အားနည်းသော အက်ဆစ်များနှင့် ဘေ့စ်များ- Ka နှင့် Kb မှ pH သို့

Ka, Kb နှင့် ၎င်းတို့၏ p-စကေးများကို ဖတ်ခြင်း

အားနည်းသော အက်ဆစ် HA အတွက် အိုင်ယွန်ပြုခြင်း HA(aq) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + A⁻(aq) တွင် ကိန်းသေ Ka = [H₃O⁺][A⁻]/[HA] ရှိသည်။ ရေသည် ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည် ဖြစ်ပြီး ချန်လှပ်ထားသည်။ Ka ပိုကြီးလျှင် ပိုပြင်းထန်သော အက်ဆစ် ဖြစ်သည်။ အားနည်းသော ဘေ့စ် B အတွက် ဓာတ်ပြုမှု B(aq) + H₂O(l) ⇌ BH⁺(aq) + OH⁻(aq) တွင် Kb = [BH⁺][OH⁻]/[B] ရှိသည်။

ဤကိန်းသေများသည် ဆယ်၏ထပ်ကိန်းများစွာကို လွှမ်းသောကြောင့် ၎င်းတို့ကို pKa = −log Ka နှင့် pKb = −log Kb အဖြစ် မကြာခဏ ဖော်ပြသည်။ စကေးသည် နောက်ပြန်သွားသည်- pKa ပိုငယ်လျှင် ပိုပြင်းထန်သော အက်ဆစ် ဖြစ်သည်။ နောက်ဆက်တွဲ H က အက်စီတစ်အက်ဆစ်အတွက် Ka = 1.8 × 10⁻⁵ (pKa 4.74)၊ ဟိုက်ဒရိုဖလိုရစ်အက်ဆစ်အတွက် 6.4 × 10⁻⁴ (pKa 3.19) နှင့် ဟိုက်ဒရိုဆိုင်ယာနစ်အက်ဆစ်အတွက် 4.9 × 10⁻¹⁰ (pKa 9.31) ကို ပေးသည်။ နှစ်ခုလုံးကို အားနည်းသည်ဟု ခေါ်သော်လည်း HF ၏ Ka သည် HCN ၏ Ka ထက် တစ်သန်းဆခန့် ပိုကြီးသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု- x ငယ် အတိုကောက်နည်းဖြင့် အားနည်းသော အက်ဆစ်၏ pH

0.200 M အက်စီတစ်အက်ဆစ် CH₃COOH ၏ pH ကို ရှာပါ။ အိုင်ယွန်ပြုသော ပမာဏကို x ဟု ထားပါ။ မျှခြေတွင် [H₃O⁺] = [CH₃COO⁻] = x နှင့် [CH₃COOH] = 0.200 − x ဖြစ်သည်။ H₃O⁺ သို့ ရေ၏ ကိုယ်ပိုင်ပံ့ပိုးမှု (10⁻⁷ M) သည် အက်ဆစ်၏ ပံ့ပိုးမှုနှင့် နှိုင်းယှဉ်လျှင် လျစ်လျူရှုနိုင်လောက်သည်။

1.8 × 10⁻⁵ = x² / (0.200 − x) ဟု ရေးပါ။ Ka ငယ်သောကြောင့် x သည် 0.200 ထက် များစွာ ငယ်သည်ဟု ယူဆပြီး ပိုင်းခြေမှ ဖယ်ထုတ်ပါ။ ထိုအခါ x² = 1.8 × 10⁻⁵ × 0.200 = 3.6 × 10⁻⁶ နှင့် x = 1.9 × 10⁻³ M ဖြစ်သည်။ စစ်ဆေးချက်- 1.9 × 10⁻³ / 0.200 သည် 1 ရာခိုင်နှုန်းအောက် အနည်းငယ် ဖြစ်ပြီး 5 ရာခိုင်နှုန်း ကန့်သတ်ချက်အောက် များစွာ ရှိသောကြောင့် အတိုကောက်နည်း မှန်ကန်သည်။ pH = −log(1.9 × 10⁻³) = 2.72 ဖြစ်ပြီး Ka တွင် အရေးပါသော ဂဏန်း နှစ်လုံး ရှိသောကြောင့် ဒသမ နှစ်နေရာအထိ ဖော်ပြသည်။

၎င်းကို pH 0.70 ပေးမည့် တူညီသော ပြင်းအားရှိ ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါ။ အားနည်းသော အက်ဆစ်တွင် ဟိုက်ဒရိုနီယမ်ပြင်းအား၏ ရာပုံတစ်ပုံခန့်သာ ရှိသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု- အတိုကောက်နည်း ပျက်ကွက်ပြီး ကွာဒရက်တစ် လိုအပ်သည့်အခါ

