Намунаҳои саволҳо дар бораи pH-и кислотаҳои қавӣ ва асосҳои қавӣ
рН, ё потенсиали гидроген, ченаки туршӣ ё ишқории маҳлул аст. Ҷадвали рН аз 0 то 14 аст, ки рақамҳои поёнтар аз 7 маҳлули туршӣ, рақамҳои болотар аз 7 маҳлули асосиро ва 7 маҳлули бетарафиро нишон медиҳанд. Дар ин мақола, мо якчанд мисолҳои марбут ба рН-и кислотаҳои қавӣ ва асосҳои қавӣ, дар баробари маҳлулҳои онҳоро баррасӣ хоҳем кард.
Пендахулуан
Мафҳумҳои асосии рН
рН ченакест, ки барои муайян кардани туршӣ ё ишқории маҳлул дар асоси консентратсияи ионҳои гидроген (H+) истифода мешавад. Формулаи асосии ҳисоб кардани рН чунин аст:
\[ \text{pH} = -\log{[H^+]} \]
ки дар он [H+] консентратсияи ионҳои гидроген дар мол/л аст.
Аз тарафи дигар, барои маҳлулҳои асосӣ (пойгоҳҳои қавӣ), мо метавонем аввал pOH-ро ҳисоб кунем ва сипас онро бо истифода аз формулаи зерин ба рН табдил диҳем:
\[ \text{pOH} = -\log{[OH^-]} \]
\[ \text{pH} = 14 – \text{pOH} \]
Кислотаи қавӣ ва кислотаи заиф
Кислотаи қавӣ кислотаест, ки дар маҳлули обӣ пурра ионизатсия мешавад. Ин маънои онро дорад, ки консентратсияи ионҳои H+ дар маҳлул ба консентратсияи худи кислота баробар аст. Мисолҳои кислотаҳои қавӣ HCl (кислотаи хлорид), HNO3 (кислотаи нитрат) ва H2SO4 (кислотаи сулфат) мебошанд.
Баръакс, кислотаҳои заиф дар маҳлул пурра ион намешаванд, аз ин рӯ ҳисобҳои рН-и онҳо мураккабтаранд ва мафҳуми доимии кислота (Ka)-ро талаб мекунанд.
Пойгоҳи қавӣ ва пояи заиф
Мисли кислотаҳои қавӣ, асосҳои қавӣ низ дар маҳлули обӣ пурра ион мешаванд. Мисолҳои асосҳои қавӣ NaOH (гидроксиди натрий) ва KOH (гидроксиди калий) мебошанд.
Асосҳои заиф танҳо қисман ионизатсия шудаанд ва барои ҳисоб кардани рН мафҳуми доимии асоснокӣ (Kb)-ро талаб мекунанд.
Намунаҳои саволҳо ва муҳокима
Намунаи саволи 1: Кислотаи қавӣ
> РН-и маҳлули 0.01 М HCl-ро ҳисоб кунед.
Муҳокима:
Азбаски HCl кислотаи қавӣ аст, он дар маҳлул пурра ионизатсия мешавад.
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
Консентратсияи ионҳои H+ дар маҳлул ба консентратсияи HCl, яъне 0.01 М, баробар хоҳад буд.
\[ [H^+] = 0.01 \, \text{M} \]
Бо истифода аз формулаи рН:
\[ \text{pH} = -\log{[H^+]} = -\log{0.01} = -\log{10^{-2}} = 2 \]
Пас, рН-и маҳлули 0.01 М HCl ба 2 баробар аст.
Намунаи саволи 2: Пойгоҳҳои мустаҳкам
> РН-и маҳлули 0.001 М NaOH-ро ҳисоб кунед.
Муҳокима:
NaOH як пойгоҳи қавӣ аст ва дар маҳлул пурра ионизатсия мешавад.
