அயனி சமநிலை

    8. அயனிச் சமநிலை

    பீட்டர் ஜோசப் வில்லியம் டெபை

    பீட்டர் ஜோசப் வில்லியம் டெபை டச்சு-அமெரிக்க இயற்பியலாளர் ஆவார். இவர் மின்பகுளிக் கரைசல்களின் கோட்பாட்டிற்கு பெரிதும் பங்களித்தார். மூலக்கூறுகளின் இருமுனைத் திருப்புத்திறன்களையும் இவர் ஆய்வு செய்தார். இருமுனைத் திருப்புத்திறன்கள் மற்றும் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்பு வளைவு குறித்த ஆய்வுகள் மூலம் மூலக்கூறு அமைப்பைத் தீர்மானிப்பதில் அவர் ஆற்றிய பங்களிப்புகளுக்காக 1936 ஆம் ஆண்டு டெபைக்கு வேதியியலுக்கான நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது.

    கற்றல் நோக்கங்கள்

    இந்த அலகைப் படித்த பிறகு, மாணவர்கள் முடியும்

    • அரீனியஸ், லௌரி-பிரான்ஸ்டட் மற்றும் லூயிஸ் கருத்துகளின் அடிப்படையில் பொருட்களை அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களாக வகைப்படுத்துதல்.
    • pH அளவுகோலை வரையறுத்தல் மற்றும் pH மற்றும் pOH இடையே உள்ள தொடர்பை நிறுவுதல்
    • நீரின் அயனியாக்கத்தில் உள்ள சமநிலையை விளக்குதல்.
    • ஆஸ்ட்வால்டின் நீர்த்தல் விதியை விளக்குதல் மற்றும் ஒரு மென் மின்பகுளியின் பிரிவு மாறிலிக்கும் பிரிவின் அளவிற்கும் இடையிலான தொடர்பைப் பெறுதல்.
    • பொது அயனி விளைவின் கருத்தை அறிந்துகொள்ளுதல் மற்றும் இடையக விளைவை விளக்குதல்.
    • இடையகக் கரைசலைத் தயாரிப்பதற்கான ஹென்டர்சன் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்துதல்
    • கரைதிறன் பெருக்கத்தைக் கணக்கிடுதல் மற்றும் கரைதிறனுக்கும் கரைதிறன் பெருக்கத்திற்கும் இடையிலான தொடர்பைப் புரிந்துகொள்ளுதல்.
    • அயனிச் சமநிலைகளை உள்ளடக்கிய எண்ணியல் கணக்குகளைத் தீர்த்தல்.

    அறிமுகம்

    நாம் XI வகுப்பில் வேதிச் சமநிலையை ஏற்கனவே கற்றுள்ளோம். இந்த அலகில், நாம் அயனிச் சமநிலைகள், குறிப்பாக அமில-காரச் சமநிலைகள் பற்றி விவாதிப்போம். நம் உடலில் உள்ள சில முக்கியமான செயல்முறைகள் நீர்க்கரைசல் சமநிலைகளை உள்ளடக்கியவை. எடுத்துக்காட்டாக, இரத்தத்தில் உள்ள கார்போனிக் அமிலம் - பைகார்பனேட் இடையகம்.

    $$ H_3O^+ (aq) + HCO_3^- (aq) \rightleftharpoons H_2CO_3 (aq) + H_2O (l) $$

    நமது அன்றாட வாழ்க்கையில் பல வேதிச் சேர்மங்களைச் சந்திக்கிறோம், அவற்றில் அமிலங்கள் மற்றும் காரங்கள் மிகவும் பொதுவானவை. எடுத்துக்காட்டாக, பால் லாக்டிக் அமிலத்தைக் கொண்டுள்ளது, வினிகர் அசிட்டிக் அமிலத்தைக் கொண்டுள்ளது, தேயிலை டானிக் அமிலத்தைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் ஆன்டாசிட் மாத்திரை அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு / மெக்னீசியம் ஹைட்ராக்சைடைக் கொண்டுள்ளது. அமிலங்கள் மற்றும் காரங்கள் பல முக்கியமான தொழில்துறை பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, சல்பூரிக் அமிலம் உரத் தொழிலிலும், சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு சோப்புத் தொழிலிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எனவே, அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வது முக்கியம்.

    இந்த அலகில் அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் வரையறைகளைக் கற்றுக்கொள்வோம் மற்றும் அவற்றின் நீர்க்கரைசல் அயனியாக்கத்தைப் பற்றி படிப்போம். pH அளவுகோலைக் கற்றுக்கொள்வோம் மற்றும் நீர்க்கரைசலில் அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களால் வழங்கப்படும் இனங்களின் செறிவைத் தீர்மானிக்க வேதிச் சமநிலையின் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்துவோம்.

    8.1 அமிலங்கள் மற்றும் காரங்கள்

    ‘அமிலம்’ என்ற சொல் லத்தீன் சொல்லான ‘அசிடஸ்’ என்பதிலிருந்து பெறப்பட்டது, இதற்குப் புளிப்பு என்று பொருள். முந்தைய வகுப்புகளில் அமிலம் புளிப்புச் சுவை கொண்டது, நீல லிட்மசை சிவப்பாக மாற்றுகிறது, மேலும் துத்தநாகம் போன்ற உலோகங்களுடன் வினைபுரிந்து ஹைட்ரஜன் வாயுவை உற்பத்தி செய்கிறது என்பதை நாம் ஏற்கனவே கற்றுள்ளோம். இதேபோல், காரம் கசப்புச் சுவை கொண்டது மற்றும் சிவப்பு லிட்மசை நீலமாக மாற்றுகிறது.

    இந்த பாரம்பரிய கருத்துகள் அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் முழுமையான நடத்தையை விளக்க போதுமானவை அல்ல. எனவே, விஞ்ஞானிகள் அமிலம் - காரக் கருத்தை அவற்றின் நடத்தையின் அடிப்படையில் உருவாக்கினர்.

    அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் பண்புகளை விவரிக்க அறிவியலாளர்கள் அரீனியஸ், பிரான்ஸ்டட் மற்றும் லௌரி மற்றும் லூயிஸ் ஆகியோரால் உருவாக்கப்பட்ட கருத்தைக் கற்றுக்கொள்வோம்.

    8.1.1 அரீனியஸ் கருத்து

    அமிலங்கள் மற்றும் காரங்கள் பற்றிய ஆரம்பகால கோட்பாடுகளில் ஒன்று சுவீடிய வேதியியலாளர் ஸ்வாண்டே அரீனியஸால் முன்மொழியப்பட்டது. அவரைப் பொறுத்தவரை, ஒரு அமிலம் என்பது நீரில் ஹைட்ரஜன் அயனிகளைக் கொடுக்கப் பிரியும் ஒரு பொருளாகும். எடுத்துக்காட்டாக, \(HCl\), \(H_2SO_4\) போன்றவை அமிலங்கள். நீர்க்கரைசலில் அவற்றின் பிரிவு பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தப்படுகிறது

    $$ HCl(g) \xrightarrow{H_2O} H^+ (aq) + Cl^- (aq) $$

    நீர்க்கரைசலில் உள்ள \(H^+\) அயனி அதிக அளவில் நீரேற்றம் அடைந்து, பொதுவாக புரோட்டானின் எளிய நீரேற்றான \([H(H_2O)]^+\) எனப்படும் \(H_3O^+\) ஆகக் குறிப்பிடப்படுகிறது. ஒரே பொருளைக் குறிக்க \(H^+\) மற்றும் \(H_3O^+\) இரண்டையும் பயன்படுத்துகிறோம்.

    இதேபோல், ஒரு காரம் என்பது நீரில் ஹைட்ராக்சில் அயனிகளைக் கொடுக்கப் பிரியும் ஒரு பொருளாகும். எடுத்துக்காட்டாக, \(NaOH\), \(Ca(OH)_2\) போன்ற பொருட்கள் காரங்கள்.

    $$ Ca(OH)_2 \xrightarrow{H_2O} Ca^{2+} (aq) + 2OH^- (aq) $$

    அரீனியஸ் கருத்தின் வரம்புகள்

    i. அரீனியஸ் கோட்பாடு, அசிட்டோன், டெட்ராஹைட்ரோஃப்யூரான் போன்ற நீரற்ற கரைப்பான்களில் அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் நடத்தையை விளக்கவில்லை.

    ii. இந்த கோட்பாடு, ஹைட்ராக்சில் குழுவைக் கொண்டிருக்காத அம்மோனியா \((NH_3)\) போன்ற பொருட்களின் காரத் தன்மைக்குக் காரணம் கூறவில்லை.

    உங்களை மதிப்பீடு செய்துகொள்ளுங்கள் - 1

    அரீனியஸ் கருத்தைப் பயன்படுத்தி பின்வருவனவற்றை அமிலம் (அல்லது) காரம் என வகைப்படுத்துக i) \(HNO_3\) ii) \(Ba(OH)_2\) iii) \(H_3PO_4\) iv) \(CH_3COOH\)

    8.1.2 லௌரி - பிரான்ஸ்டட் கோட்பாடு (புரோட்டான் கோட்பாடு)

    1923 ஆம் ஆண்டில், லௌரி மற்றும் பிரான்ஸ்டட் அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் பொதுவான வரையறையை முன்மொழிந்தனர். அவர்களின் கருத்தின்படி, ஒரு அமிலம் என்பது மற்றொரு பொருளுக்கு ஒரு புரோட்டானை வழங்கும் போக்கைக் கொண்ட ஒரு பொருள் என வரையறுக்கப்படுகிறது, மேலும் காரம் என்பது மற்றொரு பொருளிடமிருந்து ஒரு புரோட்டானை ஏற்கும் போக்கைக் கொண்ட ஒரு பொருளாகும். வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஒரு அமிலம் ஒரு புரோட்டான் வழங்கி மற்றும் ஒரு காரம் ஒரு புரோட்டான் ஏற்பி ஆகும்.

    ஹைட்ரஜன் குளோரைடு நீரில் கரைக்கப்படும்போது, அது பிந்தையவற்றுக்கு ஒரு புரோட்டானை வழங்குகிறது. எனவே, \(HCl\) ஒரு அமிலமாகவும், \(H_2O\) ஒரு காரமாகவும் செயல்படுகிறது. அமிலத்திலிருந்து காரத்திற்கு புரோட்டான் பரிமாற்றம் பின்வருமாறு குறிப்பிடப்படலாம்

    $$ HCl + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + Cl^- $$

    அம்மோனியா நீரில் கரைக்கப்படும்போது, அது தண்ணீரிலிருந்து ஒரு புரோட்டானை ஏற்கிறது. இந்த வழக்கில், அம்மோனியா \((NH_3)\) ஒரு காரமாகவும், \(H_2O\) ஒரு அமிலமாகவும் செயல்படுகிறது. வினை பின்வருமாறு குறிப்பிடப்படுகிறது

    $$ H_2O + NH_3 \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^- $$

    பின்வரும் சமநிலையில் எதிர்வினையைக் கருத்தில் கொள்வோம்

    $$ HCl_{\text{புரோட்டான் வழங்கி அமிலம்}} + H_2O_{\text{புரோட்டான் ஏற்பி காரம்}} \rightleftharpoons H_3O^+_{\text{புரோட்டான் வழங்கி அமிலம்}} + Cl^-_{\text{புரோட்டான் ஏற்பி காரம்}} $$

    \(H_3O^+\) ஆனது \(Cl^-\) க்கு ஒரு புரோட்டானை வழங்கி \(HCl\) ஐ உருவாக்குகிறது, அதாவது, விளைபொருட்களும் அமிலம் மற்றும் காரமாக செயல்படுகின்றன.

    பொதுவாக, லௌரி - பிரான்ஸ்டட் (அமிலம் - காரம்) வினை பின்வருமாறு குறிப்பிடப்படுகிறது

    $$ அமிலம்_1 + காரம்_2 \rightleftharpoons அமிலம்_2 + காரம்_1 $$

    ஒரு புரோட்டானை வழங்கிய பிறகு எஞ்சியிருக்கும் இனம் ஒரு காரம் \((காரம்_1)\) ஆகும், மேலும் இது பிரான்ஸ்டட் அமிலத்தின் \((அமிலம்_1)\) இணை காரம் என அழைக்கப்படுகிறது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஒரு புரோட்டானால் மட்டுமே வேறுபடும் வேதி இனங்கள் இணை அமிலம் - கார இணைகள் என அழைக்கப்படுகின்றன.

