Кислоталардын жана негиздердин рН маанисин талкуулоо боюнча мисал суроолор
Кислоталар жана негиздер жөнүндө сөз болгондо, биз түшүнүшүбүз керек болгон маанилүү түшүнүктөрдүн бири - бул рН. рН - бул эритменин кычкылдуулугун же щелочтуулугун өлчөөчү көрсөткүч. рН аныктоо үчүн колдонулган формулалардын бири:
\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]
Бул формулада, \([H^+]\) - эритмедеги суутек иондорунун концентрациясы, ал молярдуулук менен өлчөнөт (\(\text{mol/L}\)). рНдан тышкары, эритменин негиздүүлүгүн аныктоо үчүн колдонулган \(\text{pOH}\) да бар:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
Андан кийин, рН жана pOH ортосундагы байланыш төмөнкү теңдеме менен жөнгө салынат:
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
Төмөндө биз кислота жана негиз эритмелеринин рН маанисин кантип эсептөө керектиги боюнча бир нече мисал суроолорду жана аларды талкуулоону талкуулайбыз.
1-мисал суроо: Күчтүү кислота эритмесинин рН маанисин эсептөө
Суроо:
0,01 М концентрациясындагы HCl (туз кислотасы) эритмесинин рН маанисин эсептегиле.
Талкуу:
HCl – сууда толугу менен диссоциациялана турган күчтүү кислота:
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
HCl толугу менен диссоциациялангандыктан, эритмедеги суутек иондорунун концентрациясы ([H^+]) HClдин баштапкы концентрациясына, башкача айтканда, 0,01 Мге барабар болот.
\[ [H^+] = 0,01 \, \text{M} \]
Андан кийин, биз рН формуласын колдонобуз:
\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]
\[ \text{pH} = -\log (0,01) \]
\[ \text{pH} = -\log (10^{-2}) \]
\[ \text{pH} = 2 \]
Ошентип, 0,01 М HCl эритмесинин рН мааниси 2ге барабар.
2-мисал суроо: Күчтүү негиз эритмесинин рН маанисин эсептөө
Суроо:
0,001 М концентрациясындагы NaOH (натрий гидроксиди) эритмесинин рН маанисин эсептегиле.
Талкуу:
NaOH сууда толугу менен диссоциацияланган күчтүү негиз:
\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
Эритмедеги гидроксид иондорунун концентрациясы ([OH^-]) NaOH баштапкы концентрациясына, тактап айтканда 0,001 Мге барабар болот.
\[ [OH^-] = 0,001 \, \text{M} \]
Андан кийин, биз pOH эсептейбиз:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
\[ \text{pOH} = -\log (0,001) \]
\[ \text{pOH} = -\log (10^{-3}) \]
\[ \text{pOH} = 3 \]
Андан кийин, биз рН жана pOH ортосундагы байланышты колдонобуз:
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
\[ \text{pH} + 3 = 14 \]
\[ \text{pH} = 11 \]
Ошентип, 0,001 М NaOH эритмесинин рН мааниси 11ге барабар.
3-мисал суроо: Алсыз кислота эритмесинин рН маанисин эсептөө
Суроо:
Концентрациясы 0,01 М жана диссоциация константасы \(K_a = 1,8 \times 10^{-5}\) болгон CH3COOH (уксус кислотасы) эритмесинин рН маанисин эсептегиле.
Талкуу:
Уксус кислотасы сыяктуу алсыз кислота толугу менен диссоциацияланбагандан кийин, эритмедеги Н+ иондорунун концентрациясын табуу үчүн кислотанын диссоциация константасын (\(K_a\)) колдонушубуз керек.
Сууда уксус кислотасынын диссоциациясынын теңдемеси:
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \leftrightarrow \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^- \]
Диссоциация константасы (\(K_a\)):
\[ K_a = \frac{[H^+] [\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} \]
Суутек иондорунун жана ацетат иондорунун концентрациясы \(x\) деп эсептейли, анда:
\[ K_a = \frac{x \cdot x}{0,01 – x} \]
\(K_a\) өтө кичинекей болгондуктан, \(0,01 – x \prx 0,01\) деп болжолдой алабыз:
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]
\[x^2 = 1,8 \убакыт 10^{-5} \убакыт 0,01 \]
\[x^2 = 1,8 \убакыт 10^{-7} \]
\[x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}} \]
\[ x \болжол менен 1,34 \убакыт 10^{-4} \]
Демек, суутек иондорунун концентрациясы ([H^+]) (1,34 эсе 10^{-4}) барабар.
Андан кийин, биз рН эсептейбиз:
\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]
\[ \text{pH} = -\log (1,34 \times 10^{-4}) \]
\[ \text{pH} \болжол менен 3,87 \]
Ошентип, 0,01 М уксус кислотасынын эритмесинин рН мааниси болжол менен 3,87 түзөт.
4-мисал суроо: Алсыз негиз эритмесинин рН маанисин эсептөө
Суроо:
Концентрациясы 0,01 М жана негиздик диссоциация константасы \(K_b = 1,8 \times 10^{-5}\) болгон NH3 (аммиак) эритмесинин рН маанисин эсептегиле.
Талкуу:
NH3 – толугу менен диссоциацияланбаган алсыз негиз. Эритмедеги OH^- иондорунун концентрациясын табуу үчүн негиздик диссоциация константасын (\(K_b\)) колдонушубуз керек.
Суудагы аммиактын диссоциациялануу реакциясы:
\[ \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
Негиздик диссоциация константасы (\(K_b\)):
\[ K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_3]} \]
Аммоний иондорунун жана гидроксид иондорунун концентрациясы \(x\) деп эсептейли, анда:
\[ K_b = \frac{x \cdot x}{0,01 – x} \]
\(K_b\) өтө кичинекей болгондуктан, \(0,01 – x \prx 0,01\) деп болжолдой алабыз:
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]
\[x^2 = 1,8 \убакыт 10^{-5} \убакыт 0,01 \]
\[x^2 = 1,8 \убакыт 10^{-7} \]
\[x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}} \]
\[ x \болжол менен 1,34 \убакыт 10^{-4} \]
Демек, гидроксид иондорунун концентрациясы ([OH^-]) (1,34 эсе 10^{-4}) түзөт.
Андан кийин, биз pOH эсептейбиз:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
\[ \text{pOH} = -\log (1,34 \times 10^{-4}) \]
\[ \text{pOH} \болжол менен 3,87 \]
Андан кийин, биз рН жана pOH ортосундагы байланышты колдонобуз:
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
\[ \text{pH} + 3,87 = 14 \]
\[ \text{pH} \болжол менен 10,13 \]
Ошентип, 0,01 М аммиак эритмесинин рН мааниси болжол менен 10,13 түзөт.
Корутунду
рН изилдөөдө күчтүү жана алсыз кислоталар менен негиздердин ортосундагы айырманы жана алардын ар биринин эритмеде кантип диссоциацияланышын түшүнүү маанилүү. Бул берилген эритменин рН маанисин кантип эсептөөгө түздөн-түз таасир этет. рН эсептөө логарифмдерди жана негизги химиялык принциптерди колдонууну камтыйт. Бул түшүнүктөрдү түшүнүү бизге химия менен биологиянын күнүмдүк колдонулуштарынын ар кандай тармактарында жардам берет.
