Намунаҳои саволҳо дар бораи pH-и кислотаҳо ва асосҳо
Вақте ки мо дар бораи кислотаҳо ва асосҳо сухан меронем, як мафҳуми муҳиме, ки мо бояд дарк кунем, ин рН аст. рН ченаки туршӣ ё ишқории маҳлул аст. Як формулае, ки барои муайян кардани рН истифода мешавад, ин аст:
\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]
Дар ин формула, \([H^+]\) консентратсияи ионҳои гидроген дар маҳлул аст, ки бо молярӣ (\(\text{mol/L}\) чен карда мешавад. Илова бар рН, мо инчунин \(\text{pOH}\) дорем, ки барои муайян кардани асоснокии маҳлул истифода мешавад:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
Пас, муносибати байни рН ва pOH аз рӯи муодилаи зерин идора карда мешавад:
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
Дар зер мо якчанд саволҳои намунавиро дар бораи чӣ гуна ҳисоб кардани рН-и маҳлулҳои кислота ва асос, инчунин муҳокимаҳои онҳоро баррасӣ хоҳем кард.
Намунаи саволи 1: Ҳисоб кардани рН-и маҳлули кислотаи қавӣ
Савол:
РН-и маҳлули HCl (кислотаи хлорид)-ро бо консентратсияи 0,01 М ҳисоб кунед.
Муҳокима:
HCl як кислотаи қавӣ аст, ки дар об пурра пароканда мешавад:
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
Азбаски HCl пурра диссотсиатсия шудааст, консентратсияи ионҳои гидроген ([H^+]) дар маҳлул ба консентратсияи ибтидоии HCl, ки 0,01 М аст, баробар хоҳад буд.
\[ [H^+] = 0,01 \, \text{M} \]
Баъдан, мо формулаи рН-ро истифода мебарем:
\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]
\[ \text{pH} = -\log (0,01) \]
\[ \text{pH} = -\log (10^{-2}) \]
\[ \text{pH} = 2 \]
Пас, рН-и маҳлули 0,01 М HCl ба 2 баробар аст.
Намунаи саволи 2: Ҳисоб кардани рН-и маҳлули асосҳои қавӣ
Савол:
Қимати рН-и маҳлули NaOH (гидроксиди натрий)-ро бо консентратсияи 0,001 М ҳисоб кунед.
Муҳокима:
NaOH як пойгоҳи мустаҳкам аст, ки дар об пурра пароканда мешавад:
\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
Консентратсияи ионҳои гидроксид ([OH^-]) дар маҳлул ба консентратсияи ибтидоии NaOH, яъне 0,001 М, баробар хоҳад буд.
\[ [OH^-] = 0,001 \, \text{M} \]
Баъдан, мо pOH-ро ҳисоб мекунем:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
\[ \text{pOH} = -\log (0,001) \]
\[ \text{pOH} = -\log (10^{-3}) \]
\[ \text{pOH} = 3 \]
Баъд аз ин, мо муносибати байни pH ва pOH-ро истифода мебарем:
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
\[ \text{pH} + 3 = 14 \]
\[ \text{pH} = 11 \]
Пас, рН-и маҳлули 0,001 М NaOH 11 аст.
Намунаи саволи 3: Ҳисоб кардани рН-и маҳлули кислотаи заиф
Савол:
РН-и маҳлули CH3COOH (кислотаи сирко)-ро бо консентратсияи 0,01 М ва доимии диссотсиатсияи \(K_a = 1,8 \times 10^{-5}\) ҳисоб кунед.
Муҳокима:
Вақте ки мо кислотаи заиф, ба монанди кислотаи сирко, ки пурра диссотсиатсия намешавад, дорем, мо бояд барои ёфтани консентратсияи ионҳои H+ дар маҳлул консентратсияи диссотсиатсияи кислотаро (\(K_a\)) истифода барем.
