تيزاب ۽ بنيادن جي پي ايڇ تي بحث ڪندڙ مثال سوال
جڏهن اسين تيزاب ۽ بنيادن بابت ڳالهايون ٿا، ته هڪ اهم تصور جيڪو اسان کي سمجهڻ گهرجي اهو آهي pH. pH هڪ محلول جي تيزابيت يا الڪلينٽي جو ماپ آهي. pH کي طئي ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندڙ هڪ فارمولو آهي:
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = -\لاگ [ايڇ^+] \]
هن فارمولي ۾، \([H^+]\) محلول ۾ هائيڊروجن آئنن جي ڪنسنٽريشن آهي جيڪا مولرٽي (\(\text{mol/L}\)) ۾ ماپي ويندي آهي. pH کان علاوه، اسان وٽ \(\text{pOH}\) پڻ آهي، جيڪو محلول جي بنيادي حيثيت کي طئي ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي:
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} = -\لاگ [OH^-] \]
پوءِ، pH ۽ pOH جي وچ ۾ تعلق هيٺ ڏنل مساوات جي ذريعي سنڀاليو ويندو آهي:
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} + \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = 14 \]
هيٺ اسين تيزابي ۽ بنيادي محلولن جي pH جي حساب سان لاڳاپيل ڪيترن ئي مثالي سوالن تي بحث ڪنداسين، انهن جي بحثن سان گڏ.
مثال سوال 1: هڪ مضبوط تيزابي محلول جي pH جي حساب ڪرڻ
سوال:
0,01 M جي ڪنسنٽريشن سان HCl (هائيڊروڪلورڪ ايسڊ) محلول جي pH جو حساب ڪريو.
بحث:
ايڇ سي ايل هڪ مضبوط تيزاب آهي جيڪو پاڻيءَ ۾ مڪمل طور تي الڳ ٿي ويندو:
\[ \ٽيڪسٽ{ايڇ سي ايل} \رائيٽ آرو \ٽيڪسٽ{ايڇ}^+ + \ٽيڪسٽ{سي ايل}^- \]
جيئن ته HCl مڪمل طور تي الڳ ٿيل آهي، محلول ۾ هائيڊروجن آئنز \([H^+]\) جي ڪنسنٽريشن HCl جي شروعاتي ڪنسنٽريشن جي برابر هوندي، جيڪا 0,01 M آهي.
\[ [H^+] = 0,01 \، \ٽيڪسٽ{م} \]
اڳيون، اسان pH فارمولا استعمال ڪريون ٿا:
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = -\لاگ [ايڇ^+] \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = -\لاگ (0,01) \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = -\لاگ (10^{-2}) \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = 2 \]
تنهن ڪري، 0,01 M HCl محلول جو pH 2 آهي.
مثال سوال 2: مضبوط بنياد جي حل جي pH جي حساب سان
سوال:
0,001 M جي ڪنسنٽريشن سان NaOH (سوڊيم هائيڊرو آڪسائيڊ) محلول جي pH جو حساب ڪريو.
بحث:
NaOH هڪ مضبوط بنياد آهي جيڪو پاڻيءَ ۾ مڪمل طور تي الڳ ٿي ويندو آهي:
\[ \ٽيڪسٽ{NaOH} \رائيٽ آرو \ٽيڪسٽ{Na}^+ + \ٽيڪسٽ{OH}^- \]
محلول ۾ هائيڊرو آڪسائيڊ آئنز \([OH^-]\) جي ڪنسنٽريشن NaOH جي شروعاتي ڪنسنٽريشن جي برابر هوندي، يعني 0,001 M.
\[ [او ايڇ ^-] = 0,001 \، \ٽيڪسٽ{ايم} \]
اڳيون، اسين pOH جو حساب ڪريون ٿا:
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} = -\لاگ [OH^-] \]
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} = -\لاگ (0,001) \]
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} = -\لاگ (10^{-3}) \]
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} = 3 \]
ان کان پوءِ، اسين pH ۽ pOH جي وچ ۾ تعلق استعمال ڪندا آهيون:
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} + \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = 14 \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} + 3 = 14 \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = 11 \]
تنهن ڪري، 0,001 M NaOH محلول جو pH 11 آهي.
مثال سوال 3: ڪمزور تيزابي محلول جي pH جي حساب سان
سوال:
0,01 M جي ڪنسنٽريشن ۽ \(K_a = 1,8 \times 10^{-5}\) جي ڊسوسيئيشن ڪانسٽنٽ سان CH3COOH (ايسيٽڪ ايسڊ) محلول جي pH جو حساب ڪريو.
بحث:
هڪ دفعو اسان وٽ هڪ ڪمزور تيزاب هجي، جهڙوڪ ايسٽڪ ايسڊ، جيڪو مڪمل طور تي الڳ نه ٿيندو آهي، اسان کي محلول ۾ H+ آئنز جي ڪنسنٽريشن ڳولڻ لاءِ تيزابي الڳ ٿيڻ واري مستقل (\(K_a\)) استعمال ڪرڻ گهرجي.
