Aashitooyinka iyo saldhigyada daciifka ah: laga bilaabo Ka iyo Kb ilaa pH

Akhrinta Ka, Kb iyo cabbirradooda p

Aashito daciif ah HA, ionaysiga HA(aq) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + A⁻(aq) wuxuu leeyahay joogtada Ka = [H₃O⁺][A⁻]/[HA]. Biyuhu waa milaha waana laga saaraa. Ka ka weyn macnaheedu waa aashito ka xoog badan. Saldhig daciif ah B, falgalka B(aq) + H₂O(l) ⇌ BH⁺(aq) + OH⁻(aq) wuxuu leeyahay Kb = [BH⁺][OH⁻]/[B].

Sababtoo ah joogtooyinkani waxay ku fidaan awoodo toban oo badan, badanaa waxaa lagu sheegaa pKa = −log Ka iyo pKb = −log Kb. Cabbirku wuu rogan yahay: pKa ka yar macnaheedu waa aashito ka xoog badan. Lifaaqa H wuxuu bixiyaa Ka = 1.8 × 10⁻⁵ ee acetic acid (pKa 4.74), 6.4 × 10⁻⁴ ee hydrofluoric acid (pKa 3.19) iyo 4.9 × 10⁻¹⁰ ee hydrocyanic acid (pKa 9.31). Ka-da HF wuxuu qiyaastii milyan jibaar ka weyn yahay kan HCN, in kasta oo labadaba loogu yeedho daciif.

Tusaale la xaliyey: pH-ka aashito daciif ah oo leh jid-gaabka x-yar

Hel pH-ka 0.200 M acetic acid, CH₃COOH. Ha ahaado x qadarka ionaysanaya. Isu-dheellitirka [H₃O⁺] = [CH₃COO⁻] = x iyo [CH₃COOH] = 0.200 − x. Wax-ku-darka biyaha laftooda ee H₃O⁺ (10⁻⁷ M) waa la tixgelin karin marka loo eego kan aashitada.

Qor 1.8 × 10⁻⁵ = x² / (0.200 − x). Sababtoo ah Ka waa yar yahay, u qaado in x uu aad uga yar yahay 0.200 oo ka saar hooseeyaha (denominator). Markaa x² = 1.8 × 10⁻⁵ × 0.200 = 3.6 × 10⁻⁶ iyo x = 1.9 × 10⁻³ M. Hubin: 1.9 × 10⁻³ / 0.200 wax yar ayuu ka hooseeyaa 1 boqolkiiba, si fiican uga hooseeya xadka 5 boqolkiiba, sidaa darteed jid-gaabku wuu shaqaynayaa. pH = −log(1.9 × 10⁻³) = 2.72, oo lagu sheegay laba meelood oo tobanle ah sababtoo ah Ka wuxuu leeyahay laba tiro oo muhiim ah.

Taas barbar dhig aashito xooggan oo isla uruurin ah, taasoo bixin lahayd pH 0.70. Aashitada daciifka ahi waxay leedahay qiyaastii boqol meelood meel uruurinta hydronium-ka.

Tusaale la xaliyey: marka jid-gaabku fashilmo oo aad u baahato quadratic-ga

Hel pH-ka 0.0500 M nitrous acid, HNO₂, oo leh Ka = 4.6 × 10⁻⁴ ee Lifaaqa H. Jid-gaabku wuxuu bixiyaa x = √(4.6 × 10⁻⁴ × 0.0500) = 4.8 × 10⁻³ M, taasoo ah 9.6 boqolkiiba 0.0500. Taasi waxay ku fashilantaa hubinta 5 boqolkiiba, sidaa darteed xalli isleegga buuxa.

