ဘာဖာများ- အားနည်းသော အက်ဆစ်နှင့် ၎င်း၏ ကွန်ဂျူဂိတ်ဘေ့စ်က pH ကို မည်သို့ တည်ငြိမ်အောင် ထိန်းသည်

ခြိမ်းခြောက်မှုတစ်ခုစီကို ချေဖျက်သော အဖော် နှစ်ခု

အက်စီတစ်အက်ဆစ် CH₃COOH နှင့် CH₃COO⁻ ကို ပံ့ပိုးသော ဆိုဒီယမ်အက်စီတိတ်၏ ရောနှောမှုကို ယူပါ။ ပြင်းထန်သော အက်ဆစ် ထည့်လျှင် အက်စီတိတ်အိုင်ယွန်က အပိုပရိုတွန်များကို လက်ခံသည်- CH₃COO⁻ + H₃O⁺ → CH₃COOH + H₂O။ ပြင်းထန်သော ဘေ့စ် ထည့်လျှင် အက်စီတစ်အက်ဆစ်က ၎င်းကို ချေဖျက်သည်- CH₃COOH + OH⁻ → CH₃COO⁻ + H₂O။

ဓာတ်ပြုမှု နှစ်ခုလုံးသည် အပြီးအစီးနီးပါး ဖြစ်သောကြောင့် ထည့်လိုက်သော ပြင်းထန်သော အက်ဆစ် သို့မဟုတ် ဘေ့စ်သည် အားနည်းသော အဖော်၏ ပမာဏ ပိုများလာအောင် ပြောင်းလဲသွားသည်။ အက်ဆစ်နှင့် ဘေ့စ်၏ အချိုး ပြောင်းသောကြောင့် pH သည် ရွေ့ဆဲ ဖြစ်သော်လည်း အနည်းငယ်သာ ရွေ့သည်။ အားနည်းသော အက်ဆစ်တစ်ခုတည်းပါ ပျော်ရည်သည် ထည့်လိုက်သော အက်ဆစ်ကို စုပ်ယူရန် ကွန်ဂျူဂိတ်ဘေ့စ် မရှိသလောက် ဖြစ်သောကြောင့် ၎င်းကို မလုပ်နိုင်ပါ။

အဖြစ်များသော ဘာဖာအတွဲများတွင် အက်စီတစ်အက်ဆစ်နှင့် အက်စီတိတ်၊ အမိုနီယမ်နှင့် အမိုးနီးယား၊ ဒိုင်ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဖော့စဖိတ်နှင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဖော့စဖိတ်နှင့် ကာဗောနစ်အက်ဆစ်နှင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ကာဗွန်နိတ် ပါဝင်သည်။ OpenStax အပိုင်း 14.6 က ဖော်ပြသည့်အတိုင်း နောက်ဆုံးအတွဲသည် လူ့သွေးကို pH 7.4 အနီးတွင် ထိန်းထားရန် ကူညီသည်။

Ka ဖော်ပြချက်မှ ဟင်ဒါဆန်–ဟက်ဆယ်ဘော့ခ်ကို ဆင်းသက်ခြင်း

Ka = [H₃O⁺][A⁻]/[HA] မှ စတင်ပြီး ဟိုက်ဒရိုနီယမ်အတွက် ဖြေရှင်းပါ- [H₃O⁺] = Ka × [HA]/[A⁻]။ pH = pKa + log([A⁻]/[HA]) ရရန် နှစ်ဖက်စလုံး၏ −log ကို ယူပါ။ ၎င်းသည် ဟင်ဒါဆန်–ဟက်ဆယ်ဘော့ခ် ညီမျှခြင်း ဖြစ်သည်။

ဘာဖာတွင် HA နှင့် A⁻ နှစ်ခုလုံးသည် သိသာသော ပမာဏဖြင့် ရှိနေပြီး တစ်ခုစီက အခြားတစ်ခု၏ ရေနှင့် ဓာတ်ပြုမှုကို တားဆီးသည်။ ထို့ကြောင့် ၎င်းတို့၏ မျှခြေပြင်းအားများသည် သင်ရောနှောခဲ့သော ပမာဏများနှင့် ညီမျှလုနီးပါး ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် ပြင်ဆင်ထားသော ပြင်းအားများကို ICE ဇယား မလိုဘဲ ညီမျှခြင်းထဲသို့ တိုက်ရိုက် ထည့်နိုင်သည်။

