ප්රබල අම්ල සහ ප්රබල භෂ්ම වල pH අගය සාකච්ඡා කරන උදාහරණ ප්රශ්න
pH අගය හෙවත් හයිඩ්රජන් වල විභවය යනු ද්රාවණයක ආම්ලිකතාවය හෝ ක්ෂාරීයතාවය මැනීමේ මිනුමක් වේ. pH පරිමාණය 0 සිට 14 දක්වා පරාසයක පවතින අතර, 7 ට අඩු සංඛ්යා ආම්ලික ද්රාවණයක් ද, 7 ට වැඩි සංඛ්යා මූලික ද්රාවණයක් ද, 7 උදාසීන ද්රාවණයක් ද දක්වයි. මෙම ලිපියෙන්, ශක්තිමත් අම්ල සහ ශක්තිමත් භෂ්මවල pH අගය පිළිබඳ උදාහරණ ගැටළු කිහිපයක් සහ ඒවායේ ද්රාවණ සාකච්ඡා කරමු.
පෙන්ඩහුලුවන්
pH අගය පිළිබඳ මූලික සංකල්ප
pH අගය යනු හයිඩ්රජන් අයන (H+) සාන්ද්රණය මත පදනම්ව ද්රාවණයක ආම්ලිකතාවය හෝ ක්ෂාරීයතාවය තීරණය කිරීමට භාවිතා කරන මිනුමකි. pH අගය ගණනය කිරීමේ මූලික සූත්රය වන්නේ:
\[ \පෙළ{pH} = -\ලොගය{[H^+]} \]
මෙහි [H+] යනු mol/L හි හයිඩ්රජන් අයන සාන්ද්රණයයි.
අනෙක් අතට, මූලික ද්රාවණ (ශක්තිමත් භෂ්ම) සඳහා, අපට පළමුව pOH ගණනය කර පසුව පහත සූත්රය භාවිතයෙන් pH අගයට පරිවර්තනය කළ හැකිය:
\[ \පෙළ{pOH} = -\ලොග්{[OH^-]} \]
\[ \පෙළ{pH} = 14 – \පෙළ{pOH} \]
ශක්තිමත් අම්ලය vs දුර්වල අම්ලය
ප්රබල අම්ලයක් යනු ජලීය ද්රාවණයක සම්පූර්ණයෙන්ම අයනීකරණය වන අම්ලයකි. මෙයින් අදහස් කරන්නේ ද්රාවණයේ H+ අයන සාන්ද්රණය අම්ලයේ සාන්ද්රණයට සමාන බවයි. ප්රබල අම්ල සඳහා උදාහරණ වන්නේ HCl (හයිඩ්රොක්ලෝරික් අම්ලය), HNO3 (නයිට්රික් අම්ලය) සහ H2SO4 (සල්ෆියුරික් අම්ලය) ය.
ඊට වෙනස්ව, දුර්වල අම්ල ද්රාවණය තුළ සම්පූර්ණයෙන්ම අයනීකරණය නොවේ, එබැවින් ඒවායේ pH අගය ගණනය කිරීම් වඩාත් සංකීර්ණ වන අතර ආම්ලිකතා නියතයක් (Ka) සංකල්පය අවශ්ය වේ.
ශක්තිමත් පදනම vs දුර්වල පදනම
ප්රබල අම්ල මෙන්, ප්රබල භෂ්ම ද ජලීය ද්රාවණයකදී සම්පූර්ණයෙන්ම අයනීකරණය වේ. ප්රබල භෂ්ම සඳහා උදාහරණ වන්නේ NaOH (සෝඩියම් හයිඩ්රොක්සයිඩ්) සහ KOH (පොටෑසියම් හයිඩ්රොක්සයිඩ්) ය.
දුර්වල භෂ්ම අර්ධ වශයෙන් පමණක් අයනීකෘත වන අතර pH අගය ගණනය කිරීම සඳහා මූලිකතා නියතයක් (Kb) සංකල්පය අවශ්ය වේ.
නියැදි ප්රශ්න සහ සාකච්ඡා
උදාහරණ ප්රශ්නය 1: ප්රබල අම්ලය
> 0.01 M HCl ද්රාවණයක pH අගය ගණනය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
HCl ප්රබල අම්ලයක් බැවින්, එය ද්රාවණයේදී සම්පූර්ණයෙන්ම අයනීකරණය වේ.
\[ \පෙළ{HCl} \දකුණු ඊතලය \පෙළ{H}^+ + \පෙළ{Cl}^- \]
ද්රාවණය තුළ H+ අයන සාන්ද්රණය සපයන ලද HCl සාන්ද්රණයට සමාන වනු ඇත, එනම් 0.01 M.
\[ [H^+] = 0.01 \, \පෙළ{M} \]
pH සූත්රය භාවිතා කිරීම:
\[ \පෙළ{pH} = -\log{[H^+]} = -\log{0.01} = -\log{10^{-2}} = 2 \]
එබැවින්, 0.01 M HCl ද්රාවණයක pH අගය 2 වේ.