    \(HCl\) மற்றும் \(Cl^-\), \(H_2O\) மற்றும் \(H_3O^+\) ஆகியவை இரண்டு இணை அமிலம் - கார இணைகளாகும். அதாவது, \(Cl^-\) என்பது \(HCl\) அமிலத்தின் இணை காரம் (அல்லது) \(HCl\) என்பது \(Cl^-\) இன் இணை அமிலமாகும். இதேபோல், \(H_3O^+\) என்பது \(H_2O\) இன் இணை அமிலமாகும்.

    லௌரி - பிரான்ஸ்டட் கோட்பாட்டின் வரம்புகள்

    i. \(BF_3\), \(AlCl_3\) போன்ற புரோட்டான்களை வழங்காத பொருட்கள் அமிலங்களாக நடந்துகொள்வது அறியப்படுகிறது.

    உங்களை மதிப்பீடு செய்துகொள்ளுங்கள் - 2

    பின்வருவனவற்றின் நீரில் பிரிவுக்கான சமச்சீர் சமன்பாட்டை எழுதி இணை அமிலம் - கார இணைகளை அடையாளம் காணவும்.

    i) \(NH_4^+\) ii) \(H_2SO_4\) iii) \(CH_3COOH\)

    8.1.3 லூயிஸ் கருத்து

    1923 ஆம் ஆண்டில், கில்பர்ட் . என். லூயிஸ் அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் பொதுவான கருத்தை முன்மொழிந்தார். ஒரு இனத்தை அமிலம் (அல்லது) காரம் என வரையறுக்க அவர் எலக்ட்ரான் ஜோடியைக் கருதினார். அவரைப் பொறுத்தவரை, ஒரு அமிலம் என்பது ஒரு எலக்ட்ரான் ஜோடியை ஏற்றுக்கொள்ளும் ஒரு இனமாகும், அதே நேரத்தில் காரம் என்பது ஒரு எலக்ட்ரான் ஜோடியை வழங்கும் ஒரு இனமாகும். அத்தகைய இனங்களை நாம் லூயிஸ் அமிலங்கள் மற்றும் காரங்கள் என்று அழைக்கிறோம்.

    ஒரு லூயிஸ் அமிலம் ஒரு நேர்மின் அயனி (அல்லது) எலக்ட்ரான் குறைபாடுள்ள மூலக்கூறு ஆகும், மேலும் ஒரு லூயிஸ் காரம் ஒரு எதிர்மின் அயனி (அல்லது) குறைந்தது ஒரு தனி எலக்ட்ரான் ஜோடியுடன் கூடிய நடுநிலை மூலக்கூறு ஆகும்.

    போரான் ட்ரைஃப்ளூரைடு மற்றும் அம்மோனியாவுக்கு இடையிலான வினையைக் கருத்தில் கொள்வோம்

    இங்கே, போரான் ஒரு காலி \(2p\) ஆர்பிட்டாலைக் கொண்டுள்ளது, இது அம்மோனியாவால் வழங்கப்பட்ட தனி எலக்ட்ரான் ஜோடியை ஏற்றுக்கொண்டு ஒரு புதிய ஆய கோவலன்ட் பிணைப்பை உருவாக்குகிறது. ஒருங்கிணைவுச் சேர்மங்களில், ஈந்தணைவிகள் லூயிஸ் காரமாகவும், ஈந்தணைவியிலிருந்து ஒரு ஜோடி எலக்ட்ரான்களை ஏற்றுக்கொள்ளும் மைய உலோக அணு அல்லது அயனி லூயிஸ் அமிலமாகவும் செயல்படுகிறது என்பதை நாம் ஏற்கனவே கற்றுள்ளோம்.

    லூயிஸ் அமிலங்கள்லூயிஸ் காரங்கள்
    \(BF_3\), \(AlCl_3\), \(BeF_2\) போன்ற எலக்ட்ரான் குறைபாடுள்ள மூலக்கூறுகள்ஒன்று (அல்லது) அதற்கு மேற்பட்ட தனி எலக்ட்ரான் ஜோடிகளைக் கொண்ட மூலக்கூறுகள்.
    \(NH_3, H_2O, R-OH, R-O-R, R-NH_2\)
    அனைத்து உலோக அயனிகளும்
    எடுத்துக்காட்டுகள்: \(Fe^{2+}, Fe^{3+}, Cr^{3+}, Cu^{2+}\) போன்றவை    		அனைத்து எதிர்மின் அயனிகளும்
    \(F^-, Cl^-, CN^-, SCN^-, SO_4^{2-}\) போன்றவை
    ஒரு முனைவு இரட்டைப் பிணைப்பைக் கொண்ட மூலக்கூறுகள்
    எடுத்துக்காட்டுகள்: \(SO_2, CO_2, SO_3\) போன்றவை    		கார்பன் - கார்பன் பல பிணைப்புகளைக் கொண்ட மூலக்கூறுகள்
    எடுத்துக்காட்டுகள்: \(CH_2=CH_2, CH \equiv CH\) போன்றவை
    காலி d - ஆர்பிட்டால்கள் கிடைப்பதால் மைய அணு அதன் எண்மியை விரிவாக்கக்கூடிய மூலக்கூறுகள்
    எடுத்துக்காட்டு: \(SiF_4, SF_4, FeCl_3\) போன்றவை    		அனைத்து உலோக ஆக்சைடுகளும்
    \(CaO, MgO, Na_2O\) போன்றவை
    கார்போனியம் அயனி
    \((CH_3)_3C^+\)    		கார்பேனியன்
    \(CH_3^-\)

    எடுத்துக்காட்டு

    பின்வரும் வினைகளில் லூயிஸ் அமிலம் மற்றும் லூயிஸ் காரத்தை அடையாளம் காணவும்.

    $$ Cr^{3+} + 6H_2O \rightarrow [Cr(H_2O)_6]^{3+} $$

    அயனியின் நீரேற்றத்தில், ஆறு நீர் மூலக்கூறுகள் ஒவ்வொன்றும் \(Cr^{3+}\) க்கு ஒரு ஜோடி எலக்ட்ரானை வழங்கி நீரேற்றப்பட்ட நேர்மின் அயனியான ஹெக்ஸாக்வாகுரோமியம் (III) அயனியை உருவாக்குகின்றன, எனவே, லூயிஸ் அமிலம் \(Cr^{3+}\) மற்றும் லூயிஸ் காரம் \(H_2O\) ஆகும்.

    உங்களை மதிப்பீடு செய்துகொள்ளுங்கள் - 3

    பின்வரும் வினைகளில் லூயிஸ் அமிலம் மற்றும் லூயிஸ் காரத்தை அடையாளம் காணவும்.

    $$ CaO + CO_2 \rightarrow CaCO_3 $$

    8.2 அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் வலிமை

    அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் வலிமையை, \(H_2O\) இல் கரைக்கப்பட்ட பொருளின் ஒரு மோலுக்கு உற்பத்தி செய்யப்படும் \(H_3O^+\) (அல்லது) \(OH^-\) இன் செறிவினால் தீர்மானிக்கலாம். பொதுவாக அமிலங்கள் / காரங்களை வலிமையான அல்லது மென்மையானது என வகைப்படுத்துகிறோம். ஒரு வலிமையான அமிலம் என்பது நீரில் கிட்டத்தட்ட முழுமையாகப் பிரியும் ஒன்றாகும், அதே நேரத்தில் ஒரு மென் அமிலம் நீரில் பகுதியாக மட்டுமே பிரியும்.

    பின்வரும் பொதுச் சமநிலையைக் கருத்தில் கொண்டு ஒரு அமிலத்தின் (HA) வலிமையை அளவிடுவோம்.

    $$ HA + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + A^- $$

    மேற்கண்ட அயனியாக்கத்திற்கான சமநிலை மாறிலி பின்வரும் கோவையால் கொடுக்கப்படுகிறது

    $$ K_a = \frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA][H_2O]} \quad (8.1) $$

    மேற்கண்ட கோவையில் \(H_2O\) இன் செறிவை நாம் விட்டுவிடலாம், ஏனெனில் அது அதிக அளவில் உள்ளது மற்றும் அடிப்படையில் மாறாமல் உள்ளது.

    $$ K_a = \frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA]} \quad (8.2) $$

    இங்கு, \(K_a\) என்பது அமிலத்தின் அயனியாக்க மாறிலி அல்லது பிரிவு மாறிலி என அழைக்கப்படுகிறது. இது ஒரு அமிலத்தின் வலிமையை அளவிடுகிறது. \(HCl, HNO_3\) போன்ற அமிலங்கள் கிட்டத்தட்ட முழுமையாக அயனியாக்கம் அடைகின்றன, எனவே அவை அதிக \(K_a\) மதிப்பைக் கொண்டுள்ளன (\(25^{\circ}C\) இல் \(HCl\) க்கான \(K_a\) \(2 \times 10^6\) ஆகும்). ஃபார்மிக் அமிலம் (\(K_a = 1.8 \times 10^{-4}\) at \(25^{\circ}C\)), அசிட்டிக் அமிலம் (\(1.8 \times 10^{-5}\) at \(25^{\circ}C\)) போன்ற அமிலங்கள் கரைசலில் பகுதியாக அயனியாக்கம் அடைகின்றன, மேலும் இதுபோன்ற சந்தர்ப்பங்களில், அயனியாக்கப்படாத அமில மூலக்கூறுகளுக்கும் அவற்றின் பிரிந்த அயனிகளுக்கும் இடையில் ஒரு சமநிலை உள்ளது. பொதுவாக, \(K_a\) மதிப்பு பத்துக்கும் அதிகமாக உள்ள அமிலங்கள் வலிமையான அமிலங்களாகவும், ஒன்றுக்கும் குறைவாக உள்ளவை மென் அமிலங்களாகவும் கருதப்படுகின்றன.

    நீர்க்கரைசலில் \(HCl\) இன் பிரிவைக் கருத்தில் கொள்வோம்,

    $$ HCl + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + Cl^- $$

    முன்பு விவாதித்தபடி, முழுமையான பிரிவு காரணமாக, சமநிலை கிட்டத்தட்ட \(100\%\) வலது புறம் செல்கிறது. அதாவது, \(Cl^-\) அயனி \(H_3O^+\) இலிருந்து ஒரு புரோட்டானை ஏற்க மிகக் குறைந்த போக்கை மட்டுமே கொண்டுள்ளது. ஒரு வலிமையான அமிலத்தின் இணை காரம் ஒரு மென் காரம் மற்றும் நேர்மாறாகும் என்பதை இது குறிக்கிறது.

    பின்வரும் அட்டவணை இணை அமிலம் - கார இணைகளின் ஒப்பீட்டு வலிமையை விளக்குகிறது.

    8.3 நீரின் அயனியாக்கம்

    ஒரு அமிலம் அல்லது காரப் பொருள் நீரில் கரைக்கப்படும்போது, அதன் தன்மையைப் பொறுத்து, அது ஒரு புரோட்டானை வழங்கலாம் (அல்லது) ஏற்கலாம் என்பதை நாம் கற்றுள்ளோம். கூடுதலாக, தூய நீர் தானே ஒரு சிறிய அளவிற்குப் பிரியும் போக்கைக் கொண்டுள்ளது. அதாவது, ஒரு நீர் மூலக்கூறு மற்றொரு நீர் மூலக்கூறுக்கு ஒரு புரோட்டானை வழங்குகிறது. இது நீரின் தன்னியக்க அயனியாக்கம் என அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் இது கீழே குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது.

    மேற்கண்ட அயனியாக்கத்தில், ஒரு நீர் மூலக்கூறு ஒரு அமிலமாகவும், மற்றொரு நீர் மூலக்கூறு ஒரு காரமாகவும் செயல்படுகிறது.