နောက်ဆက်တွဲ H မှ Ka = 4.6 × 10⁻⁴ ရှိသော 0.0500 M နိုက်ထရပ်စ်အက်ဆစ် HNO₂ ၏ pH ကို ရှာပါ။ အတိုကောက်နည်းက x = √(4.6 × 10⁻⁴ × 0.0500) = 4.8 × 10⁻³ M ကို ပေးပြီး ၎င်းသည် 0.0500 ၏ 9.6 ရာခိုင်နှုန်း ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် 5 ရာခိုင်နှုန်း စစ်ဆေးမှုကို မအောင်သောကြောင့် ညီမျှခြင်းအပြည့်ကို ဖြေရှင်းပါ။

4.6 × 10⁻⁴ = x² / (0.0500 − x) ကို x² + (4.6 × 10⁻⁴)x − 2.3 × 10⁻⁵ = 0 အဖြစ် ပြန်စီပါ။ အပေါင်းအမြစ်မှာ x = 4.57 × 10⁻³ M ဖြစ်သောကြောင့် pH = 2.34 ဖြစ်ပြီး အက်ဆစ်သည် 9.1 ရာခိုင်နှုန်း အိုင်ယွန်ပြုသည်။ အတိုကောက်နည်းက pH 2.32 ကို ပေးခဲ့မည် ဖြစ်သည်။ 0.02 ကွာခြားချက်သည် သေးငယ်ပုံရသော်လည်း ဒေတာက ထောက်ခံသော 0.01 တိကျမှုထက် ကြီးသောကြောင့် ကွာဒရက်တစ် အဖြေကို ဖော်ပြရမည်။

အမြန် လက်တွေ့စည်းမျဉ်း- စတင်ပြင်းအားကို Ka ဖြင့် စားလျှင် ရာဂဏန်း အနည်းငယ်အထက် ဖြစ်သည့်အခါ အတိုကောက်နည်းသည် များသောအားဖြင့် ဘေးကင်းသည်။ ဤနေရာတွင် 0.0500 / 4.6 × 10⁻⁴ သည် 110 ခန့်သာ ဖြစ်ပြီး ထို့ကြောင့် ပျက်ကွက်ခဲ့သည်။ သို့သော် 5 ရာခိုင်နှုန်း စစ်ဆေးမှုကို အကြိမ်တိုင်း လုပ်ပါ။

အက်ဆစ်ကို ရည်ဖျော့သည်နှင့်အမျှ အိုင်ယွန်ပြုမှု ရာခိုင်နှုန်း မြင့်တက်သည်

အိုင်ယွန်ပြုမှု ရာခိုင်နှုန်းသည် မျှခြေရှိ [H₃O⁺] ကို စတင်အက်ဆစ်ပြင်းအားဖြင့် စားပြီး 100 ဖြင့် မြှောက်ထားခြင်း ဖြစ်သည်။ အားနည်းသော အက်ဆစ်အတွက် ၎င်းသည် ပုံသေ မဟုတ်ပါ။ အက်စီတစ်အက်ဆစ်အတွက် ညီမျှခြင်းအပြည့်ကို ဖြေရှင်းလျှင် 0.200 M တွင် 0.94 ရာခိုင်နှုန်း၊ 0.0200 M တွင် 3.0 ရာခိုင်နှုန်းနှင့် 0.00200 M တွင် 9.0 ရာခိုင်နှုန်း ရသည်။

အကြောင်းရင်းမှာ ရည်ဖျော့ခြင်းအပေါ် အသုံးချသော လီရှာတယ်လီယာ၏ မူ ဖြစ်သည်။ ရည်ဖျော့ခြင်းက ပြင်းအားတိုင်းကို လျော့ချပြီး Q ကို Ka အောက်သို့ လျော့ချကာ မျှခြေသည် အိုင်ယွန်ပိုများရာဘက်သို့ ရွေ့သည်။ ရည်ဖျော့သောအခါ pH သည် ဤအစဉ်တွင် 2.72 မှ 3.23 သို့၊ 3.74 သို့ မြင့်တက်ဆဲ ဖြစ်သော်လည်း ဆယ်ဆ ရည်ဖျော့မှုတစ်ခုလျှင် ယူနစ်ဝက်ခန့်သာ မြင့်တက်ပြီး ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်အတွက် မြင်ရမည့် ယူနစ်အပြည့် မဟုတ်ပါ။

