അർഹീനിയസ് ആസിഡ് ബേസ് ചർച്ചാ ചോദ്യങ്ങളുടെ ഉദാഹരണം.

അർഹീനിയസ് ആസിഡുകളുടെയും ബേസുകളുടെയും ഉദാഹരണ ചോദ്യങ്ങളും ചർച്ചയും

ആസിഡുകളും ബേസുകളും രസതന്ത്രത്തിലെ അടിസ്ഥാന ആശയങ്ങളാണ്. ആസിഡുകളുടെയും ബേസുകളുടെയും സ്വഭാവം വിശദീകരിക്കുന്ന ഏറ്റവും അറിയപ്പെടുന്ന സിദ്ധാന്തങ്ങളിലൊന്നാണ് അർഹീനിയസ് സിദ്ധാന്തം. അർഹീനിയസിന്റെ അഭിപ്രായത്തിൽ, ആസിഡ് എന്നത് വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുമ്പോൾ H⁺ (അല്ലെങ്കിൽ H₃O⁺) അയോണുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഒരു സംയുക്തമാണ്, അതേസമയം ബേസ് എന്നത് വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുമ്പോൾ OH⁻ അയോണുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഒരു സംയുക്തമാണ്. ഈ ലേഖനത്തിൽ, അർഹീനിയസ് സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച് ആസിഡുകളെയും ബേസുകളെയും സംബന്ധിച്ച നിരവധി ഉദാഹരണ പ്രശ്നങ്ങളും അവയുടെ പരിഹാരങ്ങളും നമ്മൾ ചർച്ച ചെയ്യും.

ഉദാഹരണം ചോദ്യം 1

ചോദ്യം:
ഒരു 0,1 M ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ് (HCl) ലായനി വെള്ളത്തിൽ ലയിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ലായനിയിലെ H⁺ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത കണക്കാക്കുക.

ചർച്ച:
അർഹീനിയസ് സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്, വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുമ്പോൾ H⁺ അയോണുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനാൽ HCl ഒരു ആസിഡാണ്. വെള്ളത്തിൽ HCl ന്റെ അയോണൈസേഷൻ സമവാക്യം ഇപ്രകാരമാണ്:

\[ \ടെക്സ്റ്റ്{HCl} \ടു \ടെക്സ്റ്റ്{H}^+ + \ടെക്സ്റ്റ്{Cl}^- \]

HCl യുടെ പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത 0,1 M ആണ്. HCl ജലീയ ലായനിയിൽ പൂർണ്ണമായും അയോണീകരിക്കുന്ന ഒരു ശക്തമായ ആസിഡായതിനാൽ, ഓരോ HCl തന്മാത്രയും ഒരു H⁺ അയോണും ഒരു Cl⁻ അയോണും ഉത്പാദിപ്പിക്കും. അതിനാൽ, ലായനിയിലെ H⁺ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രതയും HCl യുടെ സാന്ദ്രതയ്ക്ക് തുല്യമാണ്, അതായത്:

\[ [\ടെക്സ്റ്റ്{H}^+] = 0,1 \ടെക്സ്റ്റ്{ M} \]

അപ്പോൾ, 0,1 M HCl ലായനിയിൽ H⁺ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത 0,1 M ആണ്.

ഉദാഹരണം ചോദ്യം 2

ചോദ്യം:
0,01 M നൈട്രിക് ആസിഡ് (HNO₃) ലായനിയുടെ pH കണക്കാക്കുക.

ചർച്ച:
HNO₃ വെള്ളത്തിൽ പൂർണ്ണമായും അയോണീകരിക്കുന്ന ഒരു ശക്തമായ ആസിഡാണ്, അതിനാൽ HNO₃ യുടെ അയോണൈസേഷൻ സമവാക്യം ഇപ്രകാരമാണ്:

\[ \ടെക്സ്റ്റ്{HNO}_3 \ടു \ടെക്സ്റ്റ്{H}^+ + \ടെക്സ്റ്റ്{NO}_3^- \]

HNO₃ ന്റെ നൽകിയിരിക്കുന്ന സാന്ദ്രത 0,01 M ആണ്. HNO₃ ഒരു ശക്തമായ ആസിഡായതിനാൽ, HNO₃ ന്റെ ഓരോ തന്മാത്രയും ഒരു H⁺ അയൺ ഉത്പാദിപ്പിക്കും. അതിനാൽ, ലായനിയിലെ H⁺ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത HNO₃ ന്റെ സാന്ദ്രതയ്ക്ക് തുല്യമാണ്, അതായത്:

\[ [\ടെക്സ്റ്റ്{H}^+] = 0,01 \ടെക്സ്റ്റ്{ M} \]

pH മൂല്യം ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കാം:

\[ \ടെക്സ്റ്റ്{pH} = -\ലോഗ് [\ടെക്സ്റ്റ്{H}^+] \]

ഫോർമുലയിൽ H⁺ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത പ്ലഗ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നത്:

\[ \text{pH} = -\log (0,01) = -\log (10^{-2}) = 2 \]

അപ്പോൾ, 0,01 M HNO₃ ലായനിയുടെ pH 2 ആണ്.