    மேற்கண்ட அயனியாக்கத்திற்கான பிரிவு மாறிலி பின்வரும் கோவையால் கொடுக்கப்படுகிறது

    $$ K = \frac{[H_3O^+][OH^-]}{[H_2O]^2} \quad (8.3) $$

    தூய திரவ நீரின் செறிவு ஒன்று ஆகும். அதாவது, \([H_2O]^2 = 1\)

    $$ K_w = [H_3O^+][OH^-] \quad (8.4) $$

    இங்கு, \(K_w\) நீரின் அயனிப் பெருக்கத்தை (அயனிப் பெருக்க மாறிலி) குறிக்கிறது

    தூய நீரில் \(H_3O^+\) இன் செறிவு \(25^{\circ}C\) இல் \(1 \times 10^{-7}\) ஆகும் என்று சோதனை மூலம் கண்டறியப்பட்டது. நீரின் பிரிவு சம எண்ணிக்கையிலான \(H_3O^+\) மற்றும் \(OH^-\) ஐ உற்பத்தி செய்வதால், \(25^{\circ}C\) இல் \(OH^-\) இன் செறிவும் \(1 \times 10^{-7}\) க்கு சமம்.

    $$ K_w = [H_3O^+][OH^-] \quad (8.4) $$$$ K_w = (1 \times 10^{-7})(1 \times 10^{-7}) = 1 \times 10^{-14} $$

    எல்லா சமநிலை மாறிலிகளையும் போலவே, \(K_w\) ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் ஒரு மாறிலியாகும். நீரின் பிரிவு ஒரு வெப்பமுகி வினையாகும். வெப்பநிலை அதிகரிப்புடன், \(H_3O^+\) மற்றும் \(OH^-\) இன் செறிவும் அதிகரிக்கிறது, எனவே அயனிப் பெருக்கமும் அதிகரிக்கிறது.

    \(NaCl\) கரைசல் போன்ற நடுநிலை நீர்க்கரைசலில், \(H_3O^+\) இன் செறிவு எப்போதும் \(OH^-\) இன் செறிவுக்கு சமமாக இருக்கும், அதே நேரத்தில் ஒரு அமிலம் (அல்லது) காரமாக நடந்துகொள்ளக்கூடிய ஒரு பொருளின் நீர்க்கரைசலில், \(H_3O^+\) இன் செறிவு \([OH^-]\) க்கு சமமாக இருக்காது.

    வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில் \(K_w\) மதிப்புகள் பின்வரும் அட்டவணையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன.

    வெப்பநிலை (°C)\(K_w\)
    0\(1.14 \times 10^{-15}\)
    10\(2.95 \times 10^{-15}\)
    25\(1.00 \times 10^{-14}\)
    40\(2.71 \times 10^{-14}\)
    50\(5.30 \times 10^{-14}\)

    நீர்க்கரைசல் \(HCl\) ஐ ஒரு எடுத்துக்காட்டாகக் கருத்தில் கொண்டு இதைப் புரிந்துகொள்ளலாம். நீரின் தன்னியக்க அயனியாக்கத்துடன் கூடுதலாக, \(HCl\) இன் பிரிவு காரணமாக பின்வரும் சமநிலையும் இருக்க முடியும்.

    $$ HCl + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + Cl^- $$

    இந்த வழக்கில், நீரின் தன்னியக்க அயனியாக்கத்துடன் கூடுதலாக, \(HCl\) மூலக்கூறுகள் தண்ணீருக்கு ஒரு புரோட்டானை வழங்குவதன் மூலம் \(H_3O^+\) அயனியையும் உற்பத்தி செய்கின்றன, எனவே \([H_3O^+] > [OH^-]\). நீர்க்கரைசல் \(HCl\) கரைசல் அமிலத்தன்மை கொண்டது என்பதை இது குறிக்கிறது. இதேபோல், நீர்க்கரைசல் \(NH_3\), \(NaOH\) போன்ற காரக் கரைசலில்…. \([OH^-] > [H_3O^+]\).

    எடுத்துக்காட்டு 8.1

    \(2 \times 10^{-3} M\) \(H_3O^+\) அயனியைக் கொண்ட ஒரு பழச்சாற்றில் \(OH^-\) இன் செறிவைக் கணக்கிடுக. கரைசலின் தன்மையை அடையாளம் காண்க.

    கொடுக்கப்பட்டது \(H_3O^+ = 2 \times 10^{-3} M\)

    $$ K_w = [H_3O^+][OH^-] $$$$ \therefore [OH^-] = \frac{K_w}{[H_3O^+]} = \frac{1 \times 10^{-14}}{2 \times 10^{-3}} = 5 \times 10^{-12} M $$

    \(2 \times 10^{-3} > > 5 \times 10^{-12}\)

    அதாவது, \([H_3O^+] > > [OH^-]\), எனவே சாறு அமிலத்தன்மை கொண்டது.

    8.4 pH அளவுகோல்

    நாம் வழக்கமாக \(10^{-1}\) முதல் \(10^{-7} M\) வரையிலான செறிவு வரம்பில் அமிலம் / காரக் கரைசலைக் கையாளுகிறோம். இத்தகைய குறைந்த செறிவுகளின் வலிமையை வெளிப்படுத்த, சோரன்சென் pH அளவுகோல் என அறியப்படும் ஒரு மடக்கை அளவுகோலை அறிமுகப்படுத்தினார். pH என்ற சொல் பிரெஞ்சு வார்த்தையான Purissance de hydrogene என்பதிலிருந்து பெறப்பட்டது, இதற்கு ஹைட்ரஜனின் சக்தி என்று பொருள். ஒரு கரைசலின் pH என்பது கரைசலில் உள்ள ஹைட்ரோனியம் அயனிகளின் மோலார் செறிவின் படி 10 இன் எதிர்மறை மடக்கையாக வரையறுக்கப்படுகிறது.

    $$ pH = -\log_{10}[H_3O^+] \quad (8.5) $$

    அறியப்பட்ட pH உள்ள ஒரு கரைசலில் \(H_3O^+\) இன் செறிவை பின்வரும் கோவையைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்.

    $$ [H_3O^+] = 10^{-pH} \quad (\text{or}) \quad [H_3O^+] = \text{antilog}(-pH) \quad (8.6) $$

    இதேபோல், pOH ஐ பின்வருமாறு வரையறுக்கலாம்

    $$ pOH = -\log_{10}[OH^-] \quad (8.7) $$

    முன்பு விவாதித்தபடி, நடுநிலைக் கரைசல்களில், \([H_3O^+]\) மற்றும் \([OH^-]\) இன் செறிவு \(25^{\circ}C\) இல் \(1 \times 10^{-7} M\) க்கு சமம். ஒரு நடுநிலைக் கரைசலின் pH ஐ, இந்த \(H_3O^+\) செறிவை கோவை (8.5) இல் பதிலிடுவதன் மூலம் கணக்கிடலாம்.

    $$ pH = -\log_{10}[H_3O^+] = -\log_{10}10^{-7} = (-7)(-1)\log_{10}10 = +7(1) = 7 $$

    இதேபோல், கோவை (8.7) ஐப் பயன்படுத்தி ஒரு நடுநிலைக் கரைசலின் pOH ஐக் கணக்கிடலாம், அதுவும் 7 க்கு சமம்.

    கோவையில் (8.5) உள்ள எதிர்மறைக் குறியீடு, \([H_3O^+]\) இன் செறிவு அதிகரிக்கும்போது pH மதிப்பு குறைகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, \([H_3O^+]\) \(10^{-7}\) இலிருந்து \(10^{-5} M\) ஆக அதிகரித்தால், கரைசலின் pH மதிப்பு 7 இலிருந்து 5 ஆகக் குறைகிறது. அமிலக் கரைசலில், \([H_3O^+] > [OH^-]\), அதாவது \([H_3O^+] > 10^{-7}\) என்பதை நாம் அறிவோம். இதேபோல், காரக் கரைசலில் \([H_3O^+] < 10^{-7}\). எனவே, அமிலக் கரைசல் pH மதிப்பு 7 க்கும் குறைவாகவும், காரக் கரைசல் pH மதிப்பு 7 க்கும் அதிகமாகவும் இருக்க வேண்டும் என்று நாம் முடிவு செய்யலாம்.

    8.4.1 pH மற்றும் pOH இடையிலான தொடர்பு

    pH மற்றும் pOH க்கு இடையிலான தொடர்பை அவற்றின் பின்வரும் வரையறைகளைப் பயன்படுத்தி நிறுவலாம்

    $$ pH = -\log_{10}[H_3O^+], \quad pOH = -\log_{10}[OH^-] \quad (8.5) \& (8.7) $$

    சமன்பாடு (8.5) மற்றும் (8.7) ஐக் கூட்டுதல்

    $$ pH + pOH = -\log_{10}[H_3O^+] - \log_{10}[OH^-] $$$$ = -\left(\log_{10}[H_3O^+] + \log_{10}[OH^-]\right) $$$$ pH + pOH = -\log_{10}[H_3O^+][OH^-] \quad [\because \log a + \log b = \log ab] $$

    \([H_3O^+][OH^-] = K_w\) என்பதை நாம் அறிவோம்

    $$ \Rightarrow pH + pOH = -\log_{10} K_w $$$$ \Rightarrow pH + pOH = pK_w \quad [\because pK_w = -\log_{10} K_w] $$

    \(25^{\circ}C\) இல், நீரின் அயனிப் பெருக்கம், \(K_w = 1 \times 10^{-14}\)

    $$ pK_w = -\log_{10}10^{-14} = 14 \log_{10}10 = 14 $$$$ \therefore 25^{\circ}C \text{ இல்}, \quad pH + pOH = 14 $$

    படம் 8.1 pH அளவுகோல்

    எடுத்துக்காட்டு 8.2

    \(0.001 M\) \(HCl\) கரைசலின் pH ஐக் கணக்கிடுக

    $$ HCl \xrightarrow[H_2O]{0.001 M} H_3O^+ + Cl^- $$

    \(10^{-3} M\) \(HCl\) இலிருந்து வரும் \(H_3O^+\) உடன் ஒப்பிடும்போது, \(H_2O\) இன் தன்னியக்க அயனியாக்கத்திலிருந்து \(H_3O^+ (10^{-7} M)\) மிகக் குறைவு.

    எனவே \([H_3O^+] = 0.001 \ mol \ dm^{-3}\)

    $$ pH = -\log_{10}[H_3O^+] = -\log_{10}(0.001) = -\log_{10}(10^{-3}) = 3 $$

    குறிப்பு: அமிலம் அல்லது காரத்தின் செறிவு \(10^{-6} M\) க்கும் குறைவாக இருந்தால், நீரின் தன்னியக்க அயனியாக்கத்தால் உற்பத்தி செய்யப்படும் \(H_3O^+\) இன் செறிவைப் புறக்கணிக்க முடியாது, அத்தகைய சந்தர்ப்பங்களில்

    $$ [H_3O^+] = 10^{-7} (\text{தண்ணீரிலிருந்து}) + [H_3O^+] (\text{அமிலத்திலிருந்து}) $$

    இதேபோல், \([OH^-] = 10^{-7} M (\text{தண்ணீரிலிருந்து}) + [OH^-] (\text{காரத்திலிருந்து})\)

    எடுத்துக்காட்டு 8.3

    \(10^{-7} M\) \(HCl\) இன் pH ஐக் கணக்கிடுக

    \(H_2O\) இன் அயனியாக்கத்திலிருந்து \([H_3O^+]\) ஐ நாம் கருத்தில் கொள்ளவில்லை என்றால்

    பிறகு \([H_3O^+] = [HCl] = 10^{-7} M\)

    அதாவது, \(pH = 7\), இது ஒரு நடுநிலைக் கரைசலின் pH ஆகும். \(HCl\) கரைசல் அமிலத்தன்மை கொண்டது என்பதை நாம் அறிவோம், \(HCl\) இன் செறிவு எதுவாக இருந்தாலும், அதாவது pH மதிப்பு 7 க்கும் குறைவாக இருக்க வேண்டும். இந்த வழக்கில், அமிலத்தின் செறிவு மிகவும் குறைவாக உள்ளது \((10^{-7} M)\). எனவே, நீரின் தன்னியக்க அயனியாக்கத்தால் உருவாகும் \(H_3O^+ (10^{-7} M)\) ஐப் புறக்கணிக்க முடியாது.

