အက်ဆစ်နှင့်ဘေ့စ်များ၏ pH ကိုဆွေးနွေးသည့် ဥပမာမေးခွန်းများ
အက်ဆစ်နှင့် ဘေ့စ်များအကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ပြောသောအခါ၊ ကျွန်ုပ်တို့နားလည်ရမည့် အရေးကြီးသော အယူအဆတစ်ခုမှာ pH ဖြစ်သည်။ pH သည် ပျော်ရည်တစ်ခု၏ အက်ဆစ်ဓာတ် သို့မဟုတ် အယ်ကာလီဓာတ်ကို တိုင်းတာခြင်းဖြစ်သည်။ pH ကို ဆုံးဖြတ်ရန် အသုံးပြုသော ဖော်မြူလာတစ်ခုမှာ-
\[ \text{pH} = -\log[H^+] \]
ဤဖော်မြူလာတွင် \([H^+]\) သည် မိုလာရီတီ (\(\text{mol/L}\) ဖြင့် တိုင်းတာထားသော ပျော်ရည်ထဲရှိ ဟိုက်ဒရိုဂျင်အိုင်းယွန်းများ၏ ပါဝင်မှုဖြစ်သည်။ pH အပြင်၊ ပျော်ရည်၏ ဘေဆီစီးတီကို ဆုံးဖြတ်ရန်အသုံးပြုသည့် \(\text{pOH}\) လည်း ရှိပါသည်။
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
ထို့နောက် pH နှင့် pOH အကြား ဆက်နွယ်မှုကို အောက်ပါညီမျှခြင်းဖြင့် ထိန်းချုပ်ထားသည်။
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
အောက်တွင် အက်ဆစ်နှင့် ဘေ့စ်ပျော်ရည်များ၏ pH ကို မည်သို့တွက်ချက်ရမည်နှင့်ပတ်သက်သည့် ဥပမာမေးခွန်းအချို့ကို ၎င်းတို့၏ဆွေးနွေးချက်များနှင့်အတူ ဆွေးနွေးပါမည်။
ဥပမာမေးခွန်း ၁: အပြင်းစားအက်ဆစ်ပျော်ရည်၏ pH တွက်ချက်ခြင်း
မေးခွန်း:
0,01 M ပါဝင်မှုရှိသော HCl (ဟိုက်ဒရိုကလိုရစ်အက်ဆစ်) ပျော်ရည်၏ pH ကို တွက်ချက်ပါ။
ဆွေးနွေးချက်
HCl သည် ရေတွင် လုံးဝပြိုကွဲသွားမည့် အားကောင်းသော အက်ဆစ်တစ်မျိုးဖြစ်သည်။
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
HCl သည် လုံးဝ ကွဲထွက်သွားသောကြောင့်၊ ပျော်ရည်တွင်ပါဝင်သော ဟိုက်ဒရိုဂျင်အိုင်းယွန်းများ \([H^+]\) ၏ ပါဝင်မှုသည် HCl ၏ ကနဦးပါဝင်မှု 0,01 M နှင့် အတူတူပင်ဖြစ်သည်။
\[ [H^+] = 0,01 \, \text{M} \]
နောက်တစ်ခုအနေနဲ့ pH ဖော်မြူလာကို အသုံးပြုပါတယ်-
\[ \text{pH} = -\log[H^+] \]
\[ pH = -\log (0,01) \]
\[ \text{pH} = -\log (10^{-2}) \]
\[ \text{pH} = 2 \]
ထို့ကြောင့် 0,01 M HCl ပျော်ရည်၏ pH သည် 2 ဖြစ်သည်။
ဥပမာမေးခွန်း ၂: အခြေခိုင်သောအရည်၏ pH တွက်ချက်ခြင်း
မေးခွန်း:
0,001 M ပြင်းအားရှိသော NaOH (ဆိုဒီယမ်ဟိုက်ဒရောက်ဆိုဒ်) ပျော်ရည်၏ pH ကို တွက်ချက်ပါ။
ဆွေးနွေးချက်
NaOH သည် ရေတွင် လုံးဝပြိုကွဲသော အားကောင်းသော ဘေ့စ်တစ်ခုဖြစ်သည်။
\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