အဖော် နှစ်ခုလုံးသည် တူညီသော ထုထည်ထဲတွင် ရှိသောကြောင့် ပြင်းအားများ၏ အချိုးသည် မိုလ်များ၏ အချိုးနှင့် ညီမျှသည်။ မိုလ်ကို တိုက်ရိုက် အသုံးပြုနိုင်ပြီး ၎င်းက အက်ဆစ် သို့မဟုတ် ဘေ့စ် ထည့်ပြီးနောက် အဆင့်တစ်ဆင့်ကို ချွေတာပေးသည်။

• [A⁻] = [HA] ဖြစ်သည့်အခါ log ပုဒ်မသည် သုည ဖြစ်ပြီး pH = pKa ဖြစ်သည်။
• ဘေ့စ်နှင့် အက်ဆစ် အချိုး ဆယ်ဆ တိုးတိုင်း pH သည် ယူနစ်တစ်ခု မြင့်တက်သည်။
• အက်ဆစ်ထက် ကွန်ဂျူဂိတ်ဘေ့စ် ပိုများလျှင် pKa အထက် pH ကို ပေးပြီး အက်ဆစ် ပိုများလျှင် ၎င်းအောက် pH ကို ပေးသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု- အက်စီတိတ်ဘာဖာ၏ pH

ဘာဖာတစ်ခုတွင် 0.300 M CH₃COOH နှင့် 0.250 M CH₃COONa ပါဝင်သည်။ နောက်ဆက်တွဲ H က Ka = 1.8 × 10⁻⁵ ကို ပေးသောကြောင့် pKa = 4.745 ဖြစ်သည်။ ထိုအခါ pH = 4.745 + log(0.250/0.300) = 4.745 − 0.079 = 4.67 ဖြစ်သည်။

အနီးစပ်ဆုံး မယူထားသော pKa ကို အဆုံးအထိ ယူဆောင်သွားပါ။ ၎င်းကို 4.74 သို့ ဦးစွာ အနီးစပ်ဆုံးယူလျှင် 4.66 ရသည်။ ကွာခြားချက်သည် အရေးပါသော ဂဏန်း နှစ်လုံးရှိ Ka ၏ မသေချာမှုအတွင်း ရှိသော်လည်း အဆုံးတွင် တစ်ကြိမ်သာ အနီးစပ်ဆုံးယူခြင်းက သင့်အဖြေများကို အဖြေသော့နှင့် ကိုက်ညီစေသည်။ အက်ဆစ်သည် ဘေ့စ်ထက် အနည်းငယ် ပိုများသောကြောင့် မျှော်လင့်ထားသည့်အတိုင်း pH သည် pKa အောက် အနည်းငယ် ဖြစ်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု- ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်ကို ထည့်ပြီးနောက် ပြင်းထန်သော ဘေ့စ်ကို ထည့်ခြင်း

အထက်ပါ ဘာဖာ 1.00 L ထဲသို့ HCl 0.0200 mol ထည့်ပါ။ ချေဖျက်မှုကို စတိုင်ခီယိုမက်ထရီ အဆင့်အဖြစ် ဦးစွာ လုပ်ပါ- H₃O⁺ က အက်စီတိတ် 0.0200 mol ကို အက်စီတစ်အက်ဆစ်အဖြစ် ပြောင်းသည်။ အက်စီတစ်အက်ဆစ်သည် 0.300 မှ 0.320 mol သို့ တက်ပြီး အက်စီတိတ်သည် 0.250 မှ 0.230 mol သို့ ကျသည်။ ထိုအခါ pH = 4.745 + log(0.230/0.320) = 4.60 ဖြစ်သည်။ pH သည် 4.67 မှ 4.60 သို့ ကျပြီး ယူနစ်၏ ဆယ်ပုံတစ်ပုံထက် နည်းသည်။

တူညီသော HCl 0.0200 mol ကို သန့်စင်သော ရေ 1.00 L ထဲ ထည့်လျှင် [H₃O⁺] = 0.0200 M နှင့် pH 1.70 ရမည်ဖြစ်ပြီး ကြားနေမှ ယူနစ် ငါးခုထက် ပို၍ ကျဆင်းမှု ဖြစ်သည်။