    எனவே, இந்த வழக்கில் நாம் \(H_2O\) இன் அயனியாக்கத்திலிருந்து \([H_3O^+]\) ஐக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்

    $$ [H_3O^+] = 10^{-7} (\text{HCl இலிருந்து}) + 10^{-7} (\text{தண்ணீரிலிருந்து}) = 10^{-7}(1 + 1) = 2 \times 10^{-7} $$$$ pH = -\log_{10}[H_3O^+] = -\log_{10}(2 \times 10^{-7}) = -[\log 2 + \log 10^{-7}] $$$$ = -\log 2 - (-7) \log_{10}10 = 7 - \log 2 = 7 - 0.3010 = 6.6990 = 6.70 $$

    8.5 மென் அமிலங்களின் அயனியாக்கம்

    மென் அமிலங்கள் நீரில் பகுதியாகப் பிரிகின்றன மற்றும் பிரியாத அமிலத்திற்கும் அதன் பிரிந்த அயனிகளுக்கும் இடையில் ஒரு சமநிலை உள்ளது என்பதை நாம் ஏற்கனவே கற்றுள்ளோம்.

    ஒரு மென் ஒற்றை அமிலமான \(HA\) இன் நீரில் அயனியாக்கத்தைக் கருத்தில் கொள்வோம்.

    $$ HA + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + A^- $$

    வேதிச் சமநிலை விதியைப் பயன்படுத்தினால், சமநிலை மாறிலி \(K_c\) கோவையால் கொடுக்கப்படுகிறது

    $$ K_c = \frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA][H_2O]} \quad (8.9) $$

    வழக்கம் போல், சதுர அடைப்புக்குறிகள், தொடர்புடைய இனங்களின் செறிவுகளை லிட்டருக்கு மோல்களில் குறிக்கின்றன.

    நீர்த்த கரைசல்களில், நீர் அதிக அளவில் உள்ளது, எனவே, அதன் செறிவு மாறிலி \(K\) என எடுத்துக்கொள்ளப்படலாம். மேலும், \(H_3O^+\) என்பது ஹைட்ரஜன் அயனி நீரேற்றம் அடைந்துள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது, எளிமைக்காக இது \(H^+\) ஆல் மாற்றப்படலாம். மேற்கண்ட சமன்பாட்டை பின்னர் பின்வருமாறு எழுதலாம்,

    $$ K_c = \frac{[H^+][A^-]}{[HA] \times K} \quad (8.10) $$

    இரண்டு மாறிலிகளான \(K_c\) மற்றும் \(K\) இன் பெருக்கற்பலன் மற்றொரு மாறிலியைக் கொடுக்கிறது. அதை \(K_a\) என்க.

    $$ K_a = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]} \quad (8.11) $$

    \(K_a\) மாறிலி அமிலத்தின் பிரிவு மாறிலி என அழைக்கப்படுகிறது. மற்ற சமநிலை மாறிலிகளைப் போலவே, \(K_a\) வெப்பநிலையுடன் மட்டுமே மாறுபடும்.

    இதேபோல், ஒரு மென் காரத்திற்கு, பிரிவு மாறிலியை கீழே எழுதலாம்.

    $$ K_b = \frac{[B^+][OH^-]}{[BOH]} \quad (8.12) $$

    8.5.1 ஆஸ்ட்வால்டின் நீர்த்தல் விதி

    ஆஸ்ட்வால்டின் நீர்த்தல் விதி, மென் அமிலத்தின் பிரிவு மாறிலி \((K_a)\) ஐ அதன் பிரிவின் அளவு \((\alpha)\) மற்றும் செறிவு (c) உடன் தொடர்புபடுத்துகிறது. பிரிவின் அளவு \((\alpha)\) என்பது சமநிலையில் பிரியும் ஒரு பொருளின் மொத்த மோல்களின் எண்ணிக்கையின் பின்னமாகும்.

    ஒரு மென் அமிலமான \(HA\) க்கு,

    $$ \begin{array}{c|c|c|c} & HA & \rightleftharpoons & H^+ & + & A^- \\ \hline \text{ஆரம்பச் செறிவு} & c & & 0 & & 0 \\ \text{சமநிலையில் செறிவு} & c(1-\alpha) & & c\alpha & & c\alpha \end{array} $$

    சமநிலைச் செறிவை சமன்பாட்டில் (8.11) பதிலிடுதல்

    $$ K_a = \frac{(c\alpha)(c\alpha)}{c(1-\alpha)} = \frac{c\alpha^2}{(1-\alpha)} $$

    மென் அமிலங்களுக்கு, \(\alpha\) ஒன்றுடன் ஒப்பிடும்போது மிகச் சிறியது, அதாவது \(\alpha << 1\). எனவே, \((1-\alpha) \approx 1\)

    $$ K_a = c\alpha^2 $$$$ \alpha = \sqrt{\frac{K_a}{c}} \quad (8.15) $$

    இதேபோல், ஒரு மென் காரத்திற்கு,

    $$ K_b = c\alpha^2 \quad \text{மற்றும்} \quad \alpha = \sqrt{\frac{K_b}{c}} \quad (8.16) $$

    எனவே, சமன்பாடுகள் (8.15) மற்றும் (8.16) இலிருந்து, செறிவு c குறையும்போது, \(\alpha\) அதிகரிக்கிறது என்பது தெளிவாகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, 298 K இல் அசிட்டிக் அமிலத்திற்கு, \(K_a\) \(1.8 \times 10^{-5}\) ஆகும். \(1 \times 10^{-2} M\) அமிலத்திற்கு,

    $$ \alpha = \sqrt{\frac{1.8 \times 10^{-5}}{1 \times 10^{-2}}} = \sqrt{1.8 \times 10^{-3}} = \sqrt{18 \times 10^{-4}} = 4.24 \times 10^{-2} $$

    \(1 \times 10^{-4} M\) அமிலத்திற்கு, \(\alpha = \sqrt{\frac{1.8 \times 10^{-5}}{1 \times 10^{-4}}} = \sqrt{1.8 \times 10^{-1}} = \sqrt{18 \times 10^{-2}} = 0.424\)

    எனவே, நீர்த்தல் 100 மடங்கு அதிகரிக்கும்போது, (செறிவு \(1 \times 10^{-2} M\) இலிருந்து \(1 \times 10^{-4} M\) ஆகக் குறைகிறது), பிரிவு 10 மடங்கு அதிகரிக்கிறது. எனவே, நீர்த்தல் அதிகரிக்கும்போது, மென் மின்பகுளியின் பிரிவின் அளவும் அதிகரிக்கிறது என்று நாம் முடிவு செய்யலாம். இந்தக் கூற்று ஆஸ்ட்வால்டின் நீர்த்தல் விதி என அழைக்கப்படுகிறது. \(H^+ (H_3O^+)\) இன் செறிவை கீழே உள்ள \(K_a\) மதிப்பைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்.

    \([H^+] = \alpha c\)

    \(\therefore [H^+] = \left(\sqrt{\frac{K_a}{c}}\right) c = \sqrt{K_a c}\)

    இதேபோல், ஒரு மென் காரத்திற்கு

    \([OH^-] = \sqrt{K_b c}\)

    எடுத்துக்காட்டு 8.4

    \(0.10 M\) ஒரு மென் மின்பகுளியின் கரைசல் \(25^{\circ}C\) இல் \(1.20\%\) அளவிற்குப் பிரிகிறது எனக் கண்டறியப்பட்டுள்ளது. அமிலத்தின் பிரிவு மாறிலியைக் கண்டறிக.

    கொடுக்கப்பட்டது \(\alpha = 1.20\% = \frac{1.20}{100} = 1.2 \times 10^{-2}\)

    $$ K_a = \alpha^2 c = (1.2 \times 10^{-2})^2 (0.1) = 1.44 \times 10^{-4} \times 10^{-1} = 1.44 \times 10^{-5} $$

    எடுத்துக்காட்டு 8.5

    \(0.1 M\) அசிட்டிக் அமிலக் கரைசலின் pH ஐக் கணக்கிடுக. அசிட்டிக் அமிலத்தின் பிரிவு மாறிலி \(1.8 \times 10^{-5}\).

    $$ pH = -\log[H^+] $$

    மென் அமிலங்களுக்கு, \([H^+] = \sqrt{K_a \times c} = \sqrt{1.8 \times 10^{-5} \times 0.1} = 1.34 \times 10^{-3} M\)

    $$ pH = 3 - \log 1.34 = 3 - 0.1271 = 2.8729 \cong 2.87 $$

    உங்களை மதிப்பீடு செய்துகொள்ளுங்கள் - 7

    \(NH_4OH\) க்கான \(K_b\) \(1.8 \times 10^{-5}\) ஆகும். \(0.06 M\) அம்மோனியம் ஹைட்ராக்சைடுக் கரைசலின் அயனியாக்கத்தின் சதவீதத்தைக் கணக்கிடுக.

    8.6 பொது அயனி விளைவு

    ஒரு மென் அமிலத்தின் உப்பு, அந்த அமிலத்துடனேயே சேர்க்கப்படும்போது, மென் அமிலத்தின் பிரிவு மேலும் அடக்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, அசிட்டிக் அமிலக் கரைசலில் சோடியம் அசிடேட் சேர்ப்பது, ஏற்கனவே மெதுவாகப் பிரியும் அசிட்டிக் அமிலத்தின் பிரிவை அடக்குவதற்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த வழக்கில், \(CH_3COOH\) மற்றும் \(CH_3COONa\) ஆகியவை பொதுவான அயனியான \(CH_3COO^-\) ஐக் கொண்டுள்ளன.

    இது ஏன் நிகழ்கிறது என்பதை ஆராய்வோம். அசிட்டிக் அமிலம் ஒரு மென் அமிலமாகும். இது நீர்க்கரைசலில் முழுமையாகப் பிரிவதில்லை, எனவே பின்வரும் சமநிலை உள்ளது.

    $$ CH_3COOH(aq) \rightleftharpoons H^+ (aq) + CH_3COO^- (aq) $$

    இருப்பினும், சேர்க்கப்பட்ட உப்பான சோடியம் அசிடேட், முழுமையாகப் பிரிந்து \(Na^+\) மற்றும் \(CH_3COO^-\) அயனிகளை உற்பத்தி செய்கிறது.

    $$ CH_3COONa(aq) \rightarrow Na^+ (aq) + CH_3COO^- (aq) $$

    எனவே, \(CH_3COO^-\) இன் ஒட்டுமொத்த செறிவு அதிகரிக்கிறது, மேலும் அமிலப் பிரிவு சமநிலை சீர்குலைகிறது. சமநிலையில் உள்ள ஒரு அமைப்புக்கு ஒரு தகைவு கொடுக்கப்படும்போது, அந்தத் தகைவால் ஏற்படும் விளைவை நடுநிலையாக்கும் வகையில் அமைப்பு தன்னைச் சரிசெய்துகொள்கிறது என்பதை லு சாட்லியரின் கொள்கையிலிருந்து நாம் அறிவோம். எனவே, சமநிலையைப் பராமரிப்பதற்காக, அதிகப்படியான \(CH_3COO^-\) அயனிகள் \(H^+\) அயனிகளுடன் இணைந்து அதிக அளவில் அயனியாக்கப்படாத \(CH_3COOH\) ஐ உற்பத்தி செய்கின்றன, அதாவது, சமநிலை இடது பக்கம் நகரும். வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், \(CH_3COOH\) இன் பிரிவு அடக்கப்படுகிறது. எனவே, ஒரு மென் மின்பகுளியுடன் (CH_3COOH) பொதுவான அயனியைக் கொண்ட ஒரு உப்பின் (CH_3COONa) முன்னிலையில், மென் மின்பகுளியின் பிரிவு அடக்கப்படுகிறது. இது பொது அயனி விளைவு என அழைக்கப்படுகிறது.

    8.7 இடையகக் கரைசல்

    உயிரணு அமில-கார வினைகளைப் பொருட்படுத்தாமல், நமது இரத்தம் ஒரு நிலையான pH ஐப் பராமரிக்கிறது என்பது உங்களுக்குத் தெரியுமா? இத்தகைய வினைகளில் ஒரு நிலையான ஹைட்ரோனியம் அயனிச் செறிவைப் பராமரிக்க முடியுமா? ஆம், இடையக விளைவு காரணமாக இது சாத்தியமாகும்.