Dib u habee 4.6 × 10⁻⁴ = x² / (0.0500 − x) oo ka dhig x² + (4.6 × 10⁻⁴)x − 2.3 × 10⁻⁵ = 0. Xididka togani waa x = 4.57 × 10⁻³ M, sidaa darteed pH = 2.34 aashitaduna waa 9.1 boqolkiiba ionaysan. Jid-gaabku wuxuu bixin lahaa pH 2.32. Farqi 0.02 ahi wuxuu u muuqdaa mid yar, laakiin wuu ka weyn yahay saxnimada 0.01 ee xogtu taageerto, sidaa darteed jawaabta quadratic-ga ayaa ah tan la sheegayo.

Xeer faraha oo degdeg ah: jid-gaabku badanaa waa ammaan marka uruurinta bilowga loo qaybiyo Ka ay ka sarreyso dhawr boqol. Halkan 0.0500 / 4.6 × 10⁻⁴ waa qiyaastii 110 oo keliya, taasina waa sababta uu u fashilmay. Weli samee hubinta 5 boqolkiiba mar kasta.

Boqolkiiba ionaysigu wuu kordhaa marka aashitada la khafiifiyo

Boqolkiiba ionaysigu waa [H₃O⁺] isu-dheellitirka oo loo qaybiyey uruurinta aashitada bilowga, oo lagu dhuftay 100. Aashito daciif ah ma aha mid go'an. Xallinta isleegga buuxa ee acetic acid waxay bixisaa 0.94 boqolkiiba 0.200 M, 3.0 boqolkiiba 0.0200 M iyo 9.0 boqolkiiba 0.00200 M.

Sababtu waa mabda'a Le Chatelier oo lagu dabaqay khafiifinta. Khafiifintu waxay hoos u dhigtaa uruurin kasta, taasoo Q hoos ugu dhigta Ka, isu-dheellitirkuna wuxuu u wareegaa xagga ayoonno badan. pH-gu weli wuu kacaa khafiifinta, laga bilaabo 2.72 ilaa 3.23 ilaa 3.74 taxanahan, laakiin oo keliya qiyaastii badh cutub khafiifin toban jibaar ah kasta, ma aha cutubka buuxa ee aad u arki lahayd aashito xooggan.

Tusaale la xaliyey: saldhig daciif ah iyo pOH-kiisa

Hel pH-ka 0.120 M ammonia, oo leh Kb = 1.8 × 10⁻⁵ ee Lifaaqa I. Shaxdu waxay leedahay isla qaabka aashitada, laakiin wax-soo-saarku waa hydroxide: [NH₄⁺] = [OH⁻] = x iyo [NH₃] = 0.120 − x.

Markaa x² = 1.8 × 10⁻⁵ × 0.120, sidaa darteed x = [OH⁻] = 1.5 × 10⁻³ M. Hubintu waxay bixisaa 1.2 boqolkiiba, sidaa darteed jid-gaabku wuu shaqaynayaa. pOH = −log(1.47 × 10⁻³) = 2.83, iyo pH = 14.00 − 2.83 = 11.17. Khaladka ugu caamsan halkan waa in 2.83 loo sheego pH. Saldhig waa inuu bixiyaa pH ka sarreeya 7.

Cusbooyinka ayoonnadoodu la falgalaan biyaha

Lammaane kasta oo aashito–saldhig isku-xidhan ah oo biyo ku jira, Ka × Kb = Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴ 25 °C. Marka aashitadu xoog badan tahay, saldhigeeda isku-xidhani waa daciif. Tani waxay kuu oggolaanaysaa inaad hesho joogto aysan shaxaha ku taxnayn.

Tusaale la xaliyey 1. Hel pH-ka 0.100 M sodium acetate. Na⁺ lama falgalo biyaha, laakiin acetate waa saldhig daciif ah. Kb-giisu waa 1.0 × 10⁻¹⁴ / 1.8 × 10⁻⁵ = 5.6 × 10⁻¹⁰. Markaa [OH⁻] = √(5.6 × 10⁻¹⁰ × 0.100) = 7.5 × 10⁻⁶ M, pOH = 5.13 iyo pH = 8.87. Xalku waa saldhig khafiif ah.

