تيزاب ۽ بنيادن جي طاقت تي بحث ڪندڙ مثال سوال
تيزاب ۽ بنيادي طاقت ڪيمسٽري ۾ اهم تصور آهن جيڪي ظاهر ڪن ٿا ته هڪ تيزاب يا بنيادي ماليڪيول ڪيتري اثرائتي طريقي سان هڪ پروٽان (H⁺) عطيو ڪري سگهي ٿو يا هڪ پروٽان قبول ڪري سگهي ٿو، ترتيب وار. هن بحث ۾، اسان ڪيترن ئي مثالن جي مسئلن تي نظر وجهنداسين جيڪي اسان کي تيزاب ۽ بنيادي طاقت کي سمجهڻ ۾ مدد ڪندا، انهي سان گڏ انهن جي pH ۽ pOH کي ڪيئن ڳڻڻ ۾ مدد ڪندا. مسئلي جي بحثن ۾ وڃڻ کان اڳ، اچو ته پهريان تيزاب ۽ بنيادي نظريي جي بنيادي ڳالهين کي سمجهون.
تيزاب ۽ بنيادن جي طاقت جو تعارف
ڪنهن تيزاب يا بنياد جي طاقت جو اندازو محلول ۾ ان جي آئنائيزيشن جي درجي مان لڳائي سگهجي ٿو. هڪ مضبوط تيزاب اهو آهي جيڪو محلول ۾ تقريبن مڪمل طور تي آئنائيز ٿيل هجي، جڏهن ته هڪ ڪمزور تيزاب صرف جزوي طور تي آئنائيز ٿيل هجي. بنيادن لاءِ به ساڳيو ئي آهي.
مضبوط تيزاب ۽ ڪمزور تيزاب
مضبوط تيزاب، جهڙوڪ:
- هائيڊروڪلورڪ ايسڊ (HCl)
- سلفورڪ ايسڊ (H₂SO₄)
- نائٽرڪ ايسڊ (HNO₃)
اهو محلول ۾ تقريبن مڪمل طور تي آئنائيز ٿيل آهي. مثال طور، پاڻيءَ ۾ HCl تقريبن مڪمل طور تي H⁺ ۽ Cl⁻ ۾ الڳ ٿي ويندو.
ڪمزور تيزاب، جهڙوڪ:
- ايسٽڪ ايسڊ (CH₃COOH)
- هائيڊروفلورڪ ايسڊ (HF)
- سائٽرڪ ايسڊ (C₆H₈O₇)
صرف جزوي طور تي محلول ۾ آئنائيز ٿيل. ان جو مطلب آهي ته ڪنهن به وقت، ڪجهه تيزابي ماليڪيول ماليڪيولر شڪل ۾ رهندا آهن ۽ آئن ۾ ورهائجي نه ويندا آهن.
مضبوط بنياد ۽ ڪمزور بنياد
مضبوط بنياد، جهڙوڪ:
- سوڊيم هائيڊروڪسائيڊ (NaOH)
- پوٽاشيم هائيڊروڪسائيڊ (KOH)
- ڪيلشيم هائيڊرو آڪسائيڊ (Ca(OH)₂)
اهو آبي محلول ۾ تقريبن مڪمل طور تي آئنائيز ٿيل آهي، وڏي مقدار ۾ OH⁻ آئن پيدا ڪري ٿو.
ڪمزور بنياد، جهڙوڪ:
- امونيا (NH₃)
- ميٿيلامائن (CH₃NH₂)
اهو صرف جزوي طور تي محلول ۾ آئنائيز ٿئي ٿو، ۽ نسبتاً گهٽ مقدار ۾ OH⁻ آئن پيدا ڪري ٿو.
نموني سوال ۽ بحث
اچو ته هن تصور کي بهتر سمجهڻ لاءِ ڪجهه مثالي مسئلن جي ڪوشش ڪريون.
مثال سوال 1: هڪ مضبوط تيزاب جي pH جي حساب ڪرڻ
سوال:
0,1 M HCl محلول جي pH جو حساب ڪريو.
