அமிலம் மற்றும் காரத்தின் pH குறித்து விவாதிக்கும் எடுத்துக்காட்டுக் கேள்விகள்

அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் pH குறித்து விவாதிக்கும் எடுத்துக்காட்டுக் கேள்விகள்

அமிலங்கள் மற்றும் காரங்கள் பற்றி நாம் பேசும்போது, ​​pH என்ற ஒரு முக்கியமான கருத்தை நாம் புரிந்துகொள்ள வேண்டும். pH என்பது ஒரு கரைசலின் அமிலத்தன்மை அல்லது காரத்தன்மையின் அளவீடு ஆகும். pH-ஐக் கண்டறியப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு சூத்திரம்:

\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]

இந்த சூத்திரத்தில், \([H^+]\) என்பது கரைசலில் உள்ள ஹைட்ரஜன் அயனிகளின் செறிவாகும், இது மோலாரிட்டி (\(\text{mol/L}\)) அலகில் அளவிடப்படுகிறது. pH தவிர, ஒரு கரைசலின் காரத்தன்மையை நிர்ணயிக்கப் பயன்படும் \(\text{pOH}\) என்பதும் உள்ளது:

\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]

அப்படியானால், pH மற்றும் pOH-க்கு இடையேயான தொடர்பு பின்வரும் சமன்பாட்டால் நிர்வகிக்கப்படுகிறது:

\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]

கீழே, அமிலம் மற்றும் காரக் கரைசல்களின் pH மதிப்பைக் கணக்கிடுவது எப்படி என்பது தொடர்பான சில எடுத்துக்காட்டுக் கேள்விகளையும், அவற்றுக்கான விளக்கங்களையும் காண்போம்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 1: ஒரு வலிமையான அமிலக் கரைசலின் pH மதிப்பைக் கணக்கிடுதல்

கேள்வி :

0,01 M செறிவுள்ள HCl (ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம்) கரைசலின் pH மதிப்பைக் கணக்கிடுக.

கலந்துரையாடல் :

HCl ஒரு வலிமையான அமிலம், அது நீரில் முழுமையாகக் கரையும்.

\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]

HCl முழுமையாகப் பிரிகையடைவதால், கரைசலில் உள்ள ஹைட்ரஜன் அயனிகளின் செறிவு \([H^+]\), HCl-இன் ஆரம்பச் செறிவான 0,01 M-க்குச் சமமாக இருக்கும்.

\[ [H^+] = 0,01 \, \text{M} \]

அடுத்து, நாம் pH சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்துகிறோம்:

\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]

[pH = -log(0,01)]

[pH = -log (10⁻²)]

[pH = 2]

எனவே, 0,01 M HCl கரைசலின் pH மதிப்பு 2 ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 2: ஒரு வலிமையான காரக் கரைசலின் pH மதிப்பைக் கணக்கிடுதல்

கேள்வி :

0,001 M செறிவுள்ள NaOH (சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு) கரைசலின் pH மதிப்பைக் கணக்கிடுக.

கலந்துரையாடல் :

NaOH என்பது நீரில் முழுமையாகப் பிரியும் ஒரு வலிமையான காரம் ஆகும்.

\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]

கரைசலில் உள்ள ஹைட்ராக்சைடு அயனிகளின் \([OH^-]\) செறிவு, NaOH-இன் ஆரம்ப செறிவான 0,001 M-க்குச் சமமாக இருக்கும்.

\[ [OH^-] = 0,001 \, \text{M} \]

அடுத்து, pOH ஐக் கணக்கிடுவோம்:

\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]

[ pOH = -log (0,001) ]

\[ \text{pOH} = -\log (10^{-3}) \]

\[ \text{pOH} = 3 \]

அதன் பிறகு, pH மற்றும் pOH-க்கு இடையேயான தொடர்பை நாம் பயன்படுத்துகிறோம்:

\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]

\[ \text{pH} + 3 = 14 \]

[pH = 11]

எனவே, 0,001 M NaOH கரைசலின் pH மதிப்பு 11 ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 3: ஒரு வலிமை குறைந்த அமிலக் கரைசலின் pH மதிப்பைக் கணக்கிடுதல்

கேள்வி :

0,01 M செறிவு மற்றும் \(K_a = 1,8 \times 10^{-5}\) என்ற அயனியாக்க மாறிலியைக் கொண்ட CH3COOH (அசிட்டிக் அமிலம்) கரைசலின் pH மதிப்பைக் கணக்கிடுக.

கலந்துரையாடல் :

அசிட்டிக் அமிலம் போன்ற, முழுமையாகப் பிரிகையடையாத ஒரு வலிமை குறைந்த அமிலம் நம்மிடம் இருக்கும்போது, ​​கரைசலில் உள்ள H+ அயனிகளின் செறிவைக் கண்டறிய, நாம் அமிலப் பிரிகை மாறிலியை (\(K_a\)) பயன்படுத்த வேண்டும்.

