Arrenius kislotalari va asoslari haqida misol savollar va muhokama
Kislotalar va asoslar kimyoda asosiy tushunchalardir. Kislotalar va asoslarning xatti-harakatlarini tushuntiruvchi eng mashhur nazariyalardan biri bu Arrenius nazariyasidir. Arreniusning so'zlariga ko'ra, kislota suvda eriganida H⁺ (yoki H₃O⁺) ionlarini hosil qiladigan birikma, asos esa suvda eriganida OH⁻ ionlarini hosil qiladigan birikmadir. Ushbu maqolada biz Arrenius nazariyasiga ko'ra kislotalar va asoslarga oid bir nechta misol muammolarni ularning eritmalari bilan birga muhokama qilamiz.
1-namuna savol
Savol:
0,1 M xlorid kislota (HCl) eritmasi suvda eritiladi. Eritmadagi H⁺ ionlarining konsentratsiyasini hisoblang.
Munozara:
Arrenius nazariyasiga ko'ra, HCl kislota hisoblanadi, chunki u suvda eriganida H⁺ ionlarini hosil qiladi. Suvdagi HCl uchun ionlanish tenglamasi quyidagicha:
\[ \text{HCl} \to \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
HCl ning boshlang'ich konsentratsiyasi 0,1 M ni tashkil qiladi. HCl suvli eritmada to'liq ionlashadigan kuchli kislota bo'lgani uchun har bir HCl molekulasi bitta H⁺ ioni va bitta Cl⁻ ionini hosil qiladi. Shuning uchun eritmadagi H⁺ ionlarining konsentratsiyasi ham HCl konsentratsiyasiga teng, ya'ni:
\[ [\text{H}^+] = 0,1 \text{ M} \]
Demak, 0,1 M HCl eritmasidagi H⁺ ionlarining konsentratsiyasi 0,1 M ga teng.
2-namuna savol
Savol:
0,01 M nitrat kislota (HNO₃) eritmasining pH qiymatini hisoblang.
Munozara:
HNO₃ suvda to'liq ionlanadigan kuchli kislotadir, shuning uchun HNO₃ uchun ionlanish tenglamasi quyidagicha:
\[ \text{HNO}_3 \to \text{H}^+ + \text{NO}_3^- \]
Berilgan HNO₃ konsentratsiyasi 0,01 M ga teng. HNO₃ kuchli kislota bo'lgani uchun, HNO₃ ning har bir molekulasi bitta H⁺ ionini hosil qiladi. Shuning uchun eritmadagi H⁺ ionlarining konsentratsiyasi HNO₃ konsentratsiyasiga teng, ya'ni:
\[ [\text{H}^+] = 0,01 \text{ M} \]
pH qiymatini quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin:
\[ \text{pH} = -\log [\text{H}^+] \]
H⁺ ionlarining konsentratsiyasini formulaga kiritish orqali biz quyidagilarni olamiz:
\[ \text{pH} = -\log (0,01) = -\log (10^{-2}) = 2 \]
Demak, 0,01 M HNO₃ eritmasining pH qiymati 2 ga teng.
3-namuna savol
Savol:
0,05 M NaOH eritmasida OH⁻ ionlarining konsentratsiyasini aniqlang.
Munozara:
NaOH suvda to'liq ionlanadigan kuchli asosdir, shuning uchun NaOH uchun ionlanish tenglamasi quyidagicha:
\[ \text{NaOH} \to \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
Berilgan NaOH konsentratsiyasi 0,05 M ni tashkil qiladi. NaOH kuchli asos bo'lgani uchun, har bir NaOH molekulasi bitta OH⁻ ionini hosil qiladi. Shuning uchun eritmadagi OH⁻ ionlarining konsentratsiyasi NaOH konsentratsiyasiga teng, ya'ni:
\[ [\text{OH}^-] = 0,05 \text{ M} \]
Demak, 0,05 M NaOH eritmasida OH⁻ ionlarining konsentratsiyasi 0,05 M ni tashkil qiladi.
4-namuna savol
Savol:
0,01 M KOH eritmasining pH qiymatini hisoblang.
