ලුණු ජල විච්ඡේදනය පිළිබඳ උදාහරණ සාකච්ඡා ප්රශ්න
ලුණු ජල විච්ඡේදනය යනු ලුණු ජලය සමඟ ප්රතික්රියා කර අතුරු ඵලයක් ලෙස අම්ලයක් හෝ භෂ්මයක් නිපදවන රසායනික සංසිද්ධියකි. ලුණු ජල විච්ඡේදනය තේරුම් ගැනීමෙන් ද්රාවණවල ගුණාංග පිළිබඳ මූලික අවබෝධයක් ලබා ගත හැකි අතර ද්රාවණවල pH අගය තීරණය කිරීමට උපකාරී වන බැවින් මෙම ක්රියාවලිය බොහෝ විට රසායන විද්යා පාඩම් වල වැදගත් මාතෘකාවකි. මෙම ලිපියෙන්, ලුණු ජල විච්ඡේදනයට අදාළ උදාහරණ ගැටළු කිහිපයක් සහ ඒවායේ විසඳුම් අපි සාකච්ඡා කරමු.
ලුණු ජල විච්ඡේදනය පිළිබඳ මූලික සංකල්ප
ලුණු ජල විච්ඡේදනය සිදුවන්නේ ලුණු ජලයේ දිරාපත් වී එහි අයන ජල අණු සමඟ ප්රතික්රියා කර අම්ලයක් හෝ භෂ්මයක් නිපදවන විටය. සියලුම ලවණ ජලයේ ජල විච්ඡේදනය නොවේ; සමහරක් උදාසීන වේ, එනම් ඒවා ද්රාවණයේ pH අගය වෙනස් නොකරයි. කෙසේ වෙතත්, සමහර ලවණවලට අම්ල ප්රභවය සහ ලුණු සෑදූ භෂ්ම මත පදනම්ව ආම්ලික හෝ මූලික ද්රාවණ නිපදවිය හැකිය.
මෙම යාන්ත්රණය තේරුම් ගැනීමට, දැන ගැනීම වැදගත් වන්නේ:
– ප්රබල අම්ල සහ ප්රබල භෂ්ම (NaCl වැනි) වල ලවණ සාමාන්යයෙන් ජල විච්ඡේදනයට ලක් නොවන අතර ද්රාවණය උදාසීනව පවතී.
– දුර්වල අම්ල සහ ශක්තිමත් භෂ්ම (CH3COONa වැනි) ලවණ සාමාන්යයෙන් මූලික ද්රාවණ නිපදවයි.
– ප්රබල අම්ල සහ දුර්වල භෂ්ම (NH4Cl වැනි) ලවණ සාමාන්යයෙන් ආම්ලික ද්රාවණ නිපදවයි.
- දුර්වල අම්ල සහ දුර්වල භෂ්මවල ලවණ ජලය සමඟ ප්රතික්රියා කර අම්ලයේ සහ භෂ්මයේ සාපේක්ෂ ශක්තීන් මත පදනම්ව අවසාන pH අගය තීරණය කළ හැකිය.
නියැදි ප්රශ්න සහ සාකච්ඡා
ප්රශ්නය 1: පොටෑසියම් ඇසිටේට් (CH3COOK) ජල විච්ඡේදනය
වැඩිදුර කියවන්න:
පොටෑසියම් ඇසිටේට් (CH3COOK) ද්රාවණය ආම්ලික, භෂ්ම හෝ උදාසීන ද? සිදුවන ජල විච්ඡේදක ප්රතික්රියාව ලියා ද්රාවණයේ pH අගය තීරණය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
පොටෑසියම් ඇසිටේට් (CH3COOK) යනු දුර්වල අම්ලයක (ඇසිටික් අම්ලය, CH3COOH) සහ ශක්තිමත් භෂ්මයක (පොටෑසියම් හයිඩ්රොක්සයිඩ්, KOH) ලවණයකි. මෙයින් අපට නිගමනය කළ හැක්කේ ඇසිටේට් අයනය (CH3COO⁻) ජලයේ ජල විච්ඡේදනය කළ හැකි බැවින් CH3COOK ද්රාවණය මූලික විය හැකි බවයි.
ප්රතික්රියාව පහත පරිදි වේ:
\[ CH_3COO^- + H_2O \දකුණ-වම හාර්පූන් CH_3COOH + OH^- \]
ඇසිටේට් අයන (CH3COO⁻) ජලයෙන් (H2O) ප්රෝටෝන (H⁺) පිළිගෙන ඇසිටික් අම්ලය (CH3COOH) සහ හයිඩ්රොක්සයිඩ් අයන (OH⁻) සාදයි. ද්රාවණයේ හයිඩ්රොක්සයිඩ් අයන (OH⁻) පැවතීම එය භාෂ්මික කරයි.
pH අගය තීරණය කිරීම සඳහා, අපට OH⁻ අයන සාන්ද්රණය අවශ්ය වේ. උදාහරණයක් ලෙස, අපට 0,1 M CH3COOK ද්රාවණයක් ඇති අතර ඇසිටික් අම්ලයේ (Ka) අයනීකරණ නියතය 1,8 × 10⁻⁵ වේ.