ഉദാഹരണം ചോദ്യം 3

ചോദ്യം:
0,05 M NaOH ലായനിയിൽ OH⁻ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത നിർണ്ണയിക്കുക.

ചർച്ച:
NaOH എന്നത് വെള്ളത്തിൽ പൂർണ്ണമായും അയോണീകരിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു ശക്തമായ ബേസാണ്, അതിനാൽ NaOH ന്റെ അയോണൈസേഷൻ സമവാക്യം ഇപ്രകാരമാണ്:

\[ \text{NaOH} \to \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]

NaOH ന്റെ സാന്ദ്രത 0,05 M ആണ്. NaOH ഒരു ശക്തമായ ക്ഷാരമായതിനാൽ, ഓരോ NaOH തന്മാത്രയും ഒരു OH⁻ അയോൺ ഉത്പാദിപ്പിക്കും. അതിനാൽ, ലായനിയിലെ OH⁻ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത NaOH ന്റെ സാന്ദ്രതയ്ക്ക് തുല്യമാണ്, അതായത്:

\[ [\ടെക്സ്റ്റ്{OH}^-] = 0,05 \ടെക്സ്റ്റ്{ M} \]

അപ്പോൾ, 0,05 M NaOH ലായനിയിൽ OH⁻ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത 0,05 M ആണ്.

ഉദാഹരണം ചോദ്യം 4

ചോദ്യം:
0,01 M KOH ലായനിയുടെ pH കണക്കാക്കുക.

ചർച്ച:
വെള്ളത്തിൽ പൂർണ്ണമായും അയോണീകരിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു ശക്തമായ ബേസാണ് KOH. വെള്ളത്തിൽ KOH ന്റെ അയോണീകരണ സമവാക്യം ഇപ്രകാരമാണ്:

\[ \ടെക്സ്റ്റ്{KOH} \ടു \ടെക്സ്റ്റ്{K}^+ + \ടെക്സ്റ്റ്{OH}^- \]

നൽകിയിരിക്കുന്ന KOH സാന്ദ്രത 0,01 M ആണ്. KOH ഒരു ശക്തമായ ക്ഷാരമായതിനാൽ, ഓരോ KOH തന്മാത്രയും ഒരു OH⁻ അയോൺ ഉത്പാദിപ്പിക്കും. അതിനാൽ, ലായനിയിലെ OH⁻ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത KOH ന്റെ സാന്ദ്രതയ്ക്ക് തുല്യമാണ്, അതായത്:

\[ [\ടെക്സ്റ്റ്{OH}^-] = 0,01 \ടെക്സ്റ്റ്{ M} \]

ഒരു ലായനിയിലെ H⁺ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രതയുടെ അളവാണ് pH. ജല അയോൺ ഉൽപ്പന്നം (Kw) നൽകുന്ന pH, H⁺ അയോണുകൾ, OH⁻ അയോണുകൾ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം നമുക്ക് ഉപയോഗിക്കാം:

\[ \text{Kw} = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1 \times 10^{-14} \]

[OH⁻] ന്റെ മൂല്യം അറിയുന്നതിലൂടെ, നമുക്ക് [H⁺] കണക്കാക്കാം:

\[ [\text{H}^+] = \frac{\text{Kw}}{[\text{OH}^-]} = \frac{1 \times 10^{-14}}{0,01} = 1 \times 10^{-12} \text{ M} \]

pH മൂല്യം ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കാം:

\[ \ടെക്സ്റ്റ്{pH} = -\ലോഗ് [\ടെക്സ്റ്റ്{H}^+] \]

ഫോർമുലയിൽ H⁺ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത പ്ലഗ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നത്:

\[ \text{pH} = -\log (1 \times 10^{-12}) = 12 \]

അപ്പോൾ, 0,01 M KOH ലായനിയുടെ pH 12 ആണ്.

ഉദാഹരണം ചോദ്യം 5

ചോദ്യം:
ഒരു ലായനിയുടെ pH മൂല്യം = 3 ആണ്. ലായനിയിലെ H⁺ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത കണക്കാക്കുക.