بحث:
ايڇ سي ايل هڪ مضبوط تيزاب آهي، تنهنڪري اهو محلول ۾ مڪمل طور تي آئنائيز ٿيندو:
\[ \ٽيڪسٽ{ايڇ سي ايل} \رائيٽ آرو \ٽيڪسٽ{ايڇ}^+ + \ٽيڪسٽ{سي ايل}^- \]
جيئن ته HCl مڪمل طور تي آئنائيز ٿيل آهي، [H⁺] جو ڪنسنٽريشن HCl جي ڪنسنٽريشن جي برابر آهي:
\[ [\ٽيڪسٽ{ايڇ}^+] = 0,1 \، \ٽيڪسٽ{ايم} \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = -\لاگ[\ٽيڪسٽ{ايڇ}^+] \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = -\لاگ(0,1) \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = 1 \]
تنهن ڪري، 0,1 M HCl محلول جو pH 1 آهي.
مثال سوال 2: ڪمزور تيزاب جي pH جي حساب ڪرڻ
سوال:
0,1 M CH₃COOH محلول جي pH جو حساب ڪريو. اهو معلوم آهي ته CH₃COOH جو Ka (تيزاب جي ڊسوسيئيشن ڪانسٽنٽ) \(1,8 \times 10^{-5}\) آهي.
بحث:
ڪمزور تيزابن لاءِ، آئنائيزيشن جي درجي کي حساب ۾ رکڻ گهرجي. ايسٽڪ ايسڊ جي الڳ ٿيڻ لاءِ توازن مساوات آهي:
\[ \ٽيڪسٽ{CH}_3\ٽيڪسٽ{COOH} \رائيٽ ليفٽ هارپون \ٽيڪسٽ{H}^+ + \ٽيڪسٽ{CH}_3\ٽيڪسٽ{COO}^- \]
Ka استعمال ڪندي:
\[ \ٽيڪسٽ{ڪا} = \فريڪ{[\ٽيڪسٽ{ايڇ}^+][\ٽيڪسٽ{سي ايڇ}_3\ٽيڪسٽ{سي او او}^-]}{[\ٽيڪسٽ{سي ايڇ}_3\ٽيڪسٽ{سي او او ايڇ}]} \]
فرض ڪريو ته علحدگي [H⁺] = [CH₃COO⁻] = x ۽ شروعاتي [CH₃COOH] 0,1 M آهي، پوءِ:
\[ 1,8 \ ڀيرا 10^{-5} = \frac{x^2}{0,1 – x} \]
جيئن ته Ka ننڍو آهي، x کي 0,1 جي مقابلي ۾ نظرانداز ڪري سگهجي ٿو:
\[ 1,8 \ ڀيرا 10^{-5} \تقريبن \frac{x^2}{0,1} \]
\[ x^2 = 1,8 \ ڀيرا 10^{-6} \]
\[ x = \sqrt{1,8 \وقت 10^{-6}} \]
\[ x \تقريبن 1,34 \وقت 10^{-3} \]
پوءِ، [H⁺] ≈ \(1,34 \times 10^{-3} \):
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = -\لاگ[\ٽيڪسٽ{ايڇ}^+] \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = -\لاگ(1,34 \ٽائيم 10^{-3}) \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} \لڳ ڀڳ 2,87 \]
تنهن ڪري، 0,1 M CH₃COOH محلول جو pH لڳ ڀڳ 2,87 آهي.
مثال سوال 3: مضبوط بنيادن جي pOH ۽ pH جو حساب ڪرڻ
سوال:
0,01 M NaOH محلول جي pOH ۽ pH جو حساب ڪريو.