ගෙන ඇති පියවර මෙසේය:
1. CH3COO⁻ අයන සඳහා පාදක නියතය (Kb) භාවිතා කිරීම:
\[ K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{10^{-14}}{1,8 \times 10^{-5}} = 5,56 \times 10^{-10} \]
2. ද්රාවණය තුළ CH3COO⁻ අයන විඝටනය කරන්න:
\[ K_b = \frac{[CH_3COOH][OH^-]}{[CH_3COO^-]} \]
විඝටන උපාධිය 'x' ලෙස සලකන්න:
\[ 5,56 \times 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
හරයේ කුඩා \(x\) නොසලකා හැරීමෙන්, අපට සරල කළ හැකිය:
\[ x^2 \ආසන්න වශයෙන් 5,56 \times 10^{-11} \දකුණු ඊතලය x = \sqrt{5,56 \times 10^{-11}} = 7,45 \times 10^{-6} \]
OH⁻ සාන්ද්රණය:
\[ [OH^-] = 7,45 \times 10^{-6} \]
ද්රාවණයේ pOH:
\[ pOH = -\log [OH^-] = -\log (7,45 \times 10^{-6}) \ආසන්න වශයෙන් 5,13 \]
pH අගය සහ pOH අතර සම්බන්ධතාවය භාවිතා කරමින්:
\[ pH = 14 – pOH = 14 – 5,13 = 8,87 \]
ඉතින්, CH3COOK ද්රාවණය 8,87 ක් පමණ pH අගයක් සහිත භාෂ්මික වේ.
ප්රශ්නය 2: ඇමෝනියම් ක්ලෝරයිඩ් (NH4Cl) ජල විච්ඡේදනය
වැඩිදුර කියවන්න:
ඇමෝනියම් ක්ලෝරයිඩ් (NH4Cl) ද්රාවණය ආම්ලික, භෂ්ම හෝ උදාසීන ද? සිදුවන ජල විච්ඡේදක ප්රතික්රියාව ලියා ද්රාවණයේ pH අගය තීරණය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
ඇමෝනියම් ක්ලෝරයිඩ් (NH4Cl) යනු ශක්තිමත් අම්ලයක (HCl) සහ දුර්වල භෂ්මයක (NH3) ලවණයකි. මෙයින් අපට නිගමනය කළ හැක්කේ ඇමෝනියම් අයන (NH4⁺) ජලයේ ජල විච්ඡේදනය කළ හැකි බැවින් ද්රාවණය ආම්ලික බවයි.
ප්රතික්රියාව පහත පරිදි වේ:
\[ NH_4^+ + H_2O \දකුණ-වම් හාපුන් NH_3 + H_3O^+ \]
ඇමෝනියම් අයන (NH4⁺) ජල අණු (H2O) වලට ප්රෝටෝන (H⁺) පරිත්යාග කර ඇමෝනියා (NH3) සහ හයිඩ්රෝනියම් අයන (H3O⁺) සාදයි. මෙම ද්රාවණය තුළ හයිඩ්රෝනියම් අයන (H3O⁺) පැවතීම ද්රාවණය ආම්ලික වීමට හේතු වේ.
උදාහරණයක් ලෙස, අපට 0,1 M NH4Cl ද්රාවණයක් ඇත. NH3 සඳහා පාදක අයනීකරණ නියතය (Kb) 1,8 × 10⁻⁵ වේ.
ගෙන ඇති පියවර මෙසේය:
1. NH4⁺ අයන සඳහා අම්ල නියතය (Ka) භාවිතා කිරීම:
\[ K_a = \frac{K_w}{K_b} = \frac{10^{-14}}{1,8 \times 10^{-5}} = 5,56 \times 10^{-10} \]
2. ද්රාවණය තුළ NH4⁺ අයන විඝටනය කරන්න:
\[ K_a = \frac{[NH_3][H_3O^+]}{[NH_4^+]} \]
විඝටන උපාධිය 'x' ලෙස සලකන්න:
\[ 5,56 \times 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
හරයේ කුඩා \(x\) නොසලකා හැරීමෙන්, අපට සරල කළ හැකිය:
\[ x^2 \ආසන්න වශයෙන් 5,56 \times 10^{-11} \දකුණු ඊතලය x = \sqrt{5,56 \times 10^{-11}} = 7,45 \times 10^{-6} \]
H3O⁺ සාන්ද්රණය:
\[ [H_3O^+] = 7,45 \times 10^{-6} \]
ද්රාවණයේ pH අගය:
\[ pH = -\log [H_3O^+] = -\log (7,45 \times 10^{-6}) \ආසන්න වශයෙන් 5,13 \]
ඉතින්, NH4Cl ද්රාවණය ආම්ලික වන අතර pH අගය 5,13 ක් පමණ වේ.
ඉහත උදාහරණ දෙකෙන්ම, ජල විච්ඡේදනයේ වර්ගය හඳුනා ගැනීම ද්රාවණයක ස්වභාවය තීරණය කිරීමට උපකාරී වන ආකාරය අපට පෙනේ. අයනීකරණ සමතුලිතතා නියතය (Ka හෝ Kb) සහ සරල උපකල්පන කිහිපයක් යෙදීමෙන්, අපට මෙම ගැටළු ඉතා පහසුවෙන් විසඳා ගත හැකිය.
ලුණු ජල විච්ඡේදක ගැටළු පිළිබඳ මෙම සාකච්ඡාව ගණිතමය ගණනය කිරීම් වලදී විශ්ලේෂණාත්මක කුසලතා පුහුණු කරනවා පමණක් නොව, ද්රාවණ රසායන විද්යාවේ මූලික සංකල්ප පිළිබඳ අවබෝධය ගැඹුරු කරයි. විවිධ සම්භවයක් ඇති අයන ජල අණු වලට ප්රෝටෝන හෝ ප්රතිග්රාහක දායක වන ආකාරය සහ මෙය ද්රාවණයක pH අගයට බලපාන ආකාරය තේරුම් ගැනීම රසායන විද්යාවේ බොහෝ දියුණු මාතෘකා ප්රගුණ කිරීමට මූලික වේ.