ယခု မူလဘာဖာ အသစ် 1.00 L ထဲသို့ NaOH 0.0500 mol ထည့်ပါ။ ဟိုက်ဒရောက်ဆိုက်က အက်စီတစ်အက်ဆစ် 0.0500 mol ကို အက်စီတိတ်အဖြစ် ပြောင်းပြီး အက်ဆစ် 0.250 mol နှင့် ဘေ့စ် 0.300 mol ကျန်သည်။ pH = 4.745 + log(0.300/0.250) = 4.82 ဖြစ်ပြီး 4.67 မှ 0.2 ထက် နည်းသော မြင့်တက်မှု ဖြစ်သည်။ သန့်စင်သော ရေတွင် တူညီသော NaOH က pH 12.70 ကို ပေးမည် ဖြစ်သည်။

တူညီသော ယုတ္တိက တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း ချေဖျက်ခြင်းဖြင့် ဘာဖာကို ပြုလုပ်နိုင်စေသည်။ အက်စီတစ်အက်ဆစ် 0.0400 mol ကို NaOH 0.0150 mol နှင့် ရောနှောလျှင် အက်ဆစ် 0.0250 mol နှင့် အက်စီတိတ် 0.0150 mol ကျန်သောကြောင့် နောက်ဆုံးထုထည် မည်မျှပင်ဖြစ်စေ pH = 4.745 + log(0.0150/0.0250) = 4.52 ဖြစ်သည်။

ပစ်မှတ် pH အတွက် ဘာဖာကို ဒီဇိုင်းဆွဲခြင်း

ပထမဦးစွာ သင်လိုချင်သော pH ၏ ယူနစ်တစ်ခုအတွင်း pKa ရှိသော ကွန်ဂျူဂိတ်အတွဲကို ရွေးပါ။ ထို့နောက် အချိုးကို ရှာရန် ဟင်ဒါဆန်–ဟက်ဆယ်ဘော့ခ်ကို နောက်ပြန် အသုံးပြုပြီး အချိုးကို ပမာဏများအဖြစ် ပြောင်းရန် စတိုင်ခီယိုမက်ထရီကို အသုံးပြုပါ။

နမူနာတွက်ချက်မှု။ 0.200 M အမိုးနီးယား 500.0 mL မှ အစိုင်အခဲ အမိုနီယမ်ကလိုရိုက် ထည့်၍ pH 9.50 ဘာဖာကို ပြင်ဆင်ပါ။ အက်ဆစ်အဖော်မှာ NH₄⁺ ဖြစ်သည်။ နောက်ဆက်တွဲ I မှ Kb(NH₃) = 1.8 × 10⁻⁵ ဖြစ်သောကြောင့် pKb = 4.745 နှင့် pKa(NH₄⁺) = 14.00 − 4.745 = 9.255 ဖြစ်သည်။ လိုအပ်သော အချိုးမှာ [NH₃]/[NH₄⁺] = 10 ၏ (9.50 − 9.255) ထပ်ကိန်း = 1.76 ဖြစ်သည်။

ဓာတ်ခွက်တွင် 0.5000 L × 0.200 mol/L = NH₃ 0.100 mol ရှိသောကြောင့် ၎င်းသည် NH₄⁺ 0.100 / 1.76 = 0.0569 mol လိုအပ်သည်။ M(NH₄Cl) = 53.49 g/mol ဖြင့် ၎င်းသည် အမိုနီယမ်ကလိုရိုက် 3.0 g ခန့် ဖြစ်ပြီး Kb တွင် အရေးပါသော ဂဏန်း နှစ်လုံး ရှိသောကြောင့် နှစ်လုံးအထိ ဖော်ပြသည်။ လက်တွေ့တွင် ချိန်ညှိထားသော မီတာဖြင့် pH ကို စစ်ဆေးပြီး ညှိရမည်။

ဘာဖာစွမ်းရည်နှင့် အသုံးဝင်သော pH အပိုင်းအခြား

ဘာဖာအပိုင်းအခြားဆိုသည်မှာ ဘာဖာ ကောင်းစွာ အလုပ်လုပ်သော pH အပိုင်းအခြား ဖြစ်သည်။ 10:1 သို့မဟုတ် 1:10 အချိုးသည် pH = pKa ± 1 နှင့် ကိုက်ညီပြီး ထိုအပိုင်းအခြား ပြင်ပတွင် အဖော်တစ်ခုသည် အက်ဆစ် သို့မဟုတ် ဘေ့စ် ထပ်မံ များများ စုပ်ယူရန် ရှားပါးလွန်းသည်။ အက်စီတိတ်ဘာဖာများသည် pH 3.7 ခန့်မှ 5.7 အထိ အသုံးဝင်ပြီး အမိုးနီးယားဘာဖာများသည် 8.3 ခန့်မှ 10.3 အထိ အသုံးဝင်သည်။