ചർച്ച:
ഒരു ലായനിയിലെ H⁺ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രതയുടെ അളവാണ് pH, ഇത് ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് പ്രകടിപ്പിക്കാം:

\[ \ടെക്സ്റ്റ്{pH} = -\ലോഗ് [\ടെക്സ്റ്റ്{H}^+] \]

H⁺ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത കണക്കാക്കാൻ, ഞങ്ങൾ ഫോർമുല ഇതിലേക്ക് മാറ്റുന്നു:

\[ [\text{H}^+] = 10^{-\text{pH}} \]

തന്നിരിക്കുന്ന pH മൂല്യങ്ങൾ പ്ലഗ് ചെയ്‌താൽ നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നത്:

\[ [\text{H}^+] = 10^{-3} = 0,001 \text{ M} \]

അപ്പോൾ, pH = 3 ഉള്ള ഒരു ലായനിയിൽ H⁺ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത 0,001 M ആണ്.

ഉദാഹരണം ചോദ്യം 6

ചോദ്യം:
NH₄OH ലായനിയുടെ സാന്ദ്രത 0,1 M ആണ്. NH₄OH ന്റെ Kb മൂല്യം 1,8 x 10⁻⁵ ആണെങ്കിൽ ലായനിയുടെ pH കണക്കാക്കുക.

ചർച്ച:
NH₄OH ഒരു ദുർബല ക്ഷാരമാണ്, അത് വെള്ളത്തിൽ പൂർണ്ണമായും അയോണീകരിക്കപ്പെടുന്നില്ല. വെള്ളത്തിൽ NH₄OH ന്റെ അയോണൈസേഷൻ സമവാക്യം ഇപ്രകാരമാണ്:

\[ \text{NH}_4\text{OH} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]

NH₄OH ന്റെ അയോണൈസേഷനുള്ള സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കത്തെ Kb എന്ന് വിളിക്കുന്നു, ഇത് നൽകുന്നത്:

\[ K_b = \frac{[\ടെക്സ്റ്റ്{NH}_4^+][\ടെക്സ്റ്റ്{OH}^-]}{[\ടെക്സ്റ്റ്{NH}_4\ടെക്സ്റ്റ്{OH}} \]

NH₄OH ഒരു ദുർബലമായ ക്ഷാരമായതിനാൽ, OH⁻ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത കണക്കാക്കാൻ നമ്മൾ Kb ഉപയോഗിക്കുന്നു. \(x\) എന്നത് അയോണൈസ്ഡ് NH₄OH ന്റെ സാന്ദ്രതയാണെന്ന് കരുതുക, അയോണൈസേഷൻ സമവാക്യം ഇങ്ങനെയാണ്:

\[ K_b = \frac{x^2}{0,1 – x} \ഏകദേശം \frac{x^2}{0,1} \]

Kb യുടെ മൂല്യം വളരെ ചെറുതായതിനാൽ, നമുക്ക് \(0,1 – x \approx 0,1\) എന്ന് അനുമാനിക്കാം:

\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,1} \]

\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-6} \]

\[ x = \sqrt{1,8 \times 10^{-6}} \]

\[ x \ഏകദേശം 1,34 \times 10^{-3} \text{ M} \]

അപ്പോൾ, OH⁻ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത \(1,34 \times 10^{-3} \text{ M}\) ആണ്.

ഈ സാന്ദ്രതയിൽ നിന്ന്, Kw ഉപയോഗിച്ച് H⁺ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത നമുക്ക് കണക്കാക്കാം:

\[ [\text{H}^+] = \frac{1 \times 10^{-14}}{1,34 \times 10^{-3}} \]

\[ [\text{H}^+] = 7,46 \times 10^{-12} \text{ M} \]

pH:

\[ \text{pH} = -\log (7,46 \times 10^{-12}) \]

\[ \ടെക്സ്റ്റ്{pH} \ഏകദേശം 11,13 \]

അപ്പോൾ, 0,1 M NH₄OH ലായനിയുടെ pH ഏകദേശം 11,13 ആണ്.

ഉപസംഹാരം

ആസിഡുകളും ബേസുകളും ലായനിയിൽ എങ്ങനെ പെരുമാറുന്നുവെന്ന് മനസ്സിലാക്കുന്നതിന് അർഹീനിയസ് സിദ്ധാന്തം വിലപ്പെട്ട ഒരു അടിത്തറ നൽകുന്നു. ഈ ചർച്ചയിൽ, H⁺, OH⁻ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രതയും വിവിധ ലായനികളുടെ pH ഉം കണക്കാക്കാൻ ഈ ആശയങ്ങൾ എങ്ങനെ ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് വ്യക്തമാക്കുന്ന നിരവധി ഉദാഹരണ പ്രശ്നങ്ങൾ ഞങ്ങൾ പരിശോധിച്ചു. ഹൈസ്കൂൾ തലത്തിലായാലും ഉന്നത വിദ്യാഭ്യാസ തലത്തിലായാലും രസതന്ത്രത്തിൽ ഒരു കരിയർ പിന്തുടരുന്ന ഏതൊരാൾക്കും ഈ സിദ്ധാന്തം മനസ്സിലാക്കേണ്ടത് അത്യാവശ്യമാണ്.