Tusaale la xaliyey 2. Hel pH-ka 0.200 M ammonium chloride. Cl⁻ waa saldhigga isku-xidhan ee aashito xooggan saameyn la cabbiri karana ma leh, laakiin NH₄⁺ waa aashito daciif ah oo leh Ka = 1.0 × 10⁻¹⁴ / 1.8 × 10⁻⁵ = 5.6 × 10⁻¹⁰. Markaa [H₃O⁺] = √(5.6 × 10⁻¹⁰ × 0.200) = 1.1 × 10⁻⁵ M, iyo pH = 4.98.

• Cation ka yimid saldhig xooggan (Na⁺, K⁺) oo leh anion ka yimid aashito xooggan (Cl⁻, NO₃⁻): dhexdhexaad.
• Cation ka yimid saldhig xooggan oo leh anion-ka aashito daciif ah (CH₃COO⁻, F⁻, CN⁻): saldhig.
• Cation oo ah aashitada isku-xidhan ee saldhig daciif ah (NH₄⁺) oo leh anion-ka aashito xooggan: aashito.
• Labada ayoon waa falgalayaal: barbar dhig Ka-da cation-ka iyo Kb-da anion-ka. Joogtada ka weyn ayaa guulaysata.

Aashitooyinka polyprotic-ga ahi waxay borotoonnadooda lumiyaan mid-mid

Aashitooyinka sida carbonic acid, H₂CO₃, iyo phosphoric acid, H₃PO₄, waxay leeyihiin hal Ka borotoon kasta, mid kastaana aad buu uga yar yahay kan ka horreeya. Carbonic acid, Lifaaqa H wuxuu taxaa Ka1 = 4.3 × 10⁻⁷ iyo Ka2 = 4.7 × 10⁻¹¹. Sababtoo ah Ka1 wuxuu kumanaan jibaar ka weyn yahay Ka2, ku dhawaad dhammaan hydronium-ku wuxuu ka yimaadaa tallaabada koowaad.

Tusaale la xaliyey. 0.0330 M carbonic acid, tallaabada koowaad u qaado hal aashito daciif ah: [H₃O⁺] = √(4.3 × 10⁻⁷ × 0.0330) = 1.2 × 10⁻⁴ M, sidaa darteed pH = 3.92. Tallaabada labaad si dhib ah ayay tan u beddeshaa. Sababtoo ah [H₃O⁺] iyo [HCO₃⁻] ku dhawaad way siman yihiin, waxay ku is-baabi'iyaan tibxaha Ka2, [CO₃²⁻]-na wuxuu soo baxaa qiyaastii le'eg Ka2, 4.7 × 10⁻¹¹ M.

Khaladaadka aashitada iyo saldhigga daciifka ah ee laga digtoonaado

Kahor intaadan dhammayn, is weydii haddii jawaabtu macno samaynayso. Xal aashito daciif ahi waa inuu leeyahay pH ka sarreeya aashito xooggan oo isla uruurin ah, saldhig daciif ahna pH ka hooseeya saldhig xooggan.

• U qaadashada aashito daciif ah mid xooggan iyo dejinta [H₃O⁺] mid le'eg uruurinta bilowga.
• Ka boodidda hubinta 5 boqolkiiba kadib marka x laga tago.
• U sheegidda pOH sida pH saldhig, ama illaawidda beddelka dhammaadka.
• Isticmaalidda Ka halka Kb looga baahan yahay anion-ka cusbada. Marka hore ku beddel Kw.
• U qaadashada Cl⁻, NO₃⁻ ama Na⁺ sidii inay beddelaan pH-ga.
• Ku darista hydronium-ka ionaysiga labaad kan koowaad aashito polyprotic ah marka Ka2 uu aad uga yar yahay Ka1.
• Sheegidda meelo tobanle oo pH ah oo ka badan tirooyinka muhiimka ah ee Ka.