Munozara:
KOH suvda to'liq ionlanadigan kuchli asosdir. Suvdagi KOH uchun ionlanish tenglamasi quyidagicha:
\[ \text{KOH} \to \text{K}^+ + \text{OH}^- \]
Berilgan KOH konsentratsiyasi 0,01 M ga teng. KOH kuchli asos bo'lgani uchun, har bir KOH molekulasi bitta OH⁻ ionini hosil qiladi. Shuning uchun eritmadagi OH⁻ ionlarining konsentratsiyasi KOH konsentratsiyasiga teng, ya'ni:
\[ [\text{OH}^-] = 0,01 \text{ M} \]
pH eritmadagi H⁺ ionlari konsentratsiyasining o'lchovidir. Biz suv ionlari ko'paytmasi (Kw) bilan berilgan pH, H⁺ ionlari va OH⁻ ionlari o'rtasidagi bog'liqlikni qo'llashimiz mumkin:
\[ \text{Kw} = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1 \times 10^{-14} \]
[OH⁻] qiymatini bilib, biz [H⁺] ni hisoblashimiz mumkin:
\[ [\text{H}^+] = \frac{\text{Kw}}{[\text{OH}^-]} = \frac{1 \times 10^{-14}}{0,01} = 1 \times 10^{-12} \text{ M} \]
pH qiymatini quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin:
\[ \text{pH} = -\log [\text{H}^+] \]
H⁺ ionlarining konsentratsiyasini formulaga kiritish orqali biz quyidagilarni olamiz:
\[ \text{pH} = -\log (1 \times 10^{-12}) = 12 \]
Shunday qilib, 0,01 M KOH eritmasining pH qiymati 12 ga teng.
5-namuna savol
Savol:
Eritmaning pH qiymati = 3 ga teng. Eritmadagi H⁺ ionlarining konsentratsiyasini hisoblang.
Munozara:
pH eritmadagi H⁺ ionlarining konsentratsiyasining o'lchovidir va quyidagi formula bilan ifodalanishi mumkin:
\[ \text{pH} = -\log [\text{H}^+] \]
H⁺ ionlarining konsentratsiyasini hisoblash uchun formulani quyidagicha o'zgartiramiz:
\[ [\text{H}^+] = 10^{-\text{pH}} \]
Berilgan pH qiymatlarini qo'shish orqali biz quyidagilarni olamiz:
\[ [\text{H}^+] = 10^{-3} = 0,001 \text{ M} \]
Demak, pH = 3 bo'lgan eritmada H⁺ ionlarining konsentratsiyasi 0,001 M ga teng.
6-namuna savol
Savol:
NH₄OH eritmasining konsentratsiyasi 0,1 M ga teng. Agar NH₄OH uchun Kb qiymati 1,8 x 10⁻⁵ ga teng bo'lsa, eritmaning pH qiymatini hisoblang.
Munozara:
NH₄OH kuchsiz asos bo'lib, suvda to'liq ionlashmaydi. Suvdagi NH₄OH uchun ionlanish tenglamasi quyidagicha:
\[ \text{NH}_4\text{OH} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
NH₄OH ionlanishining muvozanat konstantasi Kb deb ataladi va quyidagicha ifodalanadi:
\[ K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_4\text{OH}} \]
NH₄OH kuchsiz asos bo'lgani uchun, biz OH⁻ ionlarining konsentratsiyasini hisoblash uchun Kb dan foydalanamiz. \(x\) ionlangan NH₄OH konsentratsiyasi deb faraz qilsak, ionlanish tenglamasi quyidagicha bo'ladi:
\[ K_b = \frac{x^2}{0,1 – x} \approx \frac{x^2}{0,1} \]
Kb ning qiymati juda kichik bo'lgani uchun, biz \(0,1 – x \taxminan 0,1\) deb taxmin qilamiz:
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,1} \]
\[x^2 = 1,8 \marta 10^{-6} \]
\[x = \sqrt{1,8 \times 10^{-6}} \]
\[ x \taxminan 1,34 \times 10^{-3} \text{ M} \]
Demak, OH⁻ ionlarining konsentratsiyasi \(1,34 \times 10^{-3} \text{M}\) ga teng.
Ushbu konsentratsiyadan Kw yordamida H⁺ ionlarining konsentratsiyasini hisoblashimiz mumkin:
\[ [\text{H}^+] = \frac{1 \times 10^{-14}}{1,34 \times 10^{-3}} \]
\[ [\text{H}^+] = 7,46 \times 10^{-12} \text{ M} \]
pH:
\[ \text{pH} = -\log (7,46 \times 10^{-12}) \]
\[ \text{pH} \taxminan 11,13 \]
Demak, 0,1 M NH₄OH eritmasining pH qiymati taxminan 11,13 ga teng.
Xulosa
Arrenius nazariyasi kislotalar va asoslarning eritmada qanday harakat qilishini tushunish uchun qimmatli asos yaratadi. Ushbu munozarada biz ushbu tushunchalardan H⁺ va OH⁻ ionlarining konsentratsiyasini va turli eritmalarning pH qiymatini hisoblashda qanday foydalanish mumkinligini ko'rsatadigan bir nechta misol masalalarni ko'rib chiqdik. Ushbu nazariyani tushunish o'rta maktab yoki oliy ta'lim darajasida kimyo sohasida karyera qilishni istagan har bir kishi uchun juda muhimdir.