နမူနာတွက်ချက်မှု- အားနည်းသော ဘေ့စ်နှင့် ၎င်း၏ pOH

နောက်ဆက်တွဲ I မှ Kb = 1.8 × 10⁻⁵ ရှိသော 0.120 M အမိုးနီးယား၏ pH ကို ရှာပါ။ ဇယားသည် အက်ဆစ်အတွက်နှင့် ပုံစံတူသော်လည်း ထုတ်ကုန်မှာ ဟိုက်ဒရောက်ဆိုက် ဖြစ်သည်- [NH₄⁺] = [OH⁻] = x နှင့် [NH₃] = 0.120 − x။

ထိုအခါ x² = 1.8 × 10⁻⁵ × 0.120 ဖြစ်သောကြောင့် x = [OH⁻] = 1.5 × 10⁻³ M ဖြစ်သည်။ စစ်ဆေးချက်က 1.2 ရာခိုင်နှုန်း ပေးသောကြောင့် အတိုကောက်နည်း မှန်ကန်သည်။ pOH = −log(1.47 × 10⁻³) = 2.83 ဖြစ်ပြီး pH = 14.00 − 2.83 = 11.17 ဖြစ်သည်။ ဤနေရာတွင် အဖြစ်အများဆုံး ချော်ယွင်းမှုမှာ 2.83 ကို pH အဖြစ် ဖော်ပြခြင်း ဖြစ်သည်။ ဘေ့စ်တစ်ခုသည် 7 အထက် pH ကို ပေးရမည်။

အိုင်ယွန်များက ရေနှင့် ဓာတ်ပြုသော ဆားများ

ရေထဲရှိ မည်သည့် ကွန်ဂျူဂိတ် အက်ဆစ်–ဘေ့စ်အတွဲအတွက်မဆို 25 °C တွင် Ka × Kb = Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴ ဖြစ်သည်။ အက်ဆစ် ပိုပြင်းထန်လေ ၎င်း၏ ကွန်ဂျူဂိတ်ဘေ့စ် ပိုအားနည်းလေ ဖြစ်သည်။ ၎င်းက ဇယားများတွင် မဖော်ပြထားသော ကိန်းသေကို ရှာနိုင်စေသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 1။ 0.100 M ဆိုဒီယမ်အက်စီတိတ်၏ pH ကို ရှာပါ။ Na⁺ သည် ရေနှင့် ဓာတ်မပြုသော်လည်း အက်စီတိတ်သည် အားနည်းသော ဘေ့စ် ဖြစ်သည်။ ၎င်း၏ Kb သည် 1.0 × 10⁻¹⁴ / 1.8 × 10⁻⁵ = 5.6 × 10⁻¹⁰ ဖြစ်သည်။ ထိုအခါ [OH⁻] = √(5.6 × 10⁻¹⁰ × 0.100) = 7.5 × 10⁻⁶ M, pOH = 5.13 နှင့် pH = 8.87 ဖြစ်သည်။ ပျော်ရည်သည် အနည်းငယ် ဘေ့စ်ဆန်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 2။ 0.200 M အမိုနီယမ်ကလိုရိုက်၏ pH ကို ရှာပါ။ Cl⁻ သည် ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်၏ ကွန်ဂျူဂိတ်ဘေ့စ် ဖြစ်ပြီး တိုင်းတာနိုင်သော သက်ရောက်မှု မရှိသော်လည်း NH₄⁺ သည် Ka = 1.0 × 10⁻¹⁴ / 1.8 × 10⁻⁵ = 5.6 × 10⁻¹⁰ ရှိသော အားနည်းသော အက်ဆစ် ဖြစ်သည်။ ထိုအခါ [H₃O⁺] = √(5.6 × 10⁻¹⁰ × 0.200) = 1.1 × 10⁻⁵ M နှင့် pH = 4.98 ဖြစ်သည်။

• ပြင်းထန်သော ဘေ့စ်မှ ကက်တိုင်ယွန် (Na⁺, K⁺) နှင့် ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်မှ အန်နိုင်ယွန် (Cl⁻, NO₃⁻)- ကြားနေ။
• ပြင်းထန်သော ဘေ့စ်မှ ကက်တိုင်ယွန်နှင့် အားနည်းသော အက်ဆစ်၏ အန်နိုင်ယွန် (CH₃COO⁻, F⁻, CN⁻)- ဘေ့စ်ဆန်သည်။
• အားနည်းသော ဘေ့စ်၏ ကွန်ဂျူဂိတ်အက်ဆစ် ဖြစ်သော ကက်တိုင်ယွန် (NH₄⁺) နှင့် ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်၏ အန်နိုင်ယွန်- အက်ဆစ်ဆန်သည်။
• အိုင်ယွန် နှစ်ခုလုံး ဓာတ်ပြုလျှင်- ကက်တိုင်ယွန်၏ Ka ကို အန်နိုင်ယွန်၏ Kb နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါ။ ပိုကြီးသော ကိန်းသေက အနိုင်ရသည်။

