Намунаҳои саволҳо дар бораи хосиятҳо ва мафҳумҳои кислотаҳо ва асосҳо
Хусусиятҳо ва мафҳумҳои кислотаҳо ва асосҳо мавзӯъҳои муҳими химия мебошанд, ки дар соҳаҳои гуногун, аз ҷумла саноат, дорусозӣ ва биохимия, татбиқи васеъ доранд. Фаҳмидани мафҳумҳо ва татбиқи асосии хосиятҳои кислота-асос барои донишҷӯён ва муҳаққиқон муҳим аст. Дар ин мақола якчанд масъалаҳои намунавӣ оид ба хосиятҳо ва мафҳумҳои кислотаҳо ва асосҳо, дар баробари ҳалли онҳо, баррасӣ карда мешаванд, то ба хонандагон тасаввуроти равшантаре пешниҳод карда шавад.
Мафҳумҳои асосии кислотаҳо ва асосҳо
Пеш аз баррасии саволҳо ва муҳокимаҳои онҳо, биёед баъзе мафҳумҳои асосиро дар бораи кислотаҳо ва асосҳо баррасӣ кунем.
Туршӣ:
– Кислотаҳо пайвастагиҳое мебошанд, ки метавонанд ионҳои гидроген (H⁺)-ро дар маҳлул хайрия кунанд.
– Кислотаҳо хосиятҳои туршӣ доранд, масалан, таъми турш (ба монанди сирко) ва қобилияти реаксия бо металлҳо.
Басс:
– Асос пайвастагиест, ки метавонад ионҳои гидрогенро қабул кунад ё ионҳои гидроксидро (OH⁻)-ро дар маҳлул гузаронад.
– Асосҳо дорои хосиятҳои асосӣ мебошанд, ба монанди таъми талх ва сохтори лағжанда (ба монанди собун).
Назарияи кислота-асос:
– Назарияи Аррениус: Кислотаҳо H⁺ ва асосҳо OH⁻-ро дар маҳлули обӣ ҳосил мекунанд.
– Назарияи Бренстед-Лоури: Кислотаҳо донорҳои H⁺ ва асосҳо қабулкунандагони H⁺ мебошанд.
– Назарияи Люис: Кислотаҳо қабулкунандагони ҷуфтҳои электронӣ ва асосҳо донорҳои ҷуфтҳои электронӣ мебошанд.
Намунаҳои саволҳо ва муҳокимаҳо
Намунаи саволи 1: Ҳисоб кардани рН-и маҳлули кислотаи қавӣ
Савол:
РН-и маҳлули 0,01 М HCl-ро ҳисоб кунед.
Муҳокима:
HCl як кислотаи қавӣ аст, ки дар маҳлул пурра диссотсиатсия шуда, H⁺ ва Cl⁻-ро ҳосил мекунад. Консентратсияи H⁺ бо консентратсияи ибтидоии HCl якхела аст.
\[ [H⁺] = 0,01 \, M \]
рН ҳамчун логарифми асоси манфии 10-и консентратсияи ионҳои гидроген муайян карда мешавад:
\[ \text{pH} = -\log[H⁺] \]
\[ \text{pH} = -\log(0,01) \]
\[ \text{pH} = 2 \]
Пас, рН-и маҳлули 0,01 М HCl ба 2 баробар аст.
Намунаи саволи 2: Ҳисоб кардани рН-и маҳлули асосҳои қавӣ
Савол:
РН-и маҳлули 0,001 М NaOH-ро ҳисоб кунед.
Муҳокима:
NaOH як асоси мустаҳкам аст, ки дар маҳлул пурра диссотсиатсия мешавад ва Na⁺ ва OH⁻-ро ба вуҷуд меорад. Консентратсияи OH⁻ бо консентратсияи ибтидоии NaOH якхела аст.
\[ [OH⁻] = 0,001 \, M \]
PoH ҳамчун логарифми асоси манфии 10-и консентратсияи ионҳои гидроксид муайян карда мешавад:
\[ \text{pOH} = -\log[OH⁻] \]
\[ \text{pOH} = -\log(0,001) \]
\[ \text{pOH} = 3 \]
pH ва pOH бо муодилаи зерин алоқаманданд:
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
\[ \text{pH} = 14 – 3 \]
\[ \text{pH} = 11 \]
Пас, рН-и маҳлули 0,001 М NaOH 11 аст.
Мисоли 3: Ҳисоб кардани рН-и кислотаи заиф
Савол:
РН-и маҳлули 0,1 М кислотаи сирко (CH₃COOH)-ро ҳисоб кунед, ки дорои доимии диссотсиатсияи кислота (Ka) ба �(1,8 \times 10^{-5} \) баробар аст.
