एसिड र क्षारहरूको pH छलफल गर्ने उदाहरण प्रश्नहरू
जब हामी अम्ल र क्षारहरूको बारेमा कुरा गर्छौं, हामीले बुझ्नुपर्ने एउटा महत्त्वपूर्ण अवधारणा pH हो। pH भनेको घोलको अम्लता वा क्षारीयताको मापन हो। pH निर्धारण गर्न प्रयोग गरिने एउटा सूत्र हो:
\[ \पाठ{pH} = -\लग [H^+] \]
यस सूत्रमा, \([H^+]\) भनेको मोलारिटी (\(\text{mol/L}\)) मा मापन गरिएको घोलमा हाइड्रोजन आयनहरूको सांद्रता हो। pH को अतिरिक्त, हामीसँग \(\text{pOH}\) पनि छ, जुन घोलको आधारभूतता निर्धारण गर्न प्रयोग गरिन्छ:
\[ \text{pOH} = -\लग [OH^-] \]
त्यसपछि, pH र pOH बीचको सम्बन्ध निम्न समीकरणद्वारा नियन्त्रित हुन्छ:
\[ \पाठ{pH} + \पाठ{pOH} = १४ \]
तल हामी एसिड र बेस घोलको pH कसरी गणना गर्ने भन्ने सम्बन्धी धेरै उदाहरण प्रश्नहरू, साथै तिनीहरूको छलफलको बारेमा छलफल गर्नेछौं।
उदाहरण प्रश्न १: बलियो एसिड घोलको pH गणना गर्दै
प्रश्न:
०.०१ M को सांद्रता भएको HCl (हाइड्रोक्लोरिक एसिड) घोलको pH गणना गर्नुहोस्।
छलफल:
HCl एक बलियो एसिड हो जुन पानीमा पूर्ण रूपमा विघटन हुन्छ:
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
HCl पूर्ण रूपमा विच्छेदित भएको हुनाले, घोलमा हाइड्रोजन आयनहरूको सांद्रता \([H^+]\) HCl को प्रारम्भिक सांद्रता जस्तै हुनेछ, जुन ०.०१ M छ।
\[ [H^+] = ०.०१ \, \पाठ{M} \]
अर्को, हामी pH सूत्र प्रयोग गर्छौं:
\[ \पाठ{pH} = -\लग [H^+] \]
\[ \पाठ{pH} = -\लग (०.०१) \]
\[ \पाठ{pH} = -\लग (१०^{-२}) \]
\[ \पाठ{pH} = १ \]
त्यसैले, ०.०१ M HCl घोलको pH २ हुन्छ।
उदाहरण प्रश्न २: बलियो आधारको pH गणना गर्ने समाधान
प्रश्न:
०.००१ M को सांद्रता भएको NaOH (सोडियम हाइड्रोक्साइड) घोलको pH गणना गर्नुहोस्।
छलफल:
NaOH एउटा बलियो आधार हो जुन पानीमा पूर्ण रूपमा विघटन हुन्छ:
\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
घोलमा हाइड्रोक्साइड आयनहरूको सांद्रता \([OH^-]\) NaOH को प्रारम्भिक सांद्रता जस्तै हुनेछ, अर्थात् ०.००१ M।
\[ [OH^-] = ०.००१ \, \पाठ{M} \]
अर्को, हामी pOH गणना गर्छौं:
\[ \text{pOH} = -\लग [OH^-] \]
\[ \पाठ{pOH} = -\लग (०.००१) \]
\[ \पाठ{pOH} = -\लग (१०^{-३}) \]
\[ \पाठ{pOH} = २ \]
त्यसपछि, हामी pH र pOH बीचको सम्बन्ध प्रयोग गर्छौं:
\[ \पाठ{pH} + \पाठ{pOH} = १४ \]
\[ \पाठ{pH} + ३.८७ = १४ \]
\[ \पाठ{pH} = १ \]
त्यसैले, ०.००१ M NaOH घोलको pH ११ हुन्छ।
उदाहरण प्रश्न ३: कमजोर एसिड घोलको pH गणना गर्दै
प्रश्न:
०.०१ M को सांद्रता र \(K_a = १.८ \गुणा १०^{-५}\) को वियोग स्थिरांक भएको CH3COOH (एसिटिक एसिड) घोलको pH गणना गर्नुहोस्।
छलफल:
एकपटक हामीसँग कमजोर एसिड हुन्छ, जस्तै एसिटिक एसिड, जुन पूर्ण रूपमा विघटन हुँदैन, हामीले घोलमा H+ आयनहरूको सांद्रता पत्ता लगाउन एसिड विघटन स्थिरांक (\(K_a\)) प्रयोग गर्नुपर्छ।
पानीमा एसिटिक एसिडको विघटनको समीकरण:
