အက်ဆစ်များ၊ ဘေ့စ်များနှင့် pH- ပရိုတွန်လွှဲပြောင်းမှုနှင့် လော်ဂရစ်သမ်စကေး

အာရီနီးယပ်စ်အက်ဆစ်များမှ ဘရွန်စတက်–လောင်ရီ ပရိုတွန်လွှဲပြောင်းမှုသို့

အာရီနီးယပ်စ်က အက်ဆစ်ကို ရေထဲတွင် ဟိုက်ဒရိုဂျင်အိုင်ယွန်များ ထုတ်လုပ်သော ဒြပ်ပေါင်းဟု အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ပြီး ဘေ့စ်ကို ဟိုက်ဒရောက်ဆိုက်အိုင်ယွန်များ ထုတ်လုပ်သည့်အရာဟု ဖွင့်သည်။ အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုချက်သည် ဟိုက်ဒရိုကလိုရစ်အက်ဆစ်နှင့် ဆိုဒီယမ်ဟိုက်ဒရောက်ဆိုက်အတွက် အလုပ်ဖြစ်သော်လည်း ဟိုက်ဒရောက်ဆိုက်မပါသော အမိုးနီးယား NH₃ က ရေကို အဘယ်ကြောင့် ဘေ့စ်ဓာတ်ရှိစေသည်ကို ရှင်းမပြနိုင်ပါ။

ဘရွန်စတက်–လောင်ရီ အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုချက်က ပရိုတွန်ကို အာရုံစိုက်ခြင်းဖြင့် ၎င်းကို ပြင်ဆင်သည်။ အက်ဆစ်သည် ပရိုတွန်ပေးသူဖြစ်ပြီး ဘေ့စ်သည် ပရိုတွန်လက်ခံသူဖြစ်သောကြောင့် အက်ဆစ်–ဘေ့စ်ဓာတ်ပြုမှုတိုင်းသည် အမျိုးအစားတစ်ခုမှ တစ်ခုသို့ ပရိုတွန်လွှဲပြောင်းမှုဖြစ်သည်။ အမိုးနီးယားသည် ရေမှ ပရိုတွန်ကို လက်ခံသောကြောင့် ဘေ့စ်ဖြစ်သည်- NH₃(aq) + H₂O(l) ⇌ NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)။

ဗလာပရိုတွန်သည် ရေထဲတွင် လွတ်လပ်စွာ မရှိနိုင်ပါ။ ၎င်းသည် ရေမော်လီကျူးတစ်ခုနှင့် နှောင်ကြိုးချိတ်ကာ ဟိုက်ဒရိုနီယမ်အိုင်ယွန် H₃O⁺ ကို ဖွဲ့စည်းသည်။ ဓာတုဗေဒပညာရှင်များသည် H⁺(aq) ကို အတိုကောက်ရေးလေ့ရှိပြီး pH တွက်ချက်မှုများတွင် သင်္ကေတနှစ်မျိုးသည် တူညီသောအဓိပ္ပာယ်ရှိသည်။

ကွန်ဂျူဂိတ် အက်ဆစ်–ဘေ့စ်အတွဲများကို ရှာခြင်း

အက်ဆစ်တစ်ခုက ပရိုတွန်ပေးသောအခါ ကျန်ရစ်သည်မှာ ၎င်း၏ ကွန်ဂျူဂိတ်ဘေ့စ်ဖြစ်ပြီး ဘေ့စ်တစ်ခုက ပရိုတွန်လက်ခံသောအခါ ၎င်း၏ ကွန်ဂျူဂိတ်အက်ဆစ်ဖြစ်လာသည်။ ကွန်ဂျူဂိတ်အတွဲ၏ အဖွဲ့ဝင်နှစ်ခုသည် H⁺ အတိအကျ တစ်ခုဖြင့် ကွာခြားသည်။ HF(aq) + H₂O(l) ⇌ F⁻(aq) + H₃O⁺(aq) တွင် အတွဲများမှာ HF/F⁻ နှင့် H₃O⁺/H₂O ဖြစ်သည်။

ရေသည် HF ဓာတ်ပြုမှုတွင် ဘေ့စ်အဖြစ်ပေါ်ပြီး အမိုးနီးယားဓာတ်ပြုမှုတွင် အက်ဆစ်အဖြစ် ပေါ်သည်။ ပရိုတွန်ကို ပေးနိုင်သည် သို့မဟုတ် လက်ခံနိုင်သည့် အမျိုးအစားကို အမ်ဖီပရိုတစ်ဟု ခေါ်သည်။ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ကာဘွန်နိတ် HCO₃⁻ သည် နောက်ထပ်နမူနာတစ်ခုဖြစ်သည်- ပရိုတွန်ဆုံးရှုံးပြီး CO₃²⁻ ဖြစ်နိုင်သည် သို့မဟုတ် တစ်ခုရရှိပြီး H₂CO₃ ဖြစ်နိုင်သည်။