    இடையகம் என்பது ஒரு மென் அமிலம் மற்றும் அதன் இணை காரம் (அல்லது) ஒரு மென் காரம் மற்றும் அதன் இணை அமிலத்தின் கலவையைக் கொண்ட ஒரு கரைசலாகும். இந்த இடையகக் கரைசல், சிறிய அளவிலான அமிலங்களை (அல்லது) காரங்களைச் சேர்த்த பிறகும், அதன் pH இல் கடுமையான மாற்றங்களை எதிர்க்கிறது, மேலும் இந்தத் திறன் இடையக விளைவு என அழைக்கப்படுகிறது. கார்போனிக் அமிலம் \((H_2CO_3)\) மற்றும் அதன் இணை காரமான \(HCO_3^-\) ஆகியவற்றைக் கொண்ட இடையகம் நமது இரத்தத்தில் உள்ளது. இடையகக் கரைசல்களில் இரண்டு வகைகள் உள்ளன.

    1. அமில இடையகக் கரைசல்: ஒரு மென் அமிலம் மற்றும் அதன் உப்பைக் கொண்ட கரைசல். எடுத்துக்காட்டு: அசிட்டிக் அமிலம் மற்றும் சோடியம் அசிடேட் கொண்ட கரைசல்
    2. கார இடையகக் கரைசல்: ஒரு மென் காரம் மற்றும் அதன் உப்பைக் கொண்ட கரைசல். எடுத்துக்காட்டு: \(NH_4OH\) மற்றும் \(NH_4Cl\) கொண்ட கரைசல்

    8.7.1 இடையக விளைவு

    ஒரு அமிலம் (அல்லது) காரத்தைச் சேர்த்த பிறகு அதன் pH இல் ஏற்படும் மாற்றங்களை எதிர்க்க, இடையகக் கரைசல் அமில மற்றும் காரக் கூறுகள் இரண்டையும் கொண்டிருக்க வேண்டும், இதனால் சேர்க்கப்பட்ட அமிலத்தின் (அல்லது) காரத்தின் விளைவை நடுநிலையாக்க முடியும், அதே நேரத்தில், இந்த கூறுகள் ஒன்றையொன்று நுகரக்கூடாது.

    \(CH_3COOH\) மற்றும் \(CH_3COONa\) கொண்ட ஒரு கரைசலில் உள்ள இடையக விளைவை விளக்குவோம். இடையகக் கூறுகளின் பிரிவு பின்வருமாறு நிகழ்கிறது.

    $$ CH_3COOH(aq) \rightleftharpoons CH_3COO^- (aq) + H_3O^+ (aq) $$$$ CH_3COONa(s) \xrightarrow{H_2O(l)} CH_3COO^- (aq) + Na^+ (aq) $$

    இந்தக் கலவையில் ஒரு அமிலம் சேர்க்கப்பட்டால், அது இணை காரமான \(CH_3COO^-\) ஆல் நுகரப்பட்டுப் பிரியாத மென் அமிலத்தை உருவாக்கும், அதாவது, \(H^+\) இன் செறிவு அதிகரிப்பது pH ஐ கணிசமாகக் குறைக்காது.

    $$ CH_3COO^- (aq) + H^+ (aq) \longrightarrow CH_3COOH(aq) $$

    ஒரு காரம் சேர்க்கப்பட்டால், அது \(H_3O^+\) ஆல் நடுநிலையாக்கப்படும், மேலும் அசிட்டிக் அமிலம் சமநிலையைப் பராமரிக்கப் பிரிகிறது. எனவே pH கணிசமாக மாற்றப்படுவதில்லை.

    $$ OH^- (aq) + H_3O^+ (aq) \longrightarrow H_2O(l) $$$$ CH_3COOH(aq) \xrightarrow{H_2O(l)} CH_3COO^- (aq) + H_3O^+ (aq) $$

    மாற்றாக, நாம் இவ்வாறும் எழுதலாம்

    $$ OH^- (aq) + CH_3COOH(aq) \longrightarrow CH_3COO^- (aq) + H_2O(l) $$

    இந்த நடுநிலையாக்கல் வினைகள், பொது அயனி விளைவில் நாம் ஏற்கனவே விவாதித்த அந்த வினைகளைப் போலவே உள்ளன.

    \(0.8 M\) அசிட்டிக் அமிலம் மற்றும் \(0.8 M\) சோடியம் அசிடேட் கொண்ட ஒரு இடையகக் கரைசலின் pH ஐக் கணக்கிடுவோம். அசிட்டிக் அமிலத்தின் பிரிவு மாறிலி \(1.8 \times 10^{-5}\).

    $$ CH_3COOH(aq) \xrightarrow[H_2O]{0.8 - \alpha} CH_3COO^- (aq) + H^+ (aq) $$$$ CH_3COONa(aq) \xrightarrow[H_2O]{0.8} CH_3COO^- (aq) + Na^+ (aq) $$

    \(CH_3COOH\) க்கான பிரிவு மாறிலி பின்வருமாறு கொடுக்கப்படுகிறது

    $$ K_a = \frac{[CH_3COO^-][H^+]}{[CH_3COOH]} $$$$ [H^+] = K_a \frac{[CH_3COOH]}{[CH_3COO^-]} $$

    மேற்கண்ட கோவை, \(H^+\) இன் செறிவு \(\frac{[CH_3COOH]}{[CH_3COO^-]}\) க்கு நேர்விகிதத்தில் உள்ளது என்பதைக் காட்டுகிறது.

    \(CH_3COOH\) இன் பிரிவின் அளவு \(\alpha\) என்க, பிறகு,

    \([CH_3COOH] = 0.8 - \alpha\) மற்றும் \([CH_3COO^-] = \alpha + 0.8\)

    $$ \therefore [H^+] = K_a \frac{(0.8 - \alpha)}{(0.8 + \alpha)} $$

    \(\alpha\) 0.8 உடன் ஒப்பிடும்போது மிகச் சிறியது, \(\therefore 0.8 - \alpha = 0.8\) மற்றும் \(0.8 + \alpha = 0.8\)

    $$ [H^+] = \frac{K_a(0.8)}{(0.8)} \Rightarrow [H^+] = K_a $$

    \(CH_3COOH\) க்கான \(K_a\) \(1.8 \times 10^{-5}\) எனக் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது

    $$ \therefore [H^+] = 1.8 \times 10^{-5} $$$$ pH = -\log (1.8 \times 10^{-5}) = 5 - \log 1.8 = 5 - 0.26 = 4.74 $$

    1 லிட்டர் இடையகத்தில் \(0.01\) mol \(NaOH\) சேர்த்த பிறகு pH இன் கணக்கீடு.

    \(NaOH\) சேர்ப்பதால் ஏற்படும் கனஅளவு மாற்றம் புறக்கணிக்கத்தக்கது எனக் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. \([OH^-] = 0.01 M\)

    \(OH^-\) இன் நுகர்வு பின்வரும் சமன்பாடுகளால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது.

    \(CH_3COOH\) ஆனது \(OH^-\) உடன் வினைபுரிந்து \(CH_3COO^-\) ஐ உருவாக்குகிறது

    $$ CH_3COOH + OH^- \rightarrow CH_3COO^- + H_2O $$

    \(CH_3COOH\) இன் செறிவு \(0.01 M\) குறைகிறது, மற்றும் \(CH_3COO^-\) இன் செறிவு \(0.01 M\) அதிகரிக்கிறது. எனவே \(NaOH\) சேர்த்த பிறகு,

    \([CH_3COOH] = 0.8 - 0.01 = 0.79 M\) மற்றும் \([CH_3COO^-] = 0.8 + 0.01 = 0.81 M\)

    \(0.79 - \alpha = 0.79\) மற்றும் \(0.81 + \alpha = 0.81\)

    $$ \therefore [H^+] = (1.8 \times 10^{-5}) \times \frac{0.79}{0.81} = 1.76 \times 10^{-5} $$$$ \therefore pH = -\log (1.76 \times 10^{-5}) = 5 - \log 1.76 = 5 - 0.25 = 4.75 $$

    ஒரு வலிமையான காரத்தை (\(0.01 M\) \(NaOH\)) சேர்ப்பது pH ஐ சிறிதளவு மட்டுமே அதிகரித்தது, அதாவது 4.74 இலிருந்து 4.75 ஆக. எனவே, இடையக விளைவு சரிபார்க்கப்பட்டது.

    உங்களை மதிப்பீடு செய்துகொள்ளுங்கள் - 8

    a) சமமோலார் அம்மோனியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் அம்மோனியம் குளோரைடு கொண்ட ஒரு கார இடையகத்தில் இடையக விளைவை விளக்குக.

    b) \(0.4 M\) \(CH_3COOH\) மற்றும் \(0.4 M\) \(CH_3COONa\) கொண்ட ஒரு இடையகக் கரைசலின் pH ஐக் கணக்கிடுக. மேற்கண்ட இடையகக் கரைசலின் \(500 ml\) க்கு \(0.01 mol\) \(HCl\) சேர்த்த பிறகு pH இல் ஏற்படும் மாற்றம் என்ன? \(HCl\) சேர்ப்பது கனஅளவில் புறக்கணிக்கத்தக்க மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது எனக் கொள்க. கொடுக்கப்பட்டது: \(K_a = 1.8 \times 10^{-5}\).

    8.7.2 இடையகத் திறன் மற்றும் இடையகச் சுட்டெண்

    ஒரு கரைசலின் இடையகத் திறனை இடையகக் கொள்ளளவின் அடிப்படையில் அளவிடலாம். வான்ஸ்லைக், இடையகக் கொள்ளளவின் அளவுகோலான இடையகச் சுட்டெண் \(\beta\) எனும் ஒரு அளவை அறிமுகப்படுத்தினார். இது, 1 லிட்டர் இடையகக் கரைசலின் pH ஐ ஒன்று மாற்றுவதற்குத் தேவையான அமிலம் அல்லது காரத்தின் கிராம் சமான அளவுகளின் எண்ணிக்கை என வரையறுக்கப்படுகிறது.

    $$ \beta = \frac{dB}{d(pH)} \quad (8.19) $$

    இங்கு,

    \(dB =\) ஒரு லிட்டர் இடையகக் கரைசலில் சேர்க்கப்பட்ட அமிலம் / காரத்தின் கிராம் சமானங்களின் எண்ணிக்கை.

    \(d(pH) =\) அமிலம் / காரத்தைச் சேர்த்த பிறகு pH இல் ஏற்படும் மாற்றம்.

    8.7.3 ஹென்டர்சன் - ஹாசல்பால்ச் சமன்பாடு

    ஒரு அமில இடையகக் கரைசலில் உள்ள ஹைட்ரோனியம் அயனியின் செறிவு, கரைசலில் உள்ள மென் அமிலத்தின் செறிவுக்கும் அதன் இணை காரத்தின் செறிவிற்கும் இடையிலான விகிதத்தைப் பொறுத்தது என்பதை நாம் ஏற்கனவே கற்றுள்ளோம், அதாவது,

    $$ [H_3O^+] = K_a \frac{[அமிலம்]_{சமநிலை}}{[காரம்]_{சமநிலை}} \quad (8.20) $$

    மென் அமிலத்தின் பிரிவின் அளவு மிகச் சிறியதாக இருப்பதால், அதன் சமநிலைச் செறிவு கிட்டத்தட்ட அதன் ஆரம்பச் செறிவுக்குச் சமமாக இருக்கும். இதேபோல், உப்பு ஒரு வலிமையான மின்பகுளியாக இருப்பதால், காரத்தின் (இணை காரம்) செறிவு உப்பின் செறிவுக்குச் சமமாக இருக்கும்.

    $$ [H_3O^+] = K_a \frac{[அமிலம்]}{[உப்பு]} $$

    இருபுறமும் மடக்கை எடுத்துக்கொள்க

    $$ \log[H_3O^+] = \log K_a + \log \frac{[அமிலம்]}{[உப்பு]} $$$$ -\log[H_3O^+] = -\log K_a - \log \frac{[அமிலம்]}{[உப்பு]} $$$$ pH = pK_a - \log \frac{[அமிலம்]}{[உப்பு]} $$$$ pH = pK_a + \log \frac{[உப்பு]}{[அமிலம்]} \quad (8.21) $$

    சமன்பாடு (8.21) ஹென்டர்சன் - ஹாசல்பால்ச் சமன்பாடு என அழைக்கப்படுகிறது.