උදාහරණ ප්රශ්නය 2: ශක්තිමත් පදනම්
> 0.001 M NaOH ද්රාවණයක pH අගය ගණනය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
NaOH යනු ශක්තිමත් භෂ්මයක් වන අතර ද්රාවණයේදී සම්පූර්ණයෙන්ම අයනීකරණය වේ.
\[ \පෙළ{NaOH} \දකුණු ඊතලය \පෙළ{Na}^+ + \පෙළ{OH}^- \]
ද්රාවණයේ OH- අයන සාන්ද්රණය NaOH සාන්ද්රණයට සමාන වේ, එනම් 0.001 M.
\[ [OH^-] = 0.001 \, \පෙළ{M} = 10^{-3} \, \පෙළ{M} \]
මුලින්ම pOH ගණනය කරන්න:
\[ \පෙළ{pOH} = -\log[OH^-] = -\log{10^{-3}} = 3 \]
pOH pH බවට පරිවර්තනය කරන්න:
\[ \පෙළ{pH} = 14 – \පෙළ{pOH} = 14 – 3 = 11 \]
එබැවින්, 0.001 M NaOH ද්රාවණයක pH අගය 11 වේ.
උදාහරණ ප්රශ්නය 3: සල්ෆියුරික් අම්ලය (H2SO4)
> 0.01 M H2SO4 ද්රාවණයක pH අගය ගණනය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
H2SO4 යනු අයනීකරණ අදියර දෙකක් සහිත ශක්තිමත් අම්ලයකි. පළමු අදියර:
\[ \පෙළ{H2SO4} \දකුණු ඊතලය \පෙළ{H}^+ + \පෙළ{HSO4}^- \]
පළමු අදියර අයනීකරණ ප්රතිඵලය H+ සහ HSO4^- යන සෑම එකක් සඳහාම 0.01 M හි H2SO4 සාන්ද්රණයට සමාන වේ. කෙසේ වෙතත්, පළමු අදියරේදී එක් H2SO4 අණුවකින් H+ අයන දෙකක් නිපදවයි.
එබැවින්, මුළු [H+] ආරම්භක සාන්ද්රණය මෙන් දෙගුණයක් වනු ඇත:
\[ [H^+] = 2 \වරක් 0.01 = 0.02 \]
pH සූත්රය භාවිතා කිරීම:
\[ \පෙළ{pH} = -\log{[H^+]} = -\log{0.02} = -\log{2 \times 10^{-2}} = -(\log{2} + \log{10^{-2}}) \]
ඔයාගේ දැනගැනීම සඳහා,
\[ \log{2} \ආසන්න වශයෙන් 0.301 \]
ඒ නිසා:
\[ \පෙළ{pH} = -(0.301 + (-2)) = 1.699 \]
ඉතින්, 0.01 M H2SO4 ද්රාවණයක pH අගය 1.699 ක් පමණ වේ.
උදාහරණ ප්රශ්නය 4: ශක්තිමත් භෂ්ම (Ca(OH)2)
> 0.005 M Ca(OH)2 ද්රාවණයක pH අගය ගණනය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
Ca(OH)2 යනු ශක්තිමත් භෂ්මයක් වන අතර සෑම අණුවක්ම OH- අයන දෙකක් ලබා දෙයි:
\[ \පෙළ{Ca(OH)2} \දකුණු ඊතලය \පෙළ{Ca}^{2+} + 2\පෙළ{OH}^- \]
Ca(OH)2 හි සෑම අණුවක්ම OH- දෙකක් නිපදවන බැවින් OH- සාන්ද්රණය Ca(OH)2 සාන්ද්රණය මෙන් දෙගුණයක් වනු ඇත. එබැවින්,
\[ [OH^-] = 2 \times 0.005 = 0.01 \, \text{M} \]
මුලින්ම pOH ගණනය කරන්න:
\[ \පෙළ{pOH} = -\log{[OH^-]} = -\log{0.01} = -\log{10^{-2}} = 2 \]
pOH pH බවට පරිවර්තනය කරන්න:
\[ \පෙළ{pH} = 14 – \පෙළ{pOH} = 14 – 2 = 12 \]
එබැවින්, 0.005 M Ca(OH)2 ද්රාවණයක pH අගය 12 කි.
නිගමනය
මෙම ලිපියෙන්, ප්රබල අම්ල සහ ප්රබල භෂ්ම ද්රාවණ සඳහා උදාහරණ කිහිපයක් සඳහා pH අගය ගණනය කරන්නේ කෙසේදැයි අපි සාකච්ඡා කළෙමු. ප්රබල අම්ල හෝ භෂ්ම සඳහා, ඒවා ද්රාවණයේදී සම්පූර්ණයෙන්ම අයනීකරණය වී ඇති බව අපි උපකල්පනය කරමු. එබැවින්, අවශ්ය නම් ස්ටොයිකියෝමිතික සාධක සඳහා ගැලපීමෙන් පසු, ප්රබල අම්ලයක් සඳහා H+ අයන සහ ප්රබල භෂ්මයක් සඳහා OH- අයන සාන්ද්රණය අම්ලයේ හෝ භෂ්මයේ ආරම්භක සාන්ද්රණයට සමාන වේ. මෙය මූලික pH අගය සහ pOH සූත්ර භාවිතයෙන් pH අගය ගණනය කිරීම් සරල කරයි.
මෙම සංකල්පය තේරුම් ගැනීම ඉතා වැදගත් වේ, විශේෂයෙන් රසායනික යෙදීම් වලදී, රසායන විද්යාගාරයේ, කර්මාන්තයේ හෝ එදිනෙදා ජීවිතයේ වේවා. ප්රායෝගිකව සහ ස්ථිර අවබෝධයකින් යුතුව, ශක්තිමත් අම්ල සහ භෂ්මවල pH අගය ගණනය කිරීම සරල කාර්යයක් බවට පත්වනු ඇත.
