ឧទាហរណ៍សំណួរពិភាក្សាអំពីដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន
ដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន ដែលជារឿយៗត្រូវបានគេហៅថា សតិបណ្ដោះអាសន្ន គឺជាដំណោះស្រាយដែលរក្សា pH របស់វា ទោះបីជាបន្ថែមអាស៊ីតខ្លាំង ឬបាសខ្លាំងក្នុងបរិមាណតិចតួចក៏ដោយ។ សមត្ថភាពនេះធ្វើឱ្យដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្នមានសារៈសំខាន់នៅក្នុងកម្មវិធីគីមី ជីវសាស្រ្ត និងសូម្បីតែឧស្សាហកម្មផ្សេងៗ។ នៅក្នុងអត្ថបទនេះ យើងនឹងស្វែងយល់ពីឧទាហរណ៍មួយចំនួន និងពិភាក្សាអំពីដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន។
ការយល់ដឹងអំពីដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន
ដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្នជាទូទៅមានល្បាយនៃអាស៊ីតខ្សោយ និងបាសផ្សំរបស់វា ឬបាសខ្សោយ និងអាស៊ីតផ្សំរបស់វា។ នៅពេលដែលអាស៊ីត ឬបាសត្រូវបានបន្ថែមទៅក្នុងដំណោះស្រាយទាំងនេះ ប្រតិកម្មដែលបានកើតឡើងជួយរក្សា pH នៃដំណោះស្រាយក្នុងជួរជាក់លាក់មួយ។ នៅក្នុងបរិបទនេះ pH គឺជារង្វាស់នៃជាតិអាស៊ីត ឬអាល់កាឡាំងនៃដំណោះស្រាយ។
មុខងារ និងសារៈសំខាន់នៃដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន
ដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្នមានតួនាទីសំខាន់ក្នុងវិស័យផ្សេងៗ៖
១. ជីវគីមី៖ ប្រតិកម្មអង់ស៊ីម និងសរីរវិទ្យាជាច្រើនកើតឡើងនៅ pH ជាក់លាក់មួយ ដូច្នេះដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្នជួយរក្សាលក្ខខណ្ឌល្អបំផុត។
២. ឧស្សាហកម្ម៖ នៅក្នុងឧស្សាហកម្មម្ហូបអាហារ និងឱសថ ការគ្រប់គ្រង pH ឱ្យបានត្រឹមត្រូវគឺមានសារៈសំខាន់ចំពោះគុណភាព និងសុវត្ថិភាពផលិតផល។
៣. ការពិសោធន៍គីមី៖ នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ ដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្នត្រូវបានប្រើដើម្បីគ្រប់គ្រង pH អំឡុងពេលមានប្រតិកម្មគីមី។
របៀបដែលដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្នដំណើរការ
ដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្នដំណើរការលើគោលការណ៍នៃលំនឹង។ ចំពោះដំណោះស្រាយដែលមានអាស៊ីតខ្សោយ \(HA\) និងអំបិលបាសផ្សំរបស់វា \(A^-\) ការបន្ថែមអាស៊ីត ឬបាសក្នុងបរិមាណតិចតួចនឹងបង្កឱ្យមានប្រតិកម្មផ្លាស់ទីលំនៅដោយមិនមានការប្រែប្រួលច្រើននៃកំហាប់អ៊ីយ៉ុង \(H^+\) ឡើយ។
សំណួរគំរូ និងការពិភាក្សា
ដើម្បីយល់បន្ថែម ចូរយើងវិភាគសំណួរ និងការពិភាក្សាមួយចំនួនទាក់ទងនឹងដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន។
សំណួរទី 1: ការគណនា pH នៃដំណោះស្រាយអាស៊ីតសតិបណ្ដោះអាសន្ន
សំណួរ៖
ដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្នមួយត្រូវបានផលិតឡើងដោយលាយអាស៊ីតអាសេទិក (CH₃COOH) 0,1 ម៉ូលជាមួយសូដ្យូមអាសេតាត (CH₃COONa) 0,1 ម៉ូលក្នុងដំណោះស្រាយ 1 លីត្រ។ ថេរឌីសូស្យូមនៃអាស៊ីតអាសេទិក (K₃a₃) គឺ ∑(1,8∑x10∑^{-5}∑)។ គណនា pH នៃដំណោះស្រាយ។
