬអព្យាក្រឹត? សូមសរសេរប្រតិកម្មអ៊ីដ្រូលីសដែលកើតឡើង ហើយកំណត់ pH នៃដំណោះស្រាយ។
ប៉េបាហាសាន៖
អាម៉ូញ៉ូមក្លរួ (NH4Cl) គឺជាអំបិលនៃអាស៊ីតខ្លាំង (HCl) និងបាសខ្សោយ (NH3)។ ពីចំណុចនេះ យើងអាចសន្និដ្ឋានបានថា ដំណោះស្រាយនេះមានជាតិអាស៊ីត ពីព្រោះអ៊ីយ៉ុងអាម៉ូញ៉ូម (NH4⁺) អាចបំបែកដោយទឹកក្នុងទឹក។
ប្រតិកម្មមានដូចខាងក្រោម៖
\[ NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 + H_3O^+ \]
អ៊ីយ៉ុងអាម៉ូញ៉ូម (NH4⁺) បរិច្ចាគប្រូតុង (H⁺) ទៅម៉ូលេគុលទឹក (H2O) ដើម្បីបង្កើតជាអាម៉ូញាក់ (NH3) និងអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូញ៉ូម (H3O⁺)។ វត្តមាននៃអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូញ៉ូម (H3O⁺) នៅក្នុងដំណោះស្រាយនេះបណ្តាលឱ្យដំណោះស្រាយមានជាតិអាស៊ីត។
ឧទាហរណ៍ យើងមានដំណោះស្រាយ NH4Cl 0,1 M។ ថេរអ៊ីយ៉ូដមូលដ្ឋាន (Kb) សម្រាប់ NH3 គឺ 1,8 × 10⁻⁵។
ជំហានដែលបានអនុវត្តគឺ៖
១. ការប្រើប្រាស់ថេរអាស៊ីត (Ka) សម្រាប់អ៊ីយ៉ុង NH4⁺៖
\[ K_a = \frac{K_w}{K_b} = \frac{10^{-14}}{1,8 \ដង 10^{-5}} = 5,56 \ដង 10^{-10} \]
២. បំបែកអ៊ីយ៉ុង NH4⁺ ក្នុងដំណោះស្រាយ៖
\[ K_a = \frac{[NH_3][H_3O^+]}{[NH_4^+]} \]
សូមឱ្យកម្រិតនៃការបំបែកជា 'x'៖
\[ ៥.៥៦ \គុណ ១០^{-១០} = \frac{x^2}{០.១-x} \]
ដោយមិនអើពើនឹង \(x\) តូចនៅក្នុងភាគបែង យើងអាចធ្វើឱ្យសាមញ្ញ៖
\[ x^2 \ប្រហែល 5,56 \គុណ 10^{-11} \ព្រួញទៅស្តាំ x = \sqrt{5,56 \គុណ 10^{-11}} = 7,45 \គុណ 10^{-6} \]
កំហាប់ H3O⁺៖
\[ [H_3O^+] = 7,45 \គុណ 10^{-6} \]
pH នៃដំណោះស្រាយ៖
pH = -\log [H_3O^+] = -\log (7,45 x 10^{-6}) \ប្រហែល 5,13
ដូច្នេះដំណោះស្រាយ NH4Cl មានជាតិអាស៊ីតដែលមាន pH ប្រហែល 5,13។
នៅក្នុងឧទាហរណ៍ទាំងពីរខាងលើ យើងឃើញពីរបៀបដែលការកំណត់ប្រភេទនៃអ៊ីដ្រូលីសអាចជួយកំណត់លក្ខណៈនៃដំណោះស្រាយ។ ដោយអនុវត្តថេរលំនឹងអ៊ីយ៉ូដ (Ka ឬ Kb) និងសម្មតិកម្មសាមញ្ញមួយចំនួន យើងអាចដោះស្រាយបញ្ហាទាំងនេះបានយ៉ាងងាយស្រួល។
ការពិភាក្សាអំពីបញ្ហាអ៊ីដ្រូលីសអំបិលនេះមិនត្រឹមតែបណ្តុះបណ្តាលជំនាញវិភាគក្នុងការគណនាគណិតវិទ្យាប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងធ្វើឱ្យការយល់ដឹងកាន់តែស៊ីជម្រៅអំពីគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យាសូលុយស្យុងផងដែរ។ ការយល់ដឹងពីរបៀបដែលអ៊ីយ៉ុងនៃប្រភពដើមផ្សេងៗគ្នារួមចំណែកដល់ប្រូតុង ឬឧបករណ៍ទទួលចំពោះម៉ូលេគុលទឹក និងរបៀបដែលវាប៉ះពាល់ដល់ pH នៃសូលុយស្យុង គឺជាមូលដ្ឋានគ្រឹះក្នុងការធ្វើជាម្ចាស់លើប្រធានបទកម្រិតខ្ពស់ជាច្រើននៅក្នុងគីមីវិទ្យា។