• ညီမျှခြင်းကို ရေးပြီး ဘယ်မှညာသို့ သွားရာတွင် H⁺ ဆုံးရှုံးသော အမျိုးအစားကို ရှာပါ။ ၎င်းသည် အက်ဆစ်ဖြစ်သည်။
• H⁺ ရရှိသော အမျိုးအစားကို ရှာပါ။ ၎င်းသည် ဘေ့စ်ဖြစ်သည်။
• ဓာတ်ပြုပစ္စည်းတစ်ခုစီကို H⁺ တစ်ခုဖြင့် ကွာခြားသော ထုတ်ကုန်နှင့် တွဲပြီး အားသွင်းများ တစ်ခုဖြင့် ကွာကြောင်း စစ်ဆေးပါ။

ပြင်းထန်သည်နှင့် အားနည်းသည်သည် ပမာဏကို ဖော်ပြသည်၊ ပြင်းအားကို မဟုတ်ပါ

ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်သည် ရေထဲတွင် အနှစ်သာရအားဖြင့် အပြည့်အဝ အိုင်ယွန်ပြုသောကြောင့် ပျော်ဝင်သော အက်ဆစ်မော်လီကျူးတိုင်းသည် H₃O⁺ နှင့် ၎င်း၏ ကွန်ဂျူဂိတ်ဘေ့စ်ကို ပေးသည်။ အဖြစ်များသော ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်များမှာ HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄ နှင့် H₂SO₄ (၎င်း၏ ပထမပရိုတွန်အတွက်) ဖြစ်သည်။ အဖြစ်များသော ပြင်းထန်သော ဘေ့စ်များမှာ အုပ်စု 1 သတ္တုများနှင့် ကယ်လ်စီယမ်၊ စထရွန်းရှီယမ်နှင့် ဘေရီယမ်တို့၏ ဟိုက်ဒရောက်ဆိုက်များဖြစ်သည်။ အားနည်းသော အက်ဆစ်သည် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းသာ အိုင်ယွန်ပြုပြီး မော်လီကျူးနှင့် ၎င်း၏ အိုင်ယွန်များကြား မျှခြေတစ်ခု ထူထောင်သည်။

ပြင်းထန်မှုနှင့် ပြင်းအားတို့သည် သီးခြားအယူအဆများဖြစ်သည်။ ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်၏ ပျော့ပျောင်းသောပျော်ရည်တွင် အားနည်းသော အက်ဆစ်၏ ပြင်းသောပျော်ရည်ထက် ဟိုက်ဒရိုနီယမ်အိုင်ယွန် ပိုနည်းနိုင်သည်။ သို့သော် ပြင်းအားတူလျှင် ကွာခြားချက်သည် ကြီးမားသည်။ 0.10 mol/L HCl ပျော်ရည်တွင် [H₃O⁺] = 0.10 mol/L ဖြစ်ပြီး pH 1.00 ဖြစ်သည်။ အက်စီတစ်အက်ဆစ်၏ အက်ဆစ်အိုင်ယွန်ပြုကိန်းသေ Ka = 1.8 × 10⁻⁵ (OpenStax နောက်ဆက်တွဲ H) ဖြင့် 0.10 mol/L တွင် ရာခိုင်နှုန်း 1 ခန့်သာ အိုင်ယွန်ပြုပြီး ၎င်း၏ pH မှာ 2.9 ခန့်ဖြစ်သည်။ အားနည်းသော အက်ဆစ် မျှခြေတွက်ချက်မှုများသည် သီးခြားအကြောင်းအရာဖြစ်ပြီး ဤလမ်းညွှန်သည် နှိုင်းယှဉ်ချက်ကိုသာ သုံးသည်။

အက်ဆစ်တစ်ခု၏ ပြင်းထန်မှုနှင့် ၎င်း၏ ကွန်ဂျူဂိတ်ဘေ့စ်တို့သည် ဆက်စပ်နေသည်။ Cl⁻ နှင့် NO₃⁻ ကဲ့သို့ ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်များ၏ ကွန်ဂျူဂိတ်ဘေ့စ်များတွင် ရေထဲတွင် ပရိုတွန်လက်ခံလိုသော ဦးတည်ချက် လျစ်လျူရှုနိုင်လောက်သည်။