    இதேபோல் ஒரு கார இடையகத்திற்கு,

    $$ pOH = pK_b + \log \frac{[உப்பு]}{[காரம்]} \quad (8.22) $$

    எடுத்துக்காட்டு 8.6

    லிட்டருக்கு \(0.20\) மோல் சோடியம் அசிடேட் மற்றும் லிட்டருக்கு \(0.18\) மோல் அசிட்டிக் அமிலம் கொண்ட ஒரு இடையகக் கரைசலின் pH ஐக் கண்டறிக. அசிட்டிக் அமிலத்திற்கான \(K_a\) \(1.8 \times 10^{-5}\).

    $$ pH = pK_a + \log \frac{[உப்பு]}{[அமிலம்]} $$

    \(K_a = 1.8 \times 10^{-5}\) எனக் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது

    $$ \therefore pK_a = -\log(1.8 \times 10^{-5}) = 5 - \log 1.8 = 5 - 0.26 = 4.74 $$$$ \therefore pH = 4.74 + \log \frac{0.20}{0.18} = 4.74 + \log \frac{10}{9} = 4.74 + \log 10 - \log 9 $$$$ = 4.74 + 1 - 0.95 = 5.74 - 0.95 = 4.79 $$

    எடுத்துக்காட்டு 8.7

    \(6 g\) அசிட்டிக் அமிலத்தையும் \(8.2 g\) சோடியம் அசிடேட்டையும் தண்ணீரில் கரைத்து கனஅளவை \(500 ml\) ஆக்குவதன் மூலம் தயாரிக்கப்பட்ட இடையகக் கரைசலின் pH என்ன? (கொடுக்கப்பட்டது: அசிட்டிக் அமிலத்திற்கான \(K_a\) \(1.8 \times 10^{-5}\))

    ஹென்டர்சன் - ஹாசல்பால்ச் சமன்பாட்டின் படி,

    $$ pH = pK_a + \log \frac{[உப்பு]}{[அமிலம்]} $$

    \(pK_a = -\log K_a = -\log (1.8 \times 10^{-5}) = 4.74\) (முந்தைய எடுத்துக்காட்டைப் பார்க்கவும்)

    $$ [உப்பு] = \frac{\text{சோடியம் அசிடேட்டின் மோல்களின் எண்ணிக்கை}}{\text{கரைசலின் கனஅளவு (லிட்டர்)}} $$

    சோடியம் அசிடேட்டின் மோல்களின் எண்ணிக்கை \(= \frac{\text{சோடியம் அசிடேட்டின் நிறை}}{\text{சோடியம் அசிடேட்டின் மோலார் நிறை}} = \frac{8.2}{82} = 0.1\)

    $$ \therefore [உப்பு] = \frac{0.1 \text{ மோல்}}{\frac{1}{2} \text{ லிட்டர்}} = 0.2 M $$$$ [அமிலம்] = \frac{\frac{CH_3COOH \text{ இன் மோலார் நிறை}}{\text{கரைசலின் கனஅளவு (லிட்டர்)}}}{\frac{1}{2}} = \frac{\left(\frac{6}{60}\right)}{\frac{1}{2}} = 0.2 M $$$$ \therefore pH = 4.74 + \log \frac{(0.2)}{(0.2)} = 4.74 + \log 1 = 4.74 + 0 = 4.74 $$

    உங்களை மதிப்பீடு செய்துகொள்ளுங்கள் - 9

    a) pH 9 உடைய ஒரு இடையகக் கரைசலை எவ்வாறு தயாரிக்கலாம். உங்களுக்கு \(0.1 M\) \(NH_4OH\) கரைசல் மற்றும் அம்மோனியம் குளோரைடு படிகங்கள் வழங்கப்பட்டுள்ளன. (கொடுக்கப்பட்டது: \(25^{\circ}C\) இல் \(NH_4OH\) க்கான \(pK_b\) 4.7 ஆகும்.)

    b) \(100 ml\) இன் \(0.8 M\) ஃபார்மிக் அமிலத்துடன் கலந்து pH 4.0 இடையகக் கரைசலைத் தயாரிக்க, எவ்வளவு கனஅளவு \(0.6 M\) சோடியம் ஃபார்மேட் கரைசல் தேவைப்படுகிறது? (கொடுக்கப்பட்டது: ஃபார்மிக் அமிலத்திற்கான \(pK_a\) 3.75.)

    8.8 உப்பு நீராற்பகுப்பு

    ஒரு அமிலம் ஒரு காரத்துடன் வினைபுரியும் போது, உப்பு மற்றும் நீர் உருவாகின்றன, மேலும் இந்த வினை நடுநிலையாக்கல் என அழைக்கப்படுகிறது. உப்புகள் நீர்க்கரைசல்களில் முழுமையாகப் பிரிந்து அவற்றின் தொகுதி அயனிகளைக் கொடுக்கின்றன. அவ்வாறு உற்பத்தி செய்யப்படும் அயனிகள் நீரில் நீரேற்றம் அடைகின்றன. சில சந்தர்ப்பங்களில், நேர்மின் அயனி, எதிர்மின் அயனி அல்லது இரண்டும் தண்ணீருடன் வினைபுரிகின்றன, மேலும் இந்த வினை உப்பு நீராற்பகுப்பு என அழைக்கப்படுகிறது. எனவே, உப்பு நீராற்பகுப்பு என்பது நடுநிலையாக்கல் வினையின் எதிர்மறையாகும்.

    8.8.1 வலிமையான அமிலம் மற்றும் வலிமையான காரத்தின் உப்புகள்

    \(NaOH\) மற்றும் நைட்ரிக் அமிலத்திற்கு இடையிலான வினையைக் கருத்தில் கொண்டு, சோடியம் நைட்ரேட் மற்றும் தண்ணீரைக் கொடுக்கிறோம்.

    $$ NaOH(aq) + HNO_3(aq) \rightarrow NaNO_3(aq) + H_2O(l) $$

    \(NaNO_3\) உப்பு நீரில் முழுமையாகப் பிரிந்து \(Na^+\) மற்றும் \(NO_3^-\) அயனிகளை உற்பத்தி செய்கிறது.

    $$ NaNO_3(aq) \rightarrow Na^+ (aq) + NO_3^- (aq) $$

    நீர் சிறிய அளவிற்குப் பிரிகிறது

    $$ H_2O(l) \rightleftharpoons H^+ (aq) + OH^- (aq) $$

    \([H^+] = [OH^-]\) என்பதால், நீர் நடுநிலையானது.

    \(NO_3^-\) அயனி, வலிமையான அமிலமான \(HNO_3\) இன் இணை காரமாகும், எனவே அது \(H^+\) உடன் வினைபுரியும் போக்கு இல்லை.

    இதேபோல், \(Na^+\) என்பது வலிமையான காரமான \(NaOH\) இன் இணை அமிலமாகும், மேலும் அது \(OH^-\) உடன் வினைபுரியும் போக்கு இல்லை.

    அதாவது, எந்த நீராற்பகுப்பும் இல்லை என்று பொருள். இதுபோன்ற சந்தர்ப்பங்களில் \([H^+] = [OH^-]\), pH பராமரிக்கப்படுகிறது, எனவே, கரைசல் நடுநிலையானது.

    8.8.2 வலிமையான காரம் மற்றும் மென் அமிலத்தின் உப்பின் நீராற்பகுப்பு (எதிர்மின் அயனி நீராற்பகுப்பு)

    சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் அசிட்டிக் அமிலத்திற்கு இடையிலான வினைகளைக் கருத்தில் கொண்டு, சோடியம் அசிடேட் மற்றும் தண்ணீரைக் கொடுக்கிறோம்.

    $$ NaOH(aq) + CH_3COOH(aq) \rightleftharpoons CH_3COONa(aq) + H_2O(l) $$

    நீர்க்கரைசலில், \(CH_3COONa\) முழுமையாகப் பிரிகிறது

    $$ CH_3COONa(aq) \longrightarrow CH_3COO^- (aq) + Na^+ (aq) $$

    \(CH_3COO^-\) என்பது மென் அமிலமான \(CH_3COOH\) இன் இணை காரமாகும், மேலும் இது தண்ணீரிலிருந்து \(H^+\) உடன் வினைபுரிந்து அயனியாக்கப்படாத அமிலத்தை உற்பத்தி செய்யும் போக்கைக் கொண்டுள்ளது.

    \(Na^+\) ஆனது \(OH^-\) உடன் வினைபுரியும் அத்தகைய போக்கு இல்லை.

    $$ CH_3COO^- (aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons CH_3COOH (aq) + OH^- (aq) $$

    எனவே \([OH^-] > [H^+]\), இதுபோன்ற சந்தர்ப்பங்களில், கரைசல் நீராற்பகுப்பு காரணமாக காரத்தன்மை கொண்டது மற்றும் pH 7 ஐ விட அதிகமாகும்.

    நீராற்பகுப்பு வினைக்கான சமநிலை மாறிலி (நீராற்பகுப்பு மாறிலி) மற்றும் அமிலத்தின் பிரிவு மாறிலி ஆகியவற்றுக்கு இடையே ஒரு தொடர்பைக் கண்டறிவோம்.

    $$ K_h = \frac{[CH_3COOH][OH^-]}{[CH_3COO^-]} \quad ...(1) $$$$ CH_3COOH (aq) \rightleftharpoons CH_3COO^- (aq) + H^+ (aq) $$$$ K_a = \frac{[CH_3COO^-][H^+]}{[CH_3COOH]} \quad ...(2) $$

    (1) \(\times\) (2) \(\Rightarrow K_h \times K_a = [H^+][OH^-]\)

    \([H^+][OH^-] = K_w\) என்பதை நாம் அறிவோம்

    $$ K_h \times K_a = K_w $$

    ஆஸ்ட்வால்டின் நீர்த்தல் விதியின் விஷயத்தில் உள்ளதைப் போல, சமநிலைக்கான நீராற்பகுப்பின் அளவு (h) மற்றும் உப்பின் செறிவு (C) அடிப்படையில் \(K_h\) மதிப்பைப் பெறலாம். \(K_h = h^2 C\) மற்றும் \([OH^-] = \sqrt{K_h C}\)

    அமிலத்தின் \(K_a\) மற்றும் மின்பகுளியின் செறிவு ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் உப்பு கரைசலின் pH.

    $$ pH + pOH = 14 $$$$ pH = 14 - pOH = 14 - \{-\log[OH^-]\} = 14 + \log[OH^-] $$$$ pH = 14 + \log \sqrt{K_h C} = 14 + \frac{1}{2} \log K_h C $$$$ pH = 14 + \frac{1}{2} \log \frac{K_w}{K_a} C = 14 + \frac{1}{2} \log K_w + \frac{1}{2} \log C - \frac{1}{2} \log K_a $$$$ pH = 14 - 7 + \frac{1}{2} \log C + \frac{1}{2} pK_a $$$$ pH = 7 + \frac{1}{2} pK_a + \frac{1}{2} \log C $$

    8.8.3 வலிமையான அமிலம் மற்றும் மென் காரத்தின் உப்பின் நீராற்பகுப்பு (நேர்மின் அயனி நீராற்பகுப்பு)

    வலிமையான அமிலமான \(HCl\) மற்றும் மென் காரமான \(NH_4OH\) ஆகியவற்றுக்கு இடையிலான வினைகளைக் கருத்தில் கொண்டு, ஒரு உப்பான \(NH_4Cl\) மற்றும் தண்ணீரை உருவாக்குகிறோம்.

    $$ HCl (aq) + NH_4OH (aq) \rightarrow NH_4Cl (aq) + H_2O(l) $$$$ NH_4Cl (aq) \rightarrow NH_4^+ (aq) + Cl^- (aq) $$

    \(NH_4^+\) என்பது மென் காரமான \(NH_4OH\) இன் வலிமையான இணை அமிலமாகும், மேலும் இது தண்ணீரிலிருந்து \(OH^-\) உடன் வினைபுரிந்து அயனியாக்கப்படாத \(NH_4OH\) ஐ உற்பத்தி செய்யும் போக்கைக் கொண்டுள்ளது, கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது.

    $$ NH_4^+ (aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons NH_4OH (aq) + H^+ (aq) $$

    \(Cl^-\) ஆல் காட்டப்படும் அத்தகைய போக்கு இல்லை, எனவே \([H^+] > [OH^-]\); கரைசல் அமிலத்தன்மை கொண்டது மற்றும் pH 7 ஐ விட குறைவாகும்.