ပရိုတွန်များစွာပါ အက်ဆစ်များသည် ၎င်းတို့၏ ပရိုတွန်များကို တစ်ခုပြီးတစ်ခု ဆုံးရှုံးသည်

ကာဗောနစ်အက်ဆစ် H₂CO₃ နှင့် ဖော့စဖောရစ်အက်ဆစ် H₃PO₄ ကဲ့သို့သော အက်ဆစ်များတွင် ပရိုတွန်တစ်ခုစီအတွက် Ka တစ်ခုစီ ရှိပြီး တစ်ခုစီသည် ၎င်း၏ ရှေ့က တစ်ခုထက် များစွာ ငယ်သည်။ ကာဗောနစ်အက်ဆစ်အတွက် နောက်ဆက်တွဲ H က Ka1 = 4.3 × 10⁻⁷ နှင့် Ka2 = 4.7 × 10⁻¹¹ ကို ဖော်ပြသည်။ Ka1 သည် Ka2 ထက် ထောင်ချီဆ ပိုကြီးသောကြောင့် ဟိုက်ဒရိုနီယမ် အားလုံးနီးပါးသည် ပထမအဆင့်မှ လာသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု။ 0.0330 M ကာဗောနစ်အက်ဆစ်အတွက် ပထမအဆင့်ကို အားနည်းသော အက်ဆစ်တစ်ခုတည်းအဖြစ် သဘောထားပါ- [H₃O⁺] = √(4.3 × 10⁻⁷ × 0.0330) = 1.2 × 10⁻⁴ M ဖြစ်သောကြောင့် pH = 3.92 ဖြစ်သည်။ ဒုတိယအဆင့်က ၎င်းကို မပြောင်းသလောက်သာ ပြောင်းစေသည်။ [H₃O⁺] နှင့် [HCO₃⁻] သည် ညီမျှလုနီးပါး ဖြစ်သောကြောင့် ၎င်းတို့သည် Ka2 ဖော်ပြချက်တွင် ချေဖျက်သွားပြီး [CO₃²⁻] သည် Ka2 ဖြစ်သော 4.7 × 10⁻¹¹ M နှင့် ခန့်မှန်းခြေ ညီမျှသည်။

သတိထားရမည့် အားနည်းသော အက်ဆစ်နှင့် ဘေ့စ် အမှားများ

မပြီးဆုံးမီ အဖြေသည် အဓိပ္ပာယ်ရှိမရှိ မေးပါ။ အားနည်းသော အက်ဆစ်ပျော်ရည်တွင် တူညီသော ပြင်းအားရှိ ပြင်းထန်သော အက်ဆစ်ထက် ပိုမြင့်သော pH ရှိသင့်ပြီး အားနည်းသော ဘေ့စ်တွင် ပြင်းထန်သော ဘေ့စ်ထက် ပိုနိမ့်သော pH ရှိသင့်သည်။

• အားနည်းသော အက်ဆစ်ကို ပြင်းထန်သည်ဟု သဘောထားပြီး [H₃O⁺] ကို စတင်ပြင်းအားနှင့် ညီမျှအောင် သတ်မှတ်ခြင်း။
• x ကို ဖယ်ထုတ်ပြီးနောက် 5 ရာခိုင်နှုန်း စစ်ဆေးမှုကို ကျော်ခြင်း။
• ဘေ့စ်အတွက် pOH ကို pH အဖြစ် ဖော်ပြခြင်း သို့မဟုတ် အဆုံးတွင် ပြောင်းရန် မေ့ခြင်း။
• ဆား၏ အန်နိုင်ယွန်အတွက် Kb လိုအပ်သည့်နေရာတွင် Ka ကို အသုံးပြုခြင်း။ Kw ဖြင့် ဦးစွာ ပြောင်းပါ။
• Cl⁻, NO₃⁻ သို့မဟုတ် Na⁺ ကို pH ကို ပြောင်းလဲစေသကဲ့သို့ သဘောထားခြင်း။
• Ka2 သည် Ka1 ထက် များစွာ ငယ်သည့်အခါ ပရိုတွန်များစွာပါ အက်ဆစ်အတွက် ဒုတိယ အိုင်ယွန်ပြုမှု၏ ဟိုက်ဒရိုနီယမ်ကို ပထမ၏အပေါ် ပေါင်းထည့်ခြင်း။
• Ka ရှိ အရေးပါသော ဂဏန်းများထက် pH တွင် ဒသမနေရာ ပိုများများ ဖော်ပြခြင်း။