ဘာဖာစွမ်းရည်ဆိုသည်မှာ ဘာဖာ၏ pH များစွာ မပြောင်းလဲမီ ၎င်းက စုပ်ယူနိုင်သော အက်ဆစ် သို့မဟုတ် ဘေ့စ် ပမာဏ ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ၎င်းတို့၏ အချိုးတစ်ခုတည်းပေါ်တွင် မဟုတ်ဘဲ အဖော်တစ်ခုစီ မည်မျှ ရှိသည်အပေါ် မူတည်သည်။ အက်ဆစ်နှင့် ဘေ့စ် ညီမျှစွာပါသော 1.00 L စီရှိ အက်စီတိတ်ဘာဖာ နှစ်ခုကို နှိုင်းယှဉ်ပါ။ နှစ်ခုလုံး pH = pKa = 4.74 တွင် စတင်သည်။ တစ်ခုစီ 0.100 M ဖြင့် HCl 0.00500 mol ထည့်ခြင်းက pH ကို 0.04 လျော့ချပြီး 4.70 ဖြစ်စေသည်။ တစ်ခုစီ 0.0100 M ဖြင့် တူညီသော ထည့်သွင်းမှုက ၎င်းကို ယူနစ်ဝက်နီးပါး လျော့ချပြီး 4.27 ဖြစ်စေသည်။ အချိုးသည် တူညီခဲ့သော်လည်း ပျော့ပျောင်းသော ဘာဖာတွင် စွမ်းရည်၏ ဆယ်ပုံတစ်ပုံသာ ရှိခဲ့သည်။

ထည့်လိုက်သော အက်ဆစ် သို့မဟုတ် ဘေ့စ်က အဖော်တစ်ခု အားလုံးကို သုံးစွဲသည့်အခါ ဘာဖာ ကုန်ခန်းသွားသည်။ ထို့နောက် pH ကို ပိုလျှံသော ပြင်းထန်သော အက်ဆစ် သို့မဟုတ် ဘေ့စ်က သတ်မှတ်ပြီး ၎င်းသည် ရုတ်တရက် ပြောင်းလဲသည်။

ဘာဖာအဖြေကို မှားစေသော အမှားများ

ဘာဖာပုစ္ဆာများသည် ကျိုးကြောင်းဆင်ခြင်မှု နှစ်မျိုးကို ရောနှောသည်- ချေဖျက်မှုအတွက် စတိုင်ခီယိုမက်ထရီနှင့် pH အတွက် မျှခြေ။ ၎င်းတို့ကို ထိုအစဉ်အတိုင်း ထားပါ။

• အချိုးကို ပြောင်းပြန် ရေးခြင်း။ ၎င်းသည် ဘေ့စ်ကို အက်ဆစ်ဖြင့် စားခြင်း ဖြစ်သည်- log([A⁻]/[HA])။
• ချေဖျက်မှု အဆင့်ကို မလုပ်မီ ထည့်လိုက်သော HCl သို့မဟုတ် NaOH ကို ဟင်ဒါဆန်–ဟက်ဆယ်ဘော့ခ် ညီမျှခြင်းထဲ ထည့်ခြင်း။
• အမိုးနီးယားဘာဖာအတွက် pKa အစား pKb ကို အသုံးပြုခြင်း။ 25 °C တွင် pKa + pKb = 14.00 ဖြင့် ပြောင်းပါ။
• အဖော်နှစ်ခုသည် မတူညီသော ထုထည်များတွင် ရှိသည့်အခါ အဖော်တစ်ခုအတွက် မိုလ်ကို အခြားတစ်ခုအတွက် ပြင်းအားနှင့် ရောနှောခြင်း။
• ထည့်လိုက်သော အက်ဆစ် သို့မဟုတ် ဘေ့စ်က အဖော်တစ်ခု၏ ပမာဏကို ကျော်လွန်ပြီးနောက် ဘာဖာ အလုပ်လုပ်ဆဲဟု ယူဆခြင်း။
• အားနည်းသော အက်ဆစ်တစ်ခုတည်း သို့မဟုတ် အားနည်းသော အက်ဆစ်နှင့် ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်ကို ဘာဖာအဖြစ် သဘောထားခြင်း။