ප්රබල විද්යුත් විච්ඡේදක, දුර්වල විද්යුත් විච්ඡේදක සහ විද්යුත් විච්ඡේදක නොවන ද්රව්ය සාකච්ඡා කරන උදාහරණ ප්රශ්න
ඉලෙක්ට්රෝටයිට් යනු රසායන විද්යාවේ මූලික සංකල්පයක් වන අතර එය විශේෂයෙන් ද්රාවණ සම්බන්ධ ප්රතික්රියා අධ්යයනයේදී ඉතා වැදගත් වේ. ඉලෙක්ට්රෝටයිට් යනු ජලයේ දියවන විට ද්රාවණයට විදුලිය සන්නයනය කිරීමට හැකි වන අයන නිපදවන සංයෝග වේ. අයන බවට විඝටනය වීමේ හැකියාව මත පදනම්ව, ඉලෙක්ට්රෝටයිට් කාණ්ඩ තුනකට බෙදා ඇත: ශක්තිමත් ඉලෙක්ට්රෝටයිට්, දුර්වල ඉලෙක්ට්රෝටයිට් සහ විද්යුත් විච්ඡේදක නොවන. මෙම ලිපියෙන් මෙම ඉලෙක්ට්රෝටයිට් වර්ග තුනට අදාළ විවිධ උදාහරණ ගැටළු සහ තේරුම් ගැනීමට පහසු පැහැදිලි කිරීම් සාකච්ඡා කරනු ඇත.
ප්රබල ඉලෙක්ට්රෝලය
ප්රබල විද්යුත් විච්ඡේදක යනු ජලයේ සම්පූර්ණයෙන්ම අයනීකරණය වන සංයෝග වේ. මෙයින් අදහස් කරන්නේ ප්රබල විද්යුත් විච්ඡේදකයක් ජලයේ දිය වූ විට එහි අණු සියල්ලම පාහේ අයන බවට විඝටනය වන බවයි. ප්රබල විද්යුත් විච්ඡේදක සඳහා පොදු උදාහරණ අතරට සෝඩියම් ක්ලෝරයිඩ් (NaCl) වැනි ලවණ, හයිඩ්රොක්ලෝරික් අම්ලය (HCl) වැනි ප්රබල අම්ල සහ සෝඩියම් හයිඩ්රොක්සයිඩ් (NaOH) වැනි ප්රබල භෂ්ම ඇතුළත් වේ.
ප්රශ්නය 1:
0,1 M HCl ද්රාවණයක අයනවල මවුලිකතාවය ගණනය කරන්නේ කෙසේද?
සාකච්ඡාව:
HCl යනු සමීකරණයට අනුව ජලයේ සම්පූර්ණයෙන්ම විඝටනය වන ප්රබල අම්ලයකි:
\[ \පෙළ{HCl} \දකුණු ඊතලය \පෙළ{H}^+ + \පෙළ{Cl}^- \]
HCl ප්රබල විද්යුත් විච්ඡේදකයක් බැවින්, H+ සහ Cl- අයනවල සාන්ද්රණය සෑදී ඇති බව HCl (0,1 M) හි ආරම්භක සාන්ද්රණය ලෙස ගත හැකිය. එබැවින්, 0,1 M HCl ද්රාවණයක:
[\(\පෙළ{H}^+\)] = 0,1 M
[\(\පෙළ{Cl}^-\)] = 0,1 M
දුර්වල ඉලෙක්ට්රෝලය
දුර්වල ඉලෙක්ට්රෝටයිට් ද්රාවණයකදී අර්ධ වශයෙන් අයනීකරණය වේ. මෙයින් අදහස් කරන්නේ දුර්වල ඉලෙක්ට්රෝටයිට් එකක අණු වලින් ඉතා සුළු කොටසක් පමණක් ජලයේ දියවන විට අයන සෑදෙන බවයි. දුර්වල ඉලෙක්ට්රෝටයිට් සඳහා උදාහරණ ලෙස ඇසිටික් අම්ලය (CH3COOH) වැනි දුර්වල අම්ල සහ ඇමෝනියා (NH3) වැනි දුර්වල භෂ්ම ඇතුළත් වේ.
ප්රශ්නය 2:
0,1 M CH3COOH හි අයනීකරණ මට්ටම සහ අයන සාන්ද්රණය තීරණය කරන්න. CH3COOH සඳහා අම්ල විඝටන නියතය (\(K_a\)) 1,8 × 10^-5 වේ.