ပျော်ရည်တွင်ရှိသော ဟိုက်ဒရောက်ဆိုဒ် အိုင်းယွန်းများ \([OH^-]\) ၏ ပါဝင်မှုသည် NaOH ၏ ကနဦးပါဝင်မှုနှင့် တူညီသည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ 0,001 M ဖြစ်သည်။
\[ [OH^-] = 0,001 \, \text{M} \]
ထို့နောက် pOH ကို တွက်ချက်ပါမည်။
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
\[ \text{pOH} = -\log (0,001) \]
\[ \text{pOH} = -\log (10^{-3}) \]
\[ \text{pOH} = 3 \]
ထို့နောက် pH နှင့် pOH အကြား ဆက်နွယ်မှုကို အသုံးပြုပါသည်။
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
\[ pH + ၃.၈၇ = ၁၄ \]
\[ \text{pH} = 11 \]
ထို့ကြောင့် 0,001 M NaOH ပျော်ရည်၏ pH သည် 11 ဖြစ်သည်။
ဥပမာမေးခွန်း ၃: အက်ဆစ်အားနည်းသောအရည်၏ pH တွက်ချက်ခြင်း
မေးခွန်း:
0,01 M ပါဝင်မှုနှင့် ကွဲထွက်မှု ကိန်းသေ \(K_a = 1,8 \times 10^{-5}\) ရှိသော CH3COOH (အက်စီတစ်အက်ဆစ်) ပျော်ရည်၏ pH ကို တွက်ချက်ပါ။
ဆွေးနွေးချက်
အက်စီတစ်အက်ဆစ်ကဲ့သို့သော အားနည်းသော အက်ဆစ်တစ်ခုသည် လုံးဝပြိုကွဲမသွားပါက၊ ပျော်ရည်တွင် H+ အိုင်းယွန်းများ၏ ပါဝင်မှုကို ရှာဖွေရန် အက်ဆစ်ပြိုကွဲမှု ကိန်းသေ (\(K_a\)) ကို အသုံးပြုရပါမည်။
ရေထဲတွင် အက်စီတစ်အက်ဆစ် ပြိုကွဲခြင်းအတွက် ညီမျှခြင်း-
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \leftrightarrow \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^- \]
ပြိုကွဲမှု ကိန်းသေ (\(K_a\)):
\[ K_a = \frac{[H^+] [\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} \]
ဟိုက်ဒရိုဂျင်အိုင်းယွန်းများနှင့် အက်စီတိတ်အိုင်းယွန်းများ၏ ပါဝင်မှုမှာ \(x\) ဖြစ်သည်ဟု ယူဆကြပါစို့၊ ထို့နောက်-
\[ K_a = x \cdot x }{0,01 – x} \]
\(K_a\) သည် အလွန်သေးငယ်သောကြောင့်၊ \(0,01 – x \approx 0,01\) ဟု ယူဆနိုင်သည်-
\[ ၁.၈ x ၁၀^{-၅} = x^၂}{၀.၁} \]
\[ x^2 = 1,8 x10^{-5} x0,01]
\[ x^2 = 1,8 x 10^{-7} \]
\[ x = \sqrt{1,8 \x10^{-7}} \]
\[ x \ခန့်မှန်းခြေ ၁.၃၄ x ၁၀^{-၃} \]
ထို့ကြောင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်အိုင်းယွန်းများ \([H^+]\) ၏ ပါဝင်မှုသည် \(1,34 \times 10^{-4} \, \text{M}\) ဖြစ်သည်။
ထို့နောက် pH ကို တွက်ချက်ပါမည်။
\[ \text{pH} = -\log[H^+] \]
\[ pH = -\log (၁.၃၄ x ၁၀^{-၄})]
\[ pH 3,87 ခန့် \]
ထို့ကြောင့် 0,01 M အက်စီတစ်အက်ဆစ် ပျော်ရည်၏ pH သည် 3,87 ခန့်ဖြစ်သည်။