    வலிமையான காரம் மற்றும் மென் அமிலத்தின் உப்பு நீராற்பகுப்பில் விவாதித்தது போல. இந்த வழக்கிலும், \(K_h\) மற்றும் \(K_b\) க்கு இடையே ஒரு தொடர்பை ஏற்படுத்தலாம்.

    $$ K_h \cdot K_b = K_w $$

    நீராற்பகுப்பின் அளவு (h) மற்றும் உப்பின் செறிவு (C) ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் \(K_h\) மதிப்பைக் கணக்கிடுவோம்.

    $$ K_h = h^2 C \quad \text{மற்றும்} \quad [H^+] = \sqrt{K_h C} $$$$ [H^+] = \sqrt{\frac{K_w}{K_b} C} $$$$ pH = -\log [H^+] = -\log \left(\frac{K_w C}{K_b}\right)^{\frac{1}{2}} = -\frac{1}{2} \log K_w - \frac{1}{2} \log C + \frac{1}{2} \log K_b $$$$ pH = 7 - \frac{1}{2} pK_b - \frac{1}{2} \log C $$

    8.8.4 மென் அமிலம் மற்றும் மென் காரத்தின் உப்பின் நீராற்பகுப்பு (எதிர்மின் அயனி & நேர்மின் அயனி நீராற்பகுப்பு)

    அம்மோனியம் அசிடேட்டின் நீராற்பகுப்பைக் கருத்தில் கொள்வோம்.

    $$ CH_3COONH_4(aq) \rightarrow CH_3COO^- (aq) + NH_4^+ (aq) $$

    இந்த வழக்கில், நேர்மின் அயனி \((NH_4^+)\) மற்றும் எதிர்மின் அயனி \((CH_3COO^-)\) இரண்டும் தண்ணீருடன் வினைபுரியும் போக்கைக் கொண்டுள்ளன.

    $$ CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^- $$$$ NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_4OH + H^+ $$

    கரைசலின் தன்மை அமிலத்தின் (அல்லது) காரத்தின் வலிமையைப் பொறுத்தது, அதாவது \(K_a > K_b\) எனில்; கரைசல் அமிலத்தன்மை கொண்டது மற்றும் \(pH < 7\), \(K_a < K_b\) எனில்; கரைசல் காரத்தன்மை கொண்டது மற்றும் \(pH > 7\), \(K_a = K_b\) எனில்; கரைசல் நடுநிலையானது.

    பிரிவு மாறிலிக்கும் \((K_a, K_b)\) நீராற்பகுப்பு மாறிலிக்கும் இடையிலான தொடர்பு பின்வரும் கோவையால் கொடுக்கப்படுகிறது.

    $$ K_a \cdot K_b \cdot K_h = K_w $$

    கரைசலின் pH

    கரைசலின் pH ஐ பின்வரும் கோவையைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்,

    $$ pH = 7 + \frac{1}{2} pK_a - \frac{1}{2} pK_b $$

    எடுத்துக்காட்டு 8.8

    \(0.1 M\) \(CH_3COONa\) கரைசலின் i) நீராற்பகுப்பின் அளவு, ii) நீராற்பகுப்பு மாறிலி மற்றும் iii) pH ஆகியவற்றைக் கணக்கிடுக (\(CH_3COOH\) க்கான \(pK_a\) 4.74).

    தீர்வு: (a) \(CH_3COONa\) என்பது மென் அமிலம் \((CH_3COOH)\) மற்றும் வலிமையான காரத்தின் (\(NaOH\)) உப்பாகும். எனவே, கரைசல் நீராற்பகுப்பு காரணமாக காரத்தன்மை கொண்டது.

    $$ CH_3COO^- (aq) + H_2O(aq) \rightleftharpoons CH_3COOH(aq) + OH^- (aq) $$$$ h = \sqrt{\frac{K_w}{K_a \times C}} $$

    \(pK_a = 4.74\) எனக் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது

    \(pK_a = -\log K_a\)

    அதாவது, \(K_a = \text{antilog of } (-pK_a) = \text{antilog of } (-4.74) = \text{antilog of } (-5 + 0.26) = 10^{-5} \times 1.8\) [antilog of 0.26 = 1.82 = 1.8]

    $$ K_h = \frac{K_w}{K_a} = \frac{1 \times 10^{-14}}{1.8 \times 10^{-5}} = 5.56 \times 10^{-10} $$$$ h = \sqrt{\frac{10^{-14}}{1.8 \times 10^{-5} \times 0.1}} = \sqrt{\frac{10^{-14}}{1.8 \times 10^{-6}}} = \sqrt{5.56 \times 10^{-9}} = 7.46 \times 10^{-5} $$$$ pOH = -\log \sqrt{K_h C} = -\log \sqrt{5.56 \times 10^{-10} \times 0.1} = -\log \sqrt{5.56 \times 10^{-11}} $$$$ = -\log \sqrt{55.6 \times 10^{-12}} = -\log 7.46 \times 10^{-6} = 6 - \log 7.46 = 6 - 0.87 = 5.13 $$$$ pH = 14 - pOH = 14 - 5.13 = 8.87 $$

    உங்களை மதிப்பீடு செய்துகொள்ளுங்கள் - 10

    \(0.05 M\) சோடியம் கார்பனேட் கரைசலின் i) நீராற்பகுப்பு மாறிலி, ii) நீராற்பகுப்பின் அளவு மற்றும் iii) pH ஆகியவற்றைக் கணக்கிடுக (\(HCO_3^-\) க்கான \(pK_a\) 10.26).

    8.9 கரைதிறன் பெருக்கம்

    கனிமத் தரப் பகுப்பாய்வில் பல வீழ்படிவு வினைகளை நாம் சந்தித்துள்ளோம். எடுத்துக்காட்டாக, நீரில் சிறிதளவில் கரையக்கூடிய \(PbCl_2\) ஆக, \(Pb^{2+}\) அயனிகளை வீழ்படிவாக்க நீர்த்த \(HCl\) பயன்படுத்தப்படுகிறது. காலப்போக்கில் \(Ca^{2+}\) (கால்சியம் ஆக்சலேட்டாக, போன்றவை) வீழ்படிவு காரணமாக சிறுநீரகக் கற்கள் உருவாகின்றன. வீழ்படிவைப் புரிந்துகொள்ள, கரையாத உப்பிற்கும் கரைசலில் உள்ள அதன் தொகுதி அயனிகளுக்கும் இடையில் இருக்கும் கரைதிறன் சமநிலையைக் கருத்தில் கொள்வோம்.

    ஒரு பொதுவான உப்பான \(X_m Y_n\) க்கு

    $$ X_m Y_n (s) \xrightarrow{H_2O} m X^{n+} (aq) + n Y^{m-} (aq) $$

    மேற்கண்டவற்றிற்கான சமநிலை மாறிலி

    $$ K = \frac{[X^{n+}]^m [Y^{m-}]^n}{[X_m Y_n]} $$

    கரைதிறன் சமநிலைகளில், சமநிலை மாறிலி கரைதிறன் பெருக்க மாறிலி (அல்லது) கரைதிறன் பெருக்கம் என குறிப்பிடப்படுகிறது.

    இத்தகைய சமபடிகச் சமநிலைகளில், திடப்பொருளின் செறிவு ஒரு மாறிலியாகும், மேலும் இது மேற்கண்ட கோவையில் விடுக்கப்படுகிறது.

    $$ K_{sp} = [X^{n+}]^m [Y^{m-}]^n $$

    ஒரு சேர்மத்தின் கரைதிறன் பெருக்கம் என்பது, ஒரு சமச்சீர் சமநிலைச் சமன்பாட்டில், தொகுதி அயனிகளின் மோலார் செறிவின் பெருக்கற்பலனாக வரையறுக்கப்படுகிறது, ஒவ்வொன்றும் அதன் வேதிவிகிதக் கெழுவின் அடுக்கிற்கு உயர்த்தப்படுகிறது.

    தொகுதி அயனிகளைக் கொண்ட கரைசல் கலக்கப்படும்போது, ஒரு அயனிச் சேர்மம் வீழ்படியுமா என்பதைத் தீர்மானிக்க கரைதிறன் பெருக்கம் பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

    தொகுதி அயனிகளின் மோலார் செறிவின் பெருக்கற்பலன், அதாவது அயனிப் பெருக்கம், கரைதிறன் பெருக்கத்தை மீறும்போது, சேர்மம் வீழ்படியும்.

    கரைதிறன் பெருக்கம் மற்றும் அயனிப் பெருக்கத்திற்கான கோவைகள் ஒரே மாதிரியாகத் தோன்றினாலும், கரைதிறன் பெருக்கக் கோவையில், மோலார் செறிவு சமநிலைச் செறிவைக் குறிக்கிறது, மேலும் அயனிப் பெருக்கத்தில், ஆரம்பச் செறிவு (அல்லது) கொடுக்கப்பட்ட நேரத்தில் ’t’ உள்ள செறிவு பயன்படுத்தப்படுகிறது.

    பொதுவாக நாம் சுருக்கமாகக் கூறலாம்,

    அயனிப் பெருக்கம் \(> K_{sp}\), வீழ்படிவு ஏற்படும் மற்றும் கரைசல் மிகை நிறைவுற்றது.

    அயனிப் பெருக்கம் \(< K_{sp}\), வீழ்படிவு இல்லை மற்றும் கரைசல் நிறைவுறாதது.

    அயனிப் பெருக்கம் \(= K_{sp}\), சமநிலை உள்ளது மற்றும் கரைசல் நிறைவுற்றது.

    எடுத்துக்காட்டு 8.9

    \(1 mL\) இன் \(0.1 M\) ஈய நைட்ரேட் மற்றும் \(0.5 mL\) இன் \(0.2 M\) \(NaCl\) கரைசல் கலக்கப்படும்போது ஈய குளோரைடு வீழ்படியுமா இல்லையா எனக் கண்டறிக? \(PbCl_2\) இன் \(K_{sp}\) \(1.2 \times 10^{-5}\)

    $$ PbCl_2 (s) \xrightarrow{H_2O} Pb^{2+} (aq) + 2Cl^- (aq) $$

    அயனிப் பெருக்கம் \(= [Pb^{2+}][Cl^-]^2\)

    மொத்த கனஅளவு \(= 1.5 mL\)

    \(Pb(NO_3)_2 \Longrightarrow Pb^{2+} + 2NO_3^-\)

    \(Pb^{2+}\) இன் மோல்களின் எண்ணிக்கை \(=\) மோலாரிட்டி \(\times\) லிட்டரில் கரைசலின் கனஅளவு \(= 0.1 \times 1 \times 10^{-3} = 10^{-4}\)

    $$ [Pb^{2+}] = \frac{Pb^{2+} \text{ இன் மோல்களின் எண்ணிக்கை}}{\text{L இல் கரைசலின் கனஅளவு}} = \frac{10^{-4}}{1.5 \times 10^{-3} mL} = 6.7 \times 10^{-2} M $$

    \(NaCl \longrightarrow Na^+ + Cl^-\)

    \(Cl^-\) இன் மோல்களின் எண்ணிக்கை \(= 0.2 \times 0.5 \times 10^{-3} = 10^{-4}\)

    $$ [Cl^-] = \frac{10^{-4} \text{ மோல்கள்}}{1.5 \times 10^{-3} L} = 6.7 \times 10^{-2} M $$

    அயனிப் பெருக்கம் \(= (6.7 \times 10^{-2})(6.7 \times 10^{-2})^2 = 3.01 \times 10^{-4}\)

    அயனிப் பெருக்கம் \(3.01 \times 10^{-4}\) ஆனது கரைதிறன் பெருக்கத்தை \((1.2 \times 10^{-5})\) விட அதிகமாக இருப்பதால், \(PbCl_2\) வீழ்படியும்.

    8.9.1 மோலார் கரைதிறனிலிருந்து கரைதிறன் பெருக்கத்தை தீர்மானித்தல்

    மோலார் கரைதிறனிலிருந்து கரைதிறன் பெருக்கத்தைக் கணக்கிடலாம், அதாவது ஒரு லிட்டர் கரைசலில் கரைக்கப்படக்கூடிய கரைசலின் அதிகபட்ச மோல்களின் எண்ணிக்கை.