پاڻيءَ ۾ ايسٽڪ ايسڊ جي الڳ ٿيڻ جي مساوات:
\[ \ٽيڪسٽ{CH}_3\ٽيڪسٽ{COOH} \ليفٽ رائٽ آرو \ٽيڪسٽ{H}^+ + \ٽيڪسٽ{CH}_3\ٽيڪسٽ{COO}^- \]
الڳ ٿيڻ جو مستقل (\(K_a\)):
\[ ڪي_ا = \فريڪ{[ايڇ^+] [\ٽيڪسٽ{سي ايڇ}_3\ٽيڪسٽ{سي او او}^-]}{[\ٽيڪسٽ{سي ايڇ}_3\ٽيڪسٽ{سي او او ايڇ}]} \]
اچو ته فرض ڪريون ته هائيڊروجن آئن ۽ ايسٽيٽ آئن جو ڪنسنٽريشن \(x\) آهي، پوءِ:
\[ ڪ_ا = \فريڪ{اڪس \سي ڊاٽ ايڪس}{0,01 – ايڪس} \]
جيئن ته \(K_a\) تمام ننڍو آهي، اسان فرض ڪري سگهون ٿا ته \(0,01 – x \تقريبن 0,01\):
\[ 1,8 \ ڀيرا 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]
\[ x^2 = 1,8 \ ڀيرا 10^{-5} \ ڀيرا 0,01 \]
\[ x^2 = 1,8 \ ڀيرا 10^{-7} \]
\[ x = \sqrt{1,8 \وقت 10^{-7}} \]
\[ x \تقريبن 1,34 \وقت 10^{-4} \]
تنهن ڪري، هائيڊروجن آئنز \([H^+]\) جو ڪنسنٽريشن \(1,34 \times 10^{-4} \, \text{M}\) آهي.
اڳيون، اسان pH جو حساب ڪريون ٿا:
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = -\لاگ [ايڇ^+] \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = -\لاگ (1,34 \ٽائيم 10^{-4}) \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} \لڳ ڀڳ 3,87 \]
تنهن ڪري، 0,01 ايم ايسٽڪ ايسڊ محلول جو پي ايڇ لڳ ڀڳ 3,87 آهي.
مثال سوال 4: ڪمزور بنيادي حل جي pH جي حساب سان
سوال:
0,01 M جي ڪنسنٽريشن ۽ بيس ڊِسوسيئيشن ڪانسٽنٽ \(K_b = 1,8 \times 10^{-5}\) سان NH3 (امونيا) جي محلول جي pH جو حساب ڪريو.
بحث:
NH3 هڪ ڪمزور بنياد آهي جيڪو مڪمل طور تي الڳ نٿو ٿئي. اسان کي محلول ۾ OH^- آئنز جي ڪنسنٽريشن ڳولڻ لاءِ بنيادي الڳ ٿيڻ جي مستقل (\(K_b\)) استعمال ڪرڻ گهرجي.
پاڻيءَ ۾ امونيا جي الڳ ٿيڻ جو رد عمل:
\[ \ٽيڪسٽ{NH}_3 + \ٽيڪسٽ{H}_2\ٽيڪسٽ{O} \ليفٽ رائٽ آرو \ٽيڪسٽ{NH}_4^+ + \ٽيڪسٽ{OH}^- \]
بنيادي ڊسوسيئيشن ڪانسٽنٽ (\(K_b\)):
\[ ڪي_بي = \فريڪ{[\ٽيڪسٽ{اين ايڇ}_4^+][\ٽيڪسٽ{او ايڇ}^-]}{[\ٽيڪسٽ{اين ايڇ}_3]} \]
اچو ته فرض ڪريون ته امونيم آئن ۽ هائيڊرو آڪسائيڊ آئن جو ڪنسنٽريشن \(x\) آهي، پوءِ:
\[ ڪي_ب = \فريڪ{ايڪس \سي ڊاٽ ايڪس}{0,01 – ايڪس} \]
جيئن ته \(K_b\) تمام ننڍو آهي، اسان فرض ڪري سگهون ٿا ته \(0,01 – x \تقريبن 0,01\):
\[ 1,8 \ ڀيرا 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]
\[ x^2 = 1,8 \ ڀيرا 10^{-5} \ ڀيرا 0,01 \]
\[ x^2 = 1,8 \ ڀيرا 10^{-7} \]
\[ x = \sqrt{1,8 \وقت 10^{-7}} \]
\[ x \تقريبن 1,34 \وقت 10^{-4} \]
تنهن ڪري، هائيڊروڪسائيڊ آئنز \([OH^-]\) جي ڪنسنٽريشن \(1,34 \times 10^{-4} \, \text{M}\) آهي.
اڳيون، اسين pOH جو حساب ڪريون ٿا:
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} = -\لاگ [OH^-] \]
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} = -\لاگ (1,34 \ٽائيم 10^{-4}) \]
\[ \ٽيڪسٽ{pOH} \لڳ ڀڳ 3,87 \]
ان کان پوءِ، اسين pH ۽ pOH جي وچ ۾ تعلق استعمال ڪندا آهيون:
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} + \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} = 14 \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} + 3,87 = 14 \]
\[ \ٽيڪسٽ{پي ايڇ} \لڳ ڀڳ 10,13 \]
تنهن ڪري، 0,01 M امونيا محلول جو pH لڳ ڀڳ 10,13 آهي.
نتيجو
پي ايڇ جي مطالعي ۾، مضبوط ۽ ڪمزور تيزاب ۽ بنيادن جي وچ ۾ فرق کي سمجهڻ ضروري آهي، ۽ اهو ته هر هڪ محلول ۾ ڪيئن الڳ ٿئي ٿو. اهو سڌو سنئون متاثر ڪري ٿو ته اسان ڏنل محلول جي پي ايڇ کي ڪيئن ڳڻيو ٿا. پي ايڇ جي حساب ۾ لاگارٿم ۽ بنيادي ڪيميائي اصولن جو استعمال شامل آهي. انهن تصورن کي سمجهڻ اسان کي ڪيمسٽري ۽ حياتيات جي روزمره جي مختلف استعمالن ۾ مدد ڪري سگهي ٿو.