بحث:
NaOH هڪ مضبوط بنياد آهي جيڪو پاڻيءَ ۾ مڪمل طور تي آئنائيز ٿيل آهي:
\[ \ٽيڪسٽ{NaOH} \رائيٽ آرو \ٽيڪسٽ{Na}^+ + \ٽيڪسٽ{OH}^- \]
جيئن ته NaOH مڪمل طور تي آئنائيز ٿيل آهي، [OH⁻] جو ڪنسنٽريشن NaOH جي ڪنسنٽريشن جي برابر آهي:
\[ [\ٽيڪسٽ{او ايڇ}^-] = 0,01 \، \ٽيڪسٽ{ايم} \]
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} = -\لاگ[\ٽيڪسٽ{OH}^-] \]
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} = -\لاگ(0,01) \]
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} = 2 \]
اهو معلوم آهي ته pH ۽ pOH مساوات ذريعي لاڳاپيل آهن:
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} + \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = 14 \]
تنهن ڪري،
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = 14 – \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = 14 – 2 \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = 12 \]
تنهن ڪري، 0,01 M NaOH محلول جو pOH 2 آهي، ۽ pH 12 آهي.
مثال سوال 4: ڪمزور بنياد جي pH جي حساب سان
سوال:
0,1 M NH₃ محلول جي pH جو حساب ڪريو. اهو معلوم آهي ته NH₃ جو Kb (بنيادي ڊسوسيئيشن ڪانسٽنٽ) \(1,76 \times 10^{-5}\) آهي.
بحث:
پاڻيءَ ۾ NH₃ رد عمل ڪري NH₄⁺ ۽ OH⁻ پيدا ڪري ٿو:
\[ \ٽيڪسٽ{NH}_3 + \ٽيڪسٽ{H}_2\ٽيڪسٽ{O} \رائيٽليفٽ هارپون \ٽيڪسٽ{NH}_4^+ + \ٽيڪسٽ{OH}^- \]
Kb استعمال ڪندي،
\[ \ٽيڪسٽ{ڪي بي} = \فريڪ{[\ٽيڪسٽ{اين ايڇ}_4^+][\ٽيڪسٽ{او ايڇ}^-]}{[\ٽيڪسٽ{اين ايڇ}_3]} \]
فرض ڪريو ته علحدگي [OH⁻] = [NH₄⁺] = x، ۽ شروعاتي [NH₃] 0,1 M آهي، پوءِ:
\[ 1,76 \ ڀيرا 10^{-5} = \frac{x^2}{0,1 – x} \]
هڪ مفروضي جي طور تي، x 0,1 جي مقابلي ۾ گهٽ ۾ گهٽ ننڍو آهي:
\[ 1,76 \ ڀيرا 10^{-5} \تقريبن \frac{x^2}{0,1} \]
\[ x^2 = 1,76 \ ڀيرا 10^{-6} \]
\[ x = \sqrt{1,76 \وقت 10^{-6}} \]
\[ x \تقريبن 1,33 \وقت 10^{-3} \]
پوءِ، [OH⁻] ≈ \(1,33 \times 10^{-3}\):
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} = -\لاگ[\ٽيڪسٽ{OH}^-] \]
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} = -\لاگ(1,33 \ٽائيم 10^{-3}) \]
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} \لڳ ڀڳ 2,88 \]
پوءِ، پي ايڇ جو حساب هن ريت ڪيو ويندو آهي:
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = 14 – \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = 14 – 2,88 \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} \لڳ ڀڳ 11,12 \]
تنهن ڪري، 0,1 M NH₃ محلول جو pH لڳ ڀڳ 11,12 آهي.
نتيجو
تيزاب ۽ بنيادن جي طاقت کي سمجهڻ ڪيمسٽري لاءِ بنيادي آهي. pH ۽ pOH کي ڪيئن ڳڻجي، ۽ ڪمزور ۽ مضبوط تيزاب ۽ بنيادن جي سڃاڻپ ڪيئن ڪجي، اهو سمجهڻ سان، توهان حل سان لاڳاپيل مختلف ڪيمسٽري مسئلن کي حل ڪرڻ لاءِ بهتر طور تي تيار هوندا. مهيا ڪيل مثال اميد آهي ته انهن تصورن کي واضح ڪندا ۽ وڌيڪ مطالعي لاءِ هڪ مضبوط بنياد فراهم ڪندا.