Муодилаи диссотсиатсияи кислотаи сирко дар об:
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \leftrightarrow \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^- \]
Константаи диссотсиатсия (\(K_a\)):
\[ K_a = \frac{[H^+] [\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} \]
Фарз мекунем, ки консентратсияи ионҳои гидроген ва ионҳои ацетат \(x\) аст, пас:
\[ K_a = \frac{x \cdot x}{0,01 – x} \]
Азбаски \(K_a\) хеле хурд аст, мо метавонем тахмин кунем, ки \(0,01 – x \approx 0,01\):
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]
\[x^2 = 1,8 \ маротиба 10^{-5} \ маротиба 0,01 \]
\[x^2 = 1,8 \вақт 10^{-7} \]
\[x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}} \]
\[ x \тақрибан 1,34 \вақт 10^{-4} \]
Пас, консентратсияи ионҳои гидроген ([H^+]) (1,34 маротиба 10^{-4}) аст.
Баъдан, мо рН-ро ҳисоб мекунем:
\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]
\[ \text{pH} = -\log (1,34 \times 10^{-4}) \]
\[ \text{pH} \тақрибан 3,87 \]
Пас, рН-и маҳлули 0,01 М кислотаи сирко тақрибан 3,87 аст.
Намунаи саволи 4: Ҳисоб кардани рН-и маҳлули заиф асос
Савол:
Қимати рН-и маҳлули NH3 (аммиак)-ро бо консентратсияи 0,01 М ва доимии диссотсиатсияи асос \(K_b = 1,8 \times 10^{-5}\) ҳисоб кунед.
Муҳокима:
NH3 асоси заиф аст, ки пурра диссотсиатсия намешавад. Барои ёфтани консентратсияи ионҳои OH^- дар маҳлул, мо бояд аз константаи диссотсиатсияи асос (\(K_b\)) истифода барем.
Реаксияи диссотсиатсияи аммиак дар об:
\[ \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
Константаи диссотсиатсияи асос (\(K_b\)):
\[ K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_3]} \]
Фарз мекунем, ки консентратсияи ионҳои аммоний ва ионҳои гидроксид \(x\) аст, пас:
\[ K_b = \frac{x \cdot x}{0,01 – x} \]
Азбаски \(K_b\) хеле хурд аст, мо метавонем тахмин кунем, ки \(0,01 – x \approx 0,01\):
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]
\[x^2 = 1,8 \ маротиба 10^{-5} \ маротиба 0,01 \]
\[x^2 = 1,8 \вақт 10^{-7} \]
\[x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}} \]
\[ x \тақрибан 1,34 \вақт 10^{-4} \]
Пас, консентратсияи ионҳои гидроксидӣ ([OH^-]) ба 1,34 маротиба 10^{-4} баробар аст.
Баъдан, мо pOH-ро ҳисоб мекунем:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
\[ \text{pOH} = -\log (1,34 \times 10^{-4}) \]
\[ \text{pOH} \тақрибан 3,87 \]
Баъд аз ин, мо муносибати байни pH ва pOH-ро истифода мебарем:
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
\[ \text{pH} + 3,87 = 14 \]
\[ \text{pH} \тақрибан 10,13 \]
Пас, рН-и маҳлули аммиаки 0,01 М тақрибан 10,13 аст.
Хулоса
Дар омӯзиши рН, фаҳмидани фарқи байни кислотаҳо ва асосҳои қавӣ ва заиф ва чӣ гуна ҷудо шудани ҳар яки онҳо дар маҳлул муҳим аст. Ин мустақиман ба тарзи ҳисоб кардани рН-и маҳлули додашуда таъсир мерасонад. Ҳисоб кардани рН истифодаи логарифмҳо ва принсипҳои асосии кимиёвиро дар бар мегирад. Фаҳмидани ин мафҳумҳо метавонад ба мо дар татбиқи гуногуни ҳаррӯзаи химия ва биология кӯмак расонад.