ရေ၏ အိုင်ယွန်မြှောက်လဒ်၊ pH နှင့် pOH

ရေမော်လီကျူးများက တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ပရိုတွန်လွှဲပြောင်းသောကြောင့် သန့်စင်သောရေတွင်ပင် အိုင်ယွန်အနည်းငယ် ပါဝင်သည်- 2 H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + OH⁻(aq)။ ဤကိုယ်တိုင်အိုင်ယွန်ပြုခြင်း၏ မျှခြေကိန်းသေမှာ 25 °C တွင် Kw = [H₃O⁺][OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴ ဖြစ်သည်။ သန့်စင်သောရေတွင် ပြင်းအားနှစ်ခု ညီမျှပြီး တစ်ခုစီ 1.0 × 10⁻⁷ mol/L ဖြစ်သည်။ 25 °C ရှိ ရေဖြေရှင်းချက်ပျော်ရည်မည်သည့်အရာတွင်မဆို ပြင်းအားတစ်ခုကို သိလျှင် Kw ကို ၎င်းဖြင့်စား၍ အခြားတစ်ခုကို ရှာနိုင်သည်။

ဤပြင်းအားများသည် ဆယ်၏ထပ်ကိန်းများစွာကို လွှမ်းသောကြောင့် ဓာတုဗေဒပညာရှင်များက လော်ဂရစ်သမ်များကို သုံးသည်- pH = −log[H₃O⁺] နှင့် pOH = −log[OH⁻]။ Kw ဖော်ပြချက်၏ အနုတ်လော်ဂရစ်သမ်ကို ယူလျှင် 25 °C တွင် pH + pOH = 14.00 ရသည်။ pH တစ်ယူနစ်ပြောင်းလဲမှုသည် ဟိုက်ဒရိုနီယမ်ပြင်းအား ဆယ်ဆပြောင်းလဲမှုဖြစ်သောကြောင့် pH 3 ရှိသော ပျော်ရည်တွင် pH 5 ရှိသည့်ပျော်ရည်ထက် [H₃O⁺] 100 ဆ ရှိသည်။

ကြားနေဆိုသည်မှာ [H₃O⁺] = [OH⁻] ဖြစ်ပြီး 25 °C တွင်သာ pH 7.00 ဖြစ်သည်။ Kw သည် အပူချိန်နှင့်အတူ တိုးသည်၊ OpenStax က 100 °C တွင် 5.6 × 10⁻¹³ ခန့်ဟု ပေးပြီး ထိုနေရာတွင် ကြားနေရေ၏ pH မှာ 6.1 အနီးဖြစ်သည်။ လော်ဂရစ်သမ်များအတွက် pH ၏ ဒသမနေရာအရေအတွက်သည် ပြင်းအား၏ အရေးပါသော ဂဏန်းအရေအတွက်နှင့် ညီမျှသည်။

ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်နှင့် ပြင်းထန်သော ဘေ့စ်များအတွက် pH တွက်ချက်ခြင်း

နမူနာတွက်ချက်မှု 1။ 4.6 × 10⁻³ mol/L နိုက်ထရစ်အက်ဆစ်၏ pH ကို ရှာပါ။ HNO₃ သည် ပြင်းထန်သောကြောင့် [H₃O⁺] = 4.6 × 10⁻³ mol/L ဖြစ်သည်။ pH = −log(4.6 × 10⁻³) = 2.34။ ပြင်းအားတွင် အရေးပါသော ဂဏန်း နှစ်လုံးရှိသောကြောင့် pH တွင် ဒသမနှစ်နေရာ ရှိသည်။ ထို့နောက် [OH⁻] = (1.0 × 10⁻¹⁴)/(4.6 × 10⁻³) = 2.2 × 10⁻¹² mol/L ဖြစ်ပြီး အက်ဆစ်ပျော်ရည်တွင် မျှော်လင့်ထားသည့်အတိုင်း အလွန်သေးငယ်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 2။ ပိုတက်စီယမ်ဟိုက်ဒရောက်ဆိုက် 0.350 g ကို ပျော်ဝင်စေ၍ ပျော်ရည် 750.0 mL ပြုလုပ်သည်။ ဒသမနှစ်နေရာသို့ အနီးစပ်ဆုံးပြုလုပ်ထားသော IUPAC စံအက်တမ်အလေးချိန်များ (K 39.10, O 16.00, H 1.01) ကို သုံးလျှင် M(KOH) = 56.11 g/mol ဖြစ်သည်။ n = 0.350 g / 56.11 g/mol = 6.24 × 10⁻³ mol ဖြစ်ပြီး [OH⁻] = 6.24 × 10⁻³ mol / 0.7500 L = 8.32 × 10⁻³ mol/L ဖြစ်သည်။ pOH = 2.080 ဖြစ်ပြီး pH = 14.00 − 2.080 = 11.92 ဖြစ်ကာ 14.00 ကြောင့် ဒသမနှစ်နေရာသို့ ကန့်သတ်ထားသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 3။ 3.60 × 10⁻³ mol/L စထရွန်းရှီယမ်ဟိုက်ဒရောက်ဆိုက်၏ pH ကို ရှာပါ။ Sr(OH)₂ သည် ဖော်မြူလာယူနစ်တစ်ခုလျှင် ဟိုက်ဒရောက်ဆိုက်အိုင်ယွန်နှစ်ခု ထုတ်လွှတ်သောကြောင့် [OH⁻] = 2 × 3.60 × 10⁻³ = 7.20 × 10⁻³ mol/L ဖြစ်သည်။ pOH = 2.143 ဖြစ်ပြီး pH = 14.00 − 2.143 = 11.86 ဖြစ်သည်။ ကိန်း 2 ကို မေ့လျှင် pH သည် 0.30 ခန့် နိမ့်လွန်းမည်ဖြစ်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 4။ ပျော်ရည်တစ်ခု၏ pH မှာ 4.62 ဖြစ်သည်။ လော်ဂရစ်သမ်ကို ပြောင်းပြန်လုပ်ပါ- [H₃O⁺] = 10 ၏ −4.62 ထပ်ကိန်း = 2.4 × 10⁻⁵ mol/L။ pH ရှိ ဒသမနှစ်နေရာက ပြင်းအားတွင် အရေးပါသော ဂဏန်း နှစ်လုံးကို ခွင့်ပြုသည်။ pOH မှာ 14.00 − 4.62 = 9.38 ဖြစ်သောကြောင့် [OH⁻] = 4.2 × 10⁻¹⁰ mol/L ဖြစ်သည်။