ဥပမာမေးခွန်း ၄: အားနည်းသောဘေ့စ်အရည်၏ pH တွက်ချက်ခြင်း
မေးခွန်း:
0,01 M ပါဝင်မှုနှင့် အယ်ကာလိုင်း ပြိုကွဲမှု ကိန်းသေ \(K_b = 1,8 \x10^{-5}\) ရှိသော NH3 (အမိုးနီးယား) ပျော်ရည်၏ pH ကို တွက်ချက်ပါ။
ဆွေးနွေးချက်
NH3 သည် လုံးဝကွဲထွက်မသွားသော အားနည်းသည့် အခြေတစ်ခုဖြစ်သည်။ ပျော်ရည်တွင် OH^- အိုင်းယွန်းများ၏ ပါဝင်မှုကို ရှာဖွေရန် အခြေကွဲကိန်း (\(K_b\)) ကို အသုံးပြုရမည်။
ရေထဲတွင် အမိုးနီးယား ပြိုကွဲခြင်း တုံ့ပြန်မှု-
\[ \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
အခြေခံ ပြိုကွဲမှု ကိန်းသေ (\(K_b\)):
\[ K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_3]} \]
အမိုးနီးယား အိုင်းယွန်းများနှင့် ဟိုက်ဒရောက်ဆိုဒ် အိုင်းယွန်းများ၏ ပါဝင်မှုမှာ \(x\) ဖြစ်သည်ဟု ယူဆကြပါစို့၊ ထို့နောက်-
\[ K_b = x \cdot x }{0,01 – x} \]
\(K_b\) သည် အလွန်သေးငယ်သောကြောင့်၊ \(0,01 – x \approx 0,01\) ဟု ယူဆနိုင်သည်-
\[ ၁.၈ x ၁၀^{-၅} = x^၂}{၀.၁} \]
\[ x^2 = 1,8 x10^{-5} x0,01]
\[ x^2 = 1,8 x 10^{-7} \]
\[ x = \sqrt{1,8 \x10^{-7}} \]
\[ x \ခန့်မှန်းခြေ ၁.၃၄ x ၁၀^{-၃} \]
ထို့ကြောင့် ဟိုက်ဒရောက်ဆိုဒ် အိုင်းယွန်းများ \([OH^-]\) ၏ ပါဝင်မှုမှာ \(1,34 \times 10^{-4} \, \text{M}\) ဖြစ်သည်။
ထို့နောက် pOH ကို တွက်ချက်ပါမည်။
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
\[ \text{pOH} = -\log (၁.၃၄ x ၁၀^{-၄}) \]
\[ \text{pOH} \ခန့်မှန်းခြေ ၃.၀၂ \]
ထို့နောက် pH နှင့် pOH အကြား ဆက်နွယ်မှုကို အသုံးပြုပါသည်။
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
\[ pH + ၃.၈၇ = ၁၄ \]
\[ pH 10,13 ခန့် \]
ထို့ကြောင့် 0,01 M အမိုးနီးယား ပျော်ရည်၏ pH သည် 10,13 ခန့်ဖြစ်သည်။
နိဂုံး
pH လေ့လာရာတွင် အပြင်းစားအက်ဆစ်နှင့် အပျော့စားအက်ဆစ်နှင့် အယ်ကာလိုင်းများကြား ကွာခြားချက်နှင့် တစ်ခုချင်းစီသည် ပျော်ရည်တွင် မည်သို့ပြိုကွဲသွားသည်ကို နားလည်ရန် အရေးကြီးပါသည်။ ၎င်းသည် ပေးထားသော ပျော်ရည်၏ pH ကို ကျွန်ုပ်တို့ မည်သို့တွက်ချက်ပုံကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေပါသည်။ pH တွက်ချက်ခြင်းတွင် လော်ဂရစ်သမ်များနှင့် အခြေခံဓာတုဗေဒနိယာမများကို အသုံးပြုခြင်း ပါဝင်သည်။ ဤသဘောတရားများကို နားလည်ခြင်းသည် ဓာတုဗေဒနှင့် ဇီဝဗေဒ၏ နေ့စဉ်အသုံးချမှုအမျိုးမျိုးတွင် ကျွန်ုပ်တို့အား အထောက်အကူဖြစ်စေနိုင်ပါသည်။