සාකච්ඡාව:
ජලයේ CH3COOH හි විඝටන ප්රතික්රියාව මෙසේ ලිවිය හැකිය:
\[ \පෙළ{CH}_3\පෙළ{COOH} \දකුණු-වම හාපු \පෙළ{CH}_3\පෙළ{COO}^- + \පෙළ{H}^+ \]
විඝටන මට්ටම (\(\alpha\)) ලෙස අර්ථ දක්වා ඇත්තේ අයන බවට විඝටනය වන අම්ලයේ භාගය ලෙසය. \(K_a\) අගය භාවිතා කරමින්, අපට 0,1 M CH3COOH ද්රාවණයක් සඳහා පහත සම්බන්ධතාවය ලිවිය හැකිය:
\[ K_a = [\පෙළ{CH}_3\පෙළ{COO}^-][\පෙළ{H}^+] / [\පෙළ{CH}_3\පෙළ{COOH}] \]
CH3COOH හි අයනීකරණය අර්ධ බැවින්, සෑදෙන අයනවල සාන්ද්රණය cα වන අතර, c යනු CH3COOH හි ආරම්භක සාන්ද්රණය (0,1 M) වේ. එවිට සමීකරණය පහත පරිදි වේ:
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{(0,1\alpha)(0,1\alpha)}{0,1(1-\alpha)} \]
සරල කරන්න:
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{0,01\alpha^2}{0,1 – 0,1\alpha} \]
හරයේ α නොසලකා හැරිය හැකි තරම් α කුඩා යැයි උපකල්පනය කරන්න:
\[ 1,8 \times 10^{-5} \ආසන්න වශයෙන් 0,01\alpha^2 / 0,1 \]
\[ 1,8 \times 10^{-5} \ආසන්න වශයෙන් \ඇල්ෆා^2 \]
\[ \ඇල්ෆා \ආසන්න වශයෙන් \sqrt{1,8 \times 10^{-5}} \]
\[ \ඇල්ෆා \ආසන්න වශයෙන් 4,24 \times 10^{-3} \]
ඉතින්, අයනීකරණ උපාධිය 4,24 × 10^-3 හෙවත් 0,424% වේ.
ද්රාවණය තුළ H+ සහ CH3COO- අයන සාන්ද්රණය:
\[ [\පෙළ{H}^+] = 0,1 \times 4,24 \times 10^{-3} \ආසන්න වශයෙන් 4,24 \times 10^{-4} \]
\[ [\පෙළ{CH}_3\පෙළ{COO}^-] = 0,1 \times 4,24 \times 10^{-3} \ආසන්න වශයෙන් 4,24 \times 10^{-4} \]
විද්යුත් විච්ඡේදක නොවන
විද්යුත් විච්ඡේදක නොවන සංයෝග යනු ජලීය ද්රාවණයක අයනීකරණය නොවන සංයෝග වේ. මෙයින් අදහස් කරන්නේ විද්යුත් විච්ඡේදක නොවන ද්රාවණ අයන නිපදවන්නේ නැති අතර එම නිසා විදුලිය සන්නයනය කළ නොහැකි බවයි. විද්යුත් විච්ඡේදක නොවන සංයෝග සඳහා උදාහරණ ලෙස සීනි (සුක්රෝස්), යූරියා සහ මධ්යසාර ඇතුළත් වේ.
ප්රශ්නය 3:
0,1 M එතනෝල් (C2H5OH) ද්රාවණයක් විදුලිය සන්නයනය නොකරන්නේ ඇයි?
සාකච්ඡාව:
එතනෝල් ද්රාවණය ඉලෙක්ට්රෝලය නොවන ද්රව්යයකි. එතනෝල් ජලයේ දිය කළ විට අයන බවට විඝටනය නොවේ. එතනෝල්හි අණුක ව්යුහය ජලීය ද්රාවණය තුළ නොවෙනස්ව පවතී. ද්රාවණයේ අයන නොමැතිකම නිසා එතනෝල් වලට විදුලිය සන්නයනය කළ නොහැක. එබැවින්, එතනෝල් ජලයේ පහසුවෙන් ද්රාව්ය වුවද, අයන සෑදෙන්නේ නැති නිසා, එතනෝල් ද්රාවණවලට 0,1 M ඇතුළු කිසිදු සාන්ද්රණයකදී පවා විදුලිය සන්නයනය කළ නොහැක.
නිගමනය
ශක්තිමත් විද්යුත් විච්ඡේදක, දුර්වල විද්යුත් විච්ඡේදක සහ විද්යුත් විච්ඡේදක නොවන ගුණාංග තේරුම් ගැනීම ද්රාවණ රසායන විද්යාවේ අත්යවශ්ය පදනමකි. ශක්තිමත් විද්යුත් විච්ඡේදක ජලයේ සම්පූර්ණයෙන්ම අයනීකරණය වන අතර එම නිසා විදුලිය හොඳින් සන්නයනය කරයි, දුර්වල විද්යුත් විච්ඡේදක අර්ධ වශයෙන් පමණක් අයනීකරණය වේ, එය අඩු විද්යුත් සන්නායකතාවක් පෙන්නුම් කරයි. අනෙක් අතට, විද්යුත් විච්ඡේදක නොවන ඒවා කිසිසේත් අයනීකරණය නොවන අතර එම නිසා විදුලිය සන්නයනය කළ නොහැක. මෙම සංකල්පය තේරුම් ගැනීම සිසුන්ට ද්රාවණයේ හැසිරීම මත පදනම්ව සංයෝග හඳුනා ගැනීමට සහ අදාළ ප්රශ්නවලට නිවැරදිව පිළිතුරු දීමට උපකාරී වේ.