pH လုပ်ငန်းတွင် လော်ဂရစ်သမ်နှင့် စတိုင်ခီယိုမက်ထရီ အမှားများ

pH အမှားအများစုသည် လော်ဂရစ်သမ်မှ သို့မဟုတ် အက်ဆစ် သို့မဟုတ် ဘေ့စ်၏ ဖော်မြူလာမှ လာသည်။ အမြန် ကျိုးကြောင်းဆီလျော်မှုစစ်ဆေးမှုက အများစုကို ဖမ်းမိသည်- 25 °C ရှိ အက်ဆစ်ပျော်ရည်များသည် pH 7 အောက်ရှိပြီး ဘေ့စ်ပျော်ရည်များသည် 7 အထက်ရှိကာ ပြင်းအား ဆယ်ဆတိုင်းက pH ကို တစ်ယူနစ် ရွှေ့သည်။

အလွန်ပျော့ပျောင်းသော ပြင်းထန်သည့်အက်ဆစ်များကို ဂရုစိုက်ပါ။ 1.0 × 10⁻⁸ mol/L HCl ပျော်ရည်သည် pH 8 မဟုတ်ပါ၊ ၎င်းသည် ဘေ့စ်ဖြစ်နေမည်ဖြစ်သည်။ ထိုမျှနိမ့်သော ပြင်းအားများတွင် ရေ၏ကိုယ်ပိုင်အိုင်ယွန်ပြုခြင်းမှ ဟိုက်ဒရိုနီယမ်အိုင်ယွန်များကို လျစ်လျူရှု၍မရဘဲ ပြည့်စုံသော ကိုင်တွယ်မှုက ကြားနေအောက်အနည်းငယ်ဖြစ်သည့် pH 6.98 ခန့်ကို ပေးသည်။

• အနုတ်သင်္ကေတကို ချန်လှပ်ခြင်း- 1 အောက်ရှိ ဂဏန်းတစ်ခု၏ −log သည် အပေါင်းဖြစ်သည်။ သာမန်ပျော့ပျောင်းသော ပျော်ရည်တစ်ခုမှ အနုတ် pH သည် သင်္ကေတအမှားကို ညွှန်ပြသည်။
• စတိုင်ခီယိုမက်ထရီကို မေ့ခြင်း- Ca(OH)₂, Sr(OH)₂ နှင့် Ba(OH)₂ တစ်ခုစီသည် ဖော်မြူလာယူနစ်တစ်ခုလျှင် OH⁻ နှစ်ခု ထုတ်လွှတ်သည်။
• ဘေ့စ်က pOH ပေးသည့်အခါ pH ကို သုံးခြင်း- [OH⁻] မှ pOH ကို အရင်ရှာပြီး ပြောင်းပါ။
• အားနည်းသော အက်ဆစ်ကို ပြင်းထန်သည်ဟု သဘောထားခြင်း- [H₃O⁺] သည် ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်များအတွက်သာ အက်ဆစ်ပြင်းအားနှင့် ညီမျှသည်။
• 25 °C နှင့် အလွန်ကွာသော အပူချိန်များတွင် pH + pOH = 14.00 ကို သုံးခြင်း။