Муҳокима:
Кислотаҳои заиф дар маҳлул пурра диссотсиатсия намешаванд. Барои ҳисоб кардани рН, мо бояд аввал консентратсияи ионҳои H⁺-ро бо истифода аз арзиши Ka муайян кунем.
\[ CH_3COOH \rightleftharpoons H^+ + CH_3COO^- \]
Агар \(x \) консентратсияи H⁺-и ҳосилшуда бошад:
\[ Ka = \frac{{[H^+][CH_3COO^-]}}{{[CH_3COOH]}} \]
\[ Ka = \frac{{x \cdot x}}{{0,1 – x}} \]
Азбаски он кислотаи заиф аст, фарз мекунем, ки \(x \) хеле хурд аст, то \(0,1 – x \taxminan 0,1 \):
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,1} \]
\[x^2 = 1,8 \вақт 10^{-6} \]
\[x = \sqrt{1,8 \times 10^{-6}} \]
\[ x \тақрибан 1,34 \вақт 10^{-3} \]
Консентратсияи ионҳои H⁺ тақрибан 1,34 маротиба 10^{-3} аст:
\[ \text{pH} = -\log[H^+] \]
\[ \text{pH} = -\log(1,34 \times 10^{-3}) \]
\[ \text{pH} \тақрибан 2,87 \]
Пас, рН-и маҳлули 0,1 М CH₃COOH тақрибан 2,87 аст.
Намунаи саволи 4: Ҳисоб кардани рН-и асоси заиф
Савол:
РН-и маҳлули 0,05 М аммиак (NH₃)-ро ҳисоб кунед, ки дорои доимии диссотсиатсияи асос (Kb) баробар аст (1,8 \times 10^{-5} \).
Муҳокима:
Асосҳои заиф дар маҳлул пурра диссотсиатсия намешаванд. Барои ҳисоб кардани рН, мо бояд аввал консентратсияи ионҳои OH⁻-ро бо истифода аз арзиши Kb муайян кунем.
\[ NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^- \]
Агар \(x \) консентратсияи OH⁻-и ҳосилшуда бошад:
\[ Kb = \frac{{[NH_4^+][OH^-]}}{{[NH_3]}} \]
\[ Kb = \frac{{x \cdot x}}{{0,05 – x}} \]
Фарз мекунем, ки \( x \) хеле хурд аст, то \( 0,05 – x \approx 0,05 \):
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,05} \]
\[x^2 = 9,0 \вақт 10^{-7} \]
\[x = \sqrt{9,0 \times 10^{-7}} \]
\[ x \тақрибан 9,49 \вақт 10^{-4} \]
Консентратсияи ионҳои OH⁻ тақрибан �(9,49 \times 10^{-4} \) аст:
\[ \text{pOH} = -\log[OH^-] \]
\[ \text{pOH} = -\log(9,49 \times 10^{-4}) \]
\[ \text{pOH} \тақрибан 3,02 \]
pH ва pOH бо муодилаи зерин алоқаманданд:
\[ \text{pH} + \text{pOH} = 14 \]
\[ \text{pH} = 14 – 3,02 \]
\[ \text{pH} \тақрибан 10,98 \]
Намунаи саволи 5: Нейтрализатсияи кислотаҳо ва асосҳо
Савол:
Барои безарар гардонидани 50 мл маҳлули 0,1 М HCl чӣ қадар ҳаҷм маҳлули 0,1 М NaOH лозим аст?
Муҳокима:
Дар натиҷаи реаксияи нейтрализатсия байни кислота ва асос об ва намак ҳосил мешавад:
\[ HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O \]
Шумораи молҳои HCl:
\[ n_{HCl} = Молярӣ \ маротиба Ҳаҷм \]
\[ n_{HCl} = 0,1 \, M \ маротиба 0,05 \, L \]
\[ n_{HCl} = 0,005 \, мол \]
Азбаски ҳар як моли HCl бо як моли NaOH реаксия мекунад, шумораи молҳои NaOH-и лозимӣ якхела аст, яъне 0,005 мол.
Ҳаҷми NaOH лозим аст:
\[ n_{NaOH} = Молярият_{NaOH} \ маротиба Ҳаҷм \]
\[ Ҳаҷм_{NaOH} = \frac{n_{NaOH}}{Молярӣ_{NaOH}} \]
\[ Ҳаҷм_{NaOH} = \frac{0,005 \, мол}{0,1 \, М} \]
\[ Ҳаҷм_{NaOH} = 0,05 \, L \]
\[ Ҳаҷм_{NaOH} = 50 \, мл \]
Пас, барои безарар гардонидани 50 мл маҳлули 0,1 М HCl 50 мл маҳлули 0,1 М NaOH лозим аст.
Бо баррасии саволҳои дар боло зикршуда, мо умедворем, ки хосиятҳо ва мафҳумҳои кислотаҳо ва асосҳоро равшантар дарк хоҳем кард. Ин хосиятҳо ва мафҳумҳо дар татбиқи гуногуни химияи ҳаррӯза, аз таҳлили лабораторӣ то саноат, хеле муҳиманд.