ប៉េបាហាសាន៖
ដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ននេះមានអាស៊ីតខ្សោយ (CH₃COOH) និងមូលដ្ឋានផ្សំរបស់វា (CH₃COO⁻)។ យើងអាចប្រើសមីការ Henderson-Hasselbalch ដើម្បីគណនា pH នៃដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន៖
\[ \text{pH} = \text{p}K_a + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right) \]
ឌីម៉ាណា៖
\[ \text{p}K_a = -\log(K_a) \]
\[ \text{p}K_a = -\log (1,8 \x10^{-5}) \]
\[ \text{p}K_a \ប្រហែល ៤.៧៤ \]
ដោយសារកំហាប់នៃ \( [A^-] \) និង \( [HA] \) គឺដូចគ្នា (0,1 M):
\[ \text{pH} = 4,74 + \log \left( \frac{[0,1]}{[0,1]} \right) \]
pH = ៤.៧៤ + ឡុក(១)
\[ \text{pH} = ១១ \]
ដូច្នេះ pH នៃដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្នគឺ 4,74 ។
សំណួរទី 2: ការបន្ថែមអាស៊ីតទៅក្នុងដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន
សំណួរ៖
តើការប្រែប្រួល pH យ៉ាងដូចម្តេច ប្រសិនបើបន្ថែម HCl 0,01 mol ទៅក្នុងដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន 1 លីត្រពីសំណួរទី 1?
ប៉េបាហាសាន៖
ការបន្ថែម HCl នឹងបង្កើនកំហាប់ \(H^+\) នៅក្នុងដំណោះស្រាយ។ ប្រតិកម្មដែលកើតឡើងគឺ៖
\[ \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^- \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH} \]
យើងត្រូវគណនាចំនួនម៉ូលនៃ \(H^+ \) និងរបៀបដែលវាប៉ះពាល់ដល់កំហាប់នៃ \(\text{CH}_3\text{COOH} \) និង \(\text{CH}_3\text{COO}^- \)។
ដំបូងឡើយ៖
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 \, \text{mol} \]
\[ [\អត្ថបទ{CH}_3\អត្ថបទ{COOH}] = 0,1 \, \អត្ថបទ{mol} \]
បន្ទាប់ពីបន្ថែម HCl 0,01 mol:
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 – 0,01 = 0,09 \, \text{mol} \]
\[ [\អត្ថបទ{CH}_3\អត្ថបទ{COOH}] = 0,1 + 0,01 = 0,11 \, \អត្ថបទ{mol} \]
ប្រើសមីការ Henderson-Hasselbalch ដើម្បីគណនា pH ថ្មី៖
\[ \text{pH} = \text{p}K_a + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right) \]
\[ \text{pH} = 4,74 + \log \left( \frac{0,09}{0,11} \right) \]
pH = ៤.៧៤ + ឡុក(១)
\[ pH = ៤.៧៤ + (-០.០៨៨) \]
\[ \text{pH} = ១១ \]
ដូច្នេះ pH នៃដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្នបន្ទាប់ពីបន្ថែម HCl ផ្លាស់ប្តូរពី 4,74 ដល់ 4,65។
សំណួរទី 3: ការបន្ថែមបាសទៅក្នុងដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន
សំណួរ៖
តើការប្រែប្រួល pH យ៉ាងដូចម្តេច ប្រសិនបើបន្ថែម NaOH 0,01 mol ទៅក្នុងដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន 1 លីត្រពីសំណួរទី 1?