நீரில் அசிட்டிக் அமிலம் பிரிகையடைவதற்கான சமன்பாடு:

\[ \text{CH}_3\text{COOH} \leftrightarrow \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^- \]

பிரிவு மாறிலி (\(K_a\)):

\[ K_a = \frac{[H^+] [\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} \]

ஹைட்ரஜன் அயனிகள் மற்றும் அசிடேட் அயனிகளின் செறிவு \(x\) எனக்கொள்வோம், அப்படியானால்:

\[ K_a = \frac{x \cdot x}{0,01 – x} \]

\(K_a\) மிகவும் சிறியதாக இருப்பதால், \(0,01 – x \approx 0,01\) என நாம் கருதலாம்:

\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]

\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-5} \times 0,01 \]

\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-7} \]

\[ x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}} \]

\[ x \approx 1,34 \times 10^{-4} \]

எனவே, ஹைட்ரஜன் அயனிகளின் செறிவு \([H^+]\) \(1,34 \times 10^{-4} \, \text{M}\) ஆகும்.

அடுத்து, pH மதிப்பைக் கணக்கிடுவோம்:

\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]

\[ \text{pH} = -\log (1,34 \times 10^{-4}) \]

[pH தோராயமாக 3,87]

எனவே, 0,01 M அசிட்டிக் அமிலக் கரைசலின் pH மதிப்பு சுமார் 3,87 ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 4: ஒரு வலிமை குறைந்த காரக் கரைசலின் pH மதிப்பைக் கணக்கிடுதல்

கேள்வி :

0,01 M செறிவு மற்றும் காரப் பிரிப்பு மாறிலி \(K_b = 1,8 \times 10^{-5}\) கொண்ட NH3 (அம்மோனியா) கரைசலின் pH மதிப்பைக் கணக்கிடுக.

கலந்துரையாடல் :

NH3 என்பது முழுமையாகப் பிரிகையாத ஒரு வலிமை குறைந்த காரம். கரைசலில் உள்ள OH⁻ அயனிகளின் செறிவைக் கண்டறிய, நாம் காரப் பிரிகை மாறிலியை (\(K_b\)) பயன்படுத்த வேண்டும்.

நீரில் அம்மோனியாவின் பிரிகை வினை:

\[ \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]

அடிப்படைப் பிரிப்பு மாறிலி (\(K_b\)):

\[ K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_3]} \]

அம்மோனியம் அயனிகள் மற்றும் ஹைட்ராக்சைடு அயனிகளின் செறிவு \(x\) எனக்கொள்வோம், எனில்:

\[ K_b = \frac{x \cdot x}{0,01 – x} \]

\(K_b\) மிகவும் சிறியதாக இருப்பதால், \(0,01 – x \approx 0,01\) என நாம் கருதலாம்:

\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]

\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-5} \times 0,01 \]

\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-7} \]

\[ x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}} \]

\[ x \approx 1,34 \times 10^{-4} \]

எனவே, ஹைட்ராக்சைடு அயனிகளின் செறிவு \([OH^-]\) \(1,34 \times 10^{-4} \, \text{M}\) ஆகும்.

அடுத்து, pOH ஐக் கணக்கிடுவோம்:

\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]

\[ \text{pOH} = -\log (1,34 \times 10^{-4}) \]

\[ \text{pOH} \approx 3,87 \]

அதன் பிறகு, pH மற்றும் pOH-க்கு இடையேயான தொடர்பை நாம் பயன்படுத்துகிறோம்:

\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]

\[ \text{pH} + 3,87 = 14 \]

[pH தோராயமாக 10,13]

எனவே, 0,01 M அம்மோனியா கரைசலின் pH மதிப்பு சுமார் 10,13 ஆகும்.

முடிவுரை

pH பற்றிய ஆய்வில், வலிமையான மற்றும் வலிமை குறைந்த அமிலங்கள் மற்றும் காரங்கள் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான வேறுபாட்டையும், கரைசலில் ஒவ்வொன்றும் எவ்வாறு பிரிகின்றன என்பதையும் புரிந்துகொள்வது முக்கியம். இது, ஒரு குறிப்பிட்ட கரைசலின் pH மதிப்பை நாம் கணக்கிடும் முறையை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது. pH மதிப்பைக் கணக்கிடுவதற்கு மடக்கைகள் மற்றும் அடிப்படை வேதியியல் கோட்பாடுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்தக் கருத்துக்களைப் புரிந்துகொள்வது, வேதியியல் மற்றும் உயிரியலின் பல்வேறு அன்றாடப் பயன்பாடுகளில் நமக்கு உதவக்கூடும்.