\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
Консентратсияи ионҳои OH- дар маҳлул ба консентратсияи NaOH, яъне 0.001 М, баробар аст.
\[ [OH^-] = 0.001 \, \text{M} = 10^{-3} \, \text{M} \]
Аввал pOH-ро ҳисоб кунед:
\[ \text{pOH} = -\log[OH^-] = -\log{10^{-3}} = 3 \]
Табдил додани pOH ба рН:
\[ \text{pH} = 14 – \text{pOH} = 14 – 3 = 11 \]
Пас, рН-и маҳлули 0.001 М NaOH 11 аст.
Намунаи саволи 3: Кислотаи сулфат (H2SO4)
> РН-и маҳлули 0.01 М H2SO4-ро ҳисоб кунед.
Муҳокима:
H2SO4 кислотаи қавӣ аст, ки ду марҳилаи ионизатсия дорад. Марҳилаи аввал:
\[ \text{H2SO4} \rightarrow \text{H}^+ + \text{HSO4}^- \]
Натиҷаи ионизатсияи марҳилаи аввал ба консентратсияи H2SO4-и 0.01 М барои ҳар як H+ ва HSO4^- баробар аст. Аммо, марҳилаи аввал аз як молекулаи H2SO4 ду иони H+ ба вуҷуд меорад.
Пас, консентратсияи умумии [H+] ду баробар аз консентратсияи ибтидоӣ хоҳад буд:
\[ [H^+] = 2 \ маротиба 0.01 = 0.02 \]
Бо истифода аз формулаи рН:
\[ \text{pH} = -\log{[H^+]} = -\log{0.02} = -\log{2 \times 10^{-2}} = -(\log{2} + \log{10^{-2}}) \]
Барои маълумоти шумо,
\[ \log{2} \тақрибан 0.301 \]
Пас:
\[ \text{pH} = -(0.301 + (-2)) = 1.699 \]
Пас, рН-и маҳлули 0.01 М H2SO4 тақрибан 1.699 аст.
Намунаи саволи 4: Асоси мустаҳкам (Ca(OH)2)
> РН-и маҳлули 0.005 М Ca(OH)2-ро ҳисоб кунед.
Муҳокима:
Ca(OH)2 як пойгоҳи қавӣ аст ва ҳар як молекула ду иони OH- медиҳад:
\[ \text{Ca(OH)2} \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\text{OH}^- \]
Консентратсияи OH- ду маротиба аз консентратсияи Ca(OH)2 зиёдтар хоҳад буд, зеро ҳар як молекулаи Ca(OH)2 ду OH- ҳосил мекунад. Пас,
\[ [OH^-] = 2 \ маротиба 0.005 = 0.01 \, \text{M} \]
Аввал pOH-ро ҳисоб кунед:
\[ \text{pOH} = -\log{[OH^-]} = -\log{0.01} = -\log{10^{-2}} = 2 \]
Табдил додани pOH ба рН:
\[ \text{pH} = 14 – \text{pOH} = 14 – 2 = 12 \]
Пас, рН-и маҳлули 0.005 М Ca(OH)2 ба 12 баробар аст.
Хулоса
Дар ин мақола, мо дар бораи чӣ гуна ҳисоб кардани рН барои якчанд мисолҳои маҳлулҳои кислотаи қавӣ ва асосҳои қавӣ муҳокима кардем. Дар хотир доред, ки барои кислотаҳо ё асосҳои қавӣ, мо фарз мекунем, ки онҳо дар маҳлул пурра ионизатсия шудаанд. Аз ин рӯ, консентратсияи ионҳои H+ барои кислотаи қавӣ ва ионҳои OH- барои асосҳои қавӣ ба консентратсияи ибтидоии кислота ё асос баробар хоҳад буд, пас аз ислоҳи омилҳои стехиометрӣ дар ҳолати зарурӣ. Ин ҳисобҳои рН-ро бо истифода аз формулаҳои асосии рН ва pOH содда мекунад.
Дарки ин мафҳум, махсусан дар татбиқи кимиёвӣ, хоҳ дар лабораторияи химия, хоҳ дар саноат ё ҳаёти ҳаррӯза, хеле муҳим аст. Бо амалия ва фаҳмиши амиқ, ҳисоб кардани рН-и кислотаҳо ва асосҳои қавӣ ба як вазифаи осон табдил хоҳад ёфт.