ប៉េបាហាសាន៖
ការបន្ថែម NaOH នឹងកាត់បន្ថយកំហាប់ H⁺ នៅក្នុងដំណោះស្រាយដោយ OH⁻ ពី NaOH។ ប្រតិកម្មដែលកើតឡើង៖
\[ \text{OH}^- + \text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O} \]
ដំបូងឡើយ៖
\[ [\អត្ថបទ{CH}_3\អត្ថបទ{COOH}] = 0,1 \, \អត្ថបទ{mol} \]
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 \, \text{mol} \]
បន្ទាប់ពីបន្ថែម NaOH ចំនួន 0,01 mol:
\[ [\អត្ថបទ{CH}_3\អត្ថបទ{COOH}] = 0,1 – 0,01 = 0,09 \, \អត្ថបទ{mol} \]
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 + 0,01 = 0,11 \, \text{mol} \]
ប្រើសមីការ Henderson-Hasselbalch ដើម្បីគណនា pH ថ្មី៖
\[ \text{pH} = \text{p}K_a + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right) \]
\[ \text{pH} = 4,74 + \log \left( \frac{0,11}{0,09} \right) \]
pH = ៤.៧៤ + ឡុក(១)
pH = ៤.៧៤ + ០.០៨៧
\[ \text{pH} = ១១ \]
ដូច្នេះ pH នៃដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្នបន្ទាប់ពីបន្ថែម NaOH ផ្លាស់ប្តូរពី 4,74 ដល់ 4,83។
សំណួរទី 4: ការកំណត់សមាសធាតុសតិបណ្ដោះអាសន្នជាមួយនឹង pH ជាក់លាក់មួយ
សំណួរ៖
ដើម្បីធ្វើដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន 1 លីត្រ ដែលមាន pH 5,0 ដោយប្រើអាស៊ីតអាសេទិក (CH₃COOH) និងសូដ្យូមអាសេតាត (CH₃COONa) តើត្រូវការម៉ូលនៃសមាសធាតុនីមួយៗប៉ុន្មាន? (Ka) នៃអាស៊ីតអាសេទិកគឺ (1,8 x 10^{-5})។
ប៉េបាហាសាន៖
ប្រើសមីការ Henderson-Hasselbalch៖
\[ \text{pH} = \text{p}K_a + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right) \]
ដំបូងគណនា pKₐ៖
\[ \text{p}K_a = -\log (1,8 \x10^{-5}) \]
\[ \text{p}K_a \ប្រហែល ៤.៧៤ \]
បន្ទាប់មកបញ្ចូលតម្លៃ pH ដែលចង់បាន៖
\[ ៥.០ = ៤.៧៤ + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right) \]
\[ ០.២៦ = \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right) \]
ការប្រើប្រាស់លក្ខណៈសម្បត្តិរបស់លោការីត៖
\[ \frac{[A^-]}{[HA]} = 10^{0,26} \]
\[ \frac{[A^-]}{[HA]} \ប្រហែល ១.៨២ \]
នេះមានន័យថា សម្រាប់រាល់ 1 ម៉ូលនៃ CH₃COOH ត្រូវការ 1,82 ម៉ូលនៃ CH₃COONa។ ចំពោះសមាមាត្រនេះក្នុង 1 លីត្រ៖
ឧទាហរណ៍ ឧបមាថា CH₃COOH = x mol ដូច្នេះ CH₃COONa = 1,82x mol។ បរិមាណសរុបគឺ (x + 1.82x) = 2,82x mol ព្រោះយើងកំពុងផលិតសារធាតុរាវ 1 លីត្រ បន្ទាប់មក៖
x + 1.82x = 1
\[ ៣x = ៥ \]
x = \frac{1}{2.82} \ប្រហែល 0.355
ដូច្នេះសមាសភាពដែលត្រូវការ៖
– CH₃COOH: 0,355 ម៉ូល
– CH₃COONa: 1,82 0,355 ≈ 0,646 mol
ដូច្នេះយើងត្រូវការអាស៊ីតអាសេទិក ០,៣៥៥ ម៉ូល និងសូដ្យូមអាសេតាត ០,៦៤៦ ម៉ូល ដើម្បីធ្វើដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន ១ លីត្រ ដែលមាន pH ៥.០។
អត្ថបទនេះបង្ហាញពីបញ្ហាឧទាហរណ៍ផ្សេងៗទាក់ទងនឹងដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន និងការពិភាក្សារបស់ពួកគេ ដើម្បីផ្តល់នូវការយល់ដឹងកាន់តែស៊ីជម្រៅអំពីគោលគំនិតនេះ។ យើងសង្ឃឹមថាព័ត៌មាននេះមានប្រយោជន៍ក្នុងការយល់ដឹងពីរបៀបដែលដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្នដំណើរការ និងកម្មវិធីរបស់ពួកគេនៅក្នុងបរិបទផ្សេងៗ។