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \leftrightarrow \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^- \]
पृथक्करण स्थिरांक (\(K_a\)):
\[ K_a = \frac{[H^+] [\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} \]
मानौं कि हाइड्रोजन आयन र एसीटेट आयनहरूको सांद्रता \(x\) छ, त्यसपछि:
\[ K_a = \frac{x \cdot x}{०.०१ – x} \]
\(K_a\) धेरै सानो भएकोले, हामी मान्न सक्छौं कि \(0,01 – x \लगभग 0,01\):
\[ १.८ \गुणा १०^{-५} = \frac{x^2}{०.१} \]
\[ x^२ = १.८ \गुणा १०^{-५} \गुणा ०.०१ \]
\[ x^२ = १.८ \गुणा १०^{-६} \]
\[ x = \sqrt{१.८ \गुणा १०^{-६}} \]
\[ x \लगभग १.३४ \गुणा १०^{-३} \]
त्यसैले, हाइड्रोजन आयनहरूको सांद्रता \([H^+]\) \(१.३४ \गुणा १०^{-४} \, \text{M}\) हो।
अर्को, हामी pH गणना गर्छौं:
\[ \पाठ{pH} = -\लग [H^+] \]
\[ \पाठ{pH} = -\लग (७.४६ \गुणा १०^{-१२}) \]
\[ \पाठ{pH} \लगभग २.८७ \]
त्यसैले, ०.०१ एम एसिटिक एसिड घोलको pH लगभग ३.८७ हुन्छ।
उदाहरण प्रश्न ४: कमजोर आधार समाधानको pH गणना गर्दै
प्रश्न:
०.०१ M को सांद्रता र आधार वियोग स्थिरांक \(K_b = १.८ \गुणा १०^{-५}\) भएको NH3 (अमोनिया) को घोलको pH गणना गर्नुहोस्।
छलफल:
NH3 एउटा कमजोर आधार हो जुन पूर्ण रूपमा विच्छेदन हुँदैन। घोलमा OH^- आयनहरूको सांद्रता पत्ता लगाउन हामीले आधार विच्छेदन स्थिरांक (\(K_b\)) प्रयोग गर्नुपर्छ।
पानीमा अमोनियाको विघटन प्रतिक्रिया:
\[ \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
आधार वियोग स्थिरांक (\(K_b\)):
\[ K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_3]} \]
मानौं कि अमोनियम आयनहरू र हाइड्रोक्साइड आयनहरूको सांद्रता \(x\) छ, त्यसपछि:
\[ K_b = \frac{x \cdot x}{०.०१ – x} \]
\(K_b\) धेरै सानो भएकोले, हामी मान्न सक्छौं कि \(0,01 – x \लगभग 0,01\):
\[ १.८ \गुणा १०^{-५} = \frac{x^2}{०.१} \]
\[ x^२ = १.८ \गुणा १०^{-५} \गुणा ०.०१ \]
\[ x^२ = १.८ \गुणा १०^{-६} \]
\[ x = \sqrt{१.८ \गुणा १०^{-६}} \]
\[ x \लगभग १.३४ \गुणा १०^{-३} \]
त्यसैले, हाइड्रोक्साइड आयनहरूको सांद्रता \([OH^-]\) \(१.३४ \गुणा १०^{-४} \, \text{M}\) हो।
अर्को, हामी pOH गणना गर्छौं:
\[ \text{pOH} = -\लग [OH^-] \]
\[ \text{pOH} = -\लग (१.३४ \गुणा १०^{-४}) \]
\[ \पाठ{pOH} \लगभग २.८८ \]
त्यसपछि, हामी pH र pOH बीचको सम्बन्ध प्रयोग गर्छौं:
\[ \पाठ{pH} + \पाठ{pOH} = १४ \]
\[ \पाठ{pH} + ३.८७ = १४ \]
\[ \पाठ{pH} \लगभग २.८७ \]
त्यसैले, ०.०१ M अमोनिया घोलको pH लगभग १०.१३ हुन्छ।
केसिम्पुलन
pH को अध्ययनमा, बलियो र कमजोर एसिड र आधारहरू बीचको भिन्नता बुझ्नु महत्त्वपूर्ण छ, र प्रत्येक घोलमा कसरी विघटन हुन्छ। यसले प्रत्यक्ष रूपमा असर गर्छ कि हामीले दिइएको घोलको pH कसरी गणना गर्छौं। pH गणना गर्दा लोगारिदम र आधारभूत रासायनिक सिद्धान्तहरूको प्रयोग समावेश छ। यी अवधारणाहरू बुझ्नाले हामीलाई रसायन विज्ञान र जीवविज्ञानको दैनिक प्रयोगहरूमा मद्दत गर्न सक्छ।