    ஒரு கரைசலான \(X_m Y_n\) க்கு

    $$ X_m Y_n (s) \rightleftharpoons m X^{n+} (aq) + n Y^{m-} (aq) $$

    மேற்கண்ட வேதிவிகிதச் சமன்பாட்டிலிருந்து, 1 மோல் \(X_m Y_n (s)\) பிரிந்து ’m’ மோல்கள் \(X^{n+}\) மற்றும் ’n’ மோல்கள் \(Y^{m-}\) ஐ வழங்குகிறது என்று நாம் அறிய வந்துள்ளோம். \(X_m Y_n\) இன் மோலார் கரைதிறன் ’s’ எனில்,

    $$ [X^{n+}] = ms \quad \text{மற்றும்} \quad [Y^{m-}] = ns $$$$ \therefore K_{sp} = [X^{n+}]^m [Y^{m-}]^n $$$$ K_{sp} = (ms)^m (ns)^n $$$$ K_{sp} = (m)^m (n)^n (s)^{m+n} $$

    எடுத்துக்காட்டு 8.10

    பின்வருவனவற்றிற்கு கரைதிறன் பெருக்கத்திற்கும் மோலார் கரைதிறனுக்கும் இடையிலான தொடர்பை நிறுவுக.

    a) \(BaSO_4\) b) \(Ag_2CrO_4\)

    $$ BaSO_4(s) \xrightarrow{H_2O} Ba^{2+} (aq) + SO_4^{2-} (aq) $$$$ K_{sp} = [Ba^{2+}][SO_4^{2-}] = (s)(s) = S^2 $$$$ Ag_2CrO_4(s) \xrightarrow{H_2O} 2Ag^+ (aq) + CrO_4^{2-} (aq) $$$$ K_{sp} = [Ag^+]^2[CrO_4^{2-}] = (2s)^2 (s) = 4s^3 $$

    சுருக்கம்

    அரீனியஸின் படி, ஒரு அமிலம் என்பது நீரில் ஹைட்ரஜன் அயனிகளைக் கொடுக்கப் பிரியும் ஒரு பொருளாகும். லௌரி மற்றும் பிரான்ஸ்டட் கருத்தின்படி, ஒரு அமிலம் என்பது மற்றொரு பொருளுக்கு ஒரு புரோட்டானை வழங்கும் போக்கைக் கொண்ட ஒரு பொருள் என வரையறுக்கப்படுகிறது, மேலும் காரம் என்பது மற்றொரு பொருளிடமிருந்து ஒரு புரோட்டானை ஏற்கும் போக்கைக் கொண்ட ஒரு பொருளாகும். கில்பர்ட் . என். லூயிஸின் படி, ஒரு அமிலம் என்பது ஒரு எலக்ட்ரான் ஜோடியை ஏற்றுக்கொள்ளும் ஒரு இனமாகும், அதே நேரத்தில் காரம் என்பது ஒரு எலக்ட்ரான் ஜோடியை வழங்கும் ஒரு இனமாகும்.

    நீரின் அயனிப் பெருக்கம் (அயனிப் பெருக்க மாறிலி) \((K_w) = [H_3O^+] [OH^-]\)

    ஒரு கரைசலின் pH என்பது கரைசலில் உள்ள ஹைட்ரோனியம் அயனிகளின் மோலார் செறிவின் படி 10 இன் எதிர்மறை மடக்கையாக வரையறுக்கப்படுகிறது. \(pH = -\log_{10}[H_3O^+]\)

    நீர்த்தல் அதிகரிக்கும்போது, மென் மின்பகுளியின் பிரிவின் அளவும் அதிகரிக்கிறது. இந்தக் கூற்று ஆஸ்ட்வால்டின் நீர்த்தல் விதி என அழைக்கப்படுகிறது.

    ஒரு மென் அமிலத்தின் உப்பு, அந்த அமிலத்துடனேயே சேர்க்கப்படும்போது, மென் அமிலத்தின் பிரிவு மேலும் அடக்கப்படுகிறது, இது பொது அயனி விளைவு என அழைக்கப்படுகிறது.

    இடையகம் என்பது ஒரு மென் அமிலம் மற்றும் அதன் இணை காரம் (அல்லது) ஒரு மென் காரம் மற்றும் அதன் இணை அமிலத்தின் கலவையைக் கொண்ட ஒரு கரைசலாகும்.

    இடையகத் திறன் மற்றும் இடையகச் சுட்டெண் என்பது, 1 லிட்டர் இடையகக் கரைசலின் pH ஐ ஒன்று மாற்றுவதற்குத் தேவையான அமிலம் அல்லது காரத்தின் கிராம் சமான அளவுகளின் எண்ணிக்கை என வரையறுக்கப்படுகிறது. \(\beta = \frac{dB}{d(pH)}\)

    ஹென்டர்சன் - ஹாசல்பால்ச் சமன்பாடு அமில இடையகத்திற்கு \(\Rightarrow pH = pK_a + \log \frac{[உப்பு]}{[அமிலம்]}\) கார இடையகத்திற்கு \(\Rightarrow pOH = pK_b + \log \frac{[உப்பு]}{[காரம்]}\)

    வலிமையான காரம் மற்றும் மென் அமிலத்தின் உப்பின் நீராற்பகுப்பு \(K_h \cdot K_a = K_w\) \(pH = 7 + \frac{1}{2} pK_a + \frac{1}{2} \log C\)

    வலிமையான அமிலம் மற்றும் மென் காரத்தின் உப்பின் நீராற்பகுப்பு \(K_h \cdot K_b = K_w\) \(pH = 7 - \frac{1}{2} pK_b - \frac{1}{2} \log C\)

    மென் அமிலம் மற்றும் மென் காரத்தின் உப்பின் நீராற்பகுப்பு \(K_a \cdot K_b \cdot K_h = K_w\) \(pH = 7 + \frac{1}{2} pK_a - \frac{1}{2} pK_b\)

    ஒரு சேர்மத்தின் கரைதிறன் பெருக்கம் என்பது, ஒரு சமச்சீர் சமநிலைச் சமன்பாட்டில், தொகுதி அயனிகளின் மோலார் செறிவின் பெருக்கற்பலனாக வரையறுக்கப்படுகிறது, ஒவ்வொன்றும் அதன் வேதிவிகிதக் கெழுவின் அடுக்கிற்கு உயர்த்தப்படுகிறது.

    மதிப்பீடு

    சரியான பதிலைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்:

    1. \(Ag_2C_2O_4\) இன் நிறைவுற்ற கரைசலில் \(Ag^+\) அயனிகளின் செறிவு \(2.24 \times 10^{-4} \ mol \ L^{-1}\) ஆகும். \(Ag_2C_2O_4\) இன் கரைதிறன் பெருக்கம் (NEET – 2017)

    a) \(2.42 \times 10^{-8} \ mol^3 L^{-3}\) b) \(2.66 \times 10^{-12} \ mol^3 L^{-3}\) c) \(4.5 \times 10^{-11} \ mol^3 L^{-3}\) d) \(5.619 \times 10^{-12} \ mol^3 L^{-3}\)

    1. \(NaOH\) மற்றும் \(HCl\) இன் வெவ்வேறு செறிவுகளின் வெவ்வேறு கனஅளவுகளைக் கலந்து பின்வரும் கரைசல்கள் தயாரிக்கப்பட்டன. (NEET – 2018)

    i. \(60 \ mL \ \frac{M}{10} \ HCl + 40 \ mL \ \frac{M}{10} \ NaOH\) ii. \(55 \ mL \ \frac{M}{10} \ HCl + 45 \ mL \ \frac{M}{10} \ NaOH\) iii. \(75 \ mL \ \frac{M}{5} \ HCl + 25 \ mL \ \frac{M}{5} \ NaOH\) iv. \(100 \ mL \ \frac{M}{10} \ HCl + 100 \ mL \ \frac{M}{10} \ NaOH\)

    அவற்றில் எதன் pH 1 க்கு சமமாக இருக்கும்?

    a) iv b) i c) ii d) iii

    1. 298K இல் \(BaSO_4\) இன் நீரில் கரைதிறன் \(2.42 \times 10^{-3} \ g L^{-1}\) ஆகும். அதன் கரைதிறன் பெருக்கம் \(K_{sp}\) இன் மதிப்பு (NEET - 2018). (கொடுக்கப்பட்டது \(BaSO_4\) இன் மோலார் நிறை \(= 233 \ g \ mol^{-1}\))

    a) \(1.08 \times 10^{-14} \ mol^2 L^{-2}\) b) \(1.08 \times 10^{-12} \ mol^2 L^{-2}\) c) \(1.08 \times 10^{-10} \ mol^2 L^{-2}\) d) \(1.08 \times 10^{-8} \ mol^2 L^{-2}\)

    1. \(Ca(OH)_2\) இன் நிறைவுற்ற கரைசலின் pH 9 ஆகும். \(Ca(OH)_2\) இன் கரைதிறன் பெருக்கம் (\(K_{sp}\))

    a) \(0.5 \times 10^{-15}\) b) \(0.25 \times 10^{-10}\) c) \(0.125 \times 10^{-15}\) d) \(0.5 \times 10^{-10}\)

    1. பிரான்ஸ்டட் அமிலங்களான \(H_2O\) மற்றும் \(HF\) க்கான இணை காரங்கள் முறையே

    a) \(OH^-\) மற்றும் \(H_2F^+\) b) \(H_3O^+\) மற்றும் \(F^-\) c) \(OH^-\) மற்றும் \(F^-\) d) \(H_3O^+\) மற்றும் \(H_2F^+\)

    1. எது கார இடையகத்தை உருவாக்கும்?

    a) 50 mL of 0.1M NaOH + 25 mL of 0.1M \(CH_3COOH\) b) 100 mL of 0.1M \(CH_3COOH\) + 100 mL of 0.1M \(NH_4OH\) c) 100 mL of 0.1M HCl + 200 mL of 0.1M \(NH_4OH\) d) 100 mL of 0.1M HCl + 100 mL of 0.1M NaOH

    1. பின்வரும் ஃப்ளூரோ சேர்மங்களில் எது லூயிஸ் காரமாக நடந்துகொள்ள அதிக வாய்ப்புள்ளது? (NEET - 2016)

    a) \(BF_3\) b) \(PF_3\) c) \(CF_4\) d) \(SiF_4\)

    1. இவற்றில் எது லூயிஸ் காரமாகச் செயல்பட வாய்ப்பில்லை?

    a) \(BF_3\) b) \(PF_3\) c) CO d) \(F^-\)

    1. சோடியம் ஃபார்மேட், அனிலினியம் குளோரைடு மற்றும் பொட்டாசியம் சயனைடு ஆகியவற்றின் நீர்க்கரைசல்கள் முறையே

    a) அமிலத்தன்மை, அமிலத்தன்மை, காரத்தன்மை b) காரத்தன்மை, அமிலத்தன்மை, காரத்தன்மை c) காரத்தன்மை, நடுநிலை, காரத்தன்மை d) இவை எதுவுமில்லை

    1. \(0.10 M\) நீர்க்கரைசல் பிரிடினில் \((C_5H_5N)\) பைரிடினியம் அயனியை \((C_5H_5NH^+)\) உருவாக்கும் பிரிடினின் சதவீதம் \((C_5H_5N\) க்கான \(K_b = 1.7 \times 10^{-9})\)

    a) \(0.006\%\) b) \(0.013\%\) c) \(0.77\%\) d) \(1.6\%\)

    1. pH 1, 2 மற்றும் 3 உடைய மூன்று அமிலக் கரைசல்களின் சம கனஅளவுகள் ஒரு கலனில் கலக்கப்படுகின்றன. கலவையில் \(H^+\) அயனிச் செறிவு என்ன?

    a) \(3.7 \times 10^{-2}\) b) \(10^{-6}\) c) 0.111 d) இவை எதுவுமில்லை

    1. \(0.1 M\) \(NaCl\) கரைசலில் கரைதிறன் பெருக்கம் \(1.6 \times 10^{-10}\) உடைய \(AgCl\) (s) இன் கரைதிறன்

    a) \(1.26 \times 10^{-5} M\) b) \(1.6 \times 10^{-9} M\) c) \(1.6 \times 10^{-11} M\) d) சூன்

    1. ஈய அயோடைட்டின் கரைதிறன் பெருக்கம் \(3.2 \times 10^{-8}\) எனில், அதன் கரைதிறன்

    a) \(2 \times 10^{-3} M\) b) \(4 \times 10^{-4} M\) c) \(1.6 \times 10^{-5} M\) d) \(1.8 \times 10^{-5} M\)

    1. \(MY\) மற்றும் \(NY_3\) ஆகியவை கரையாத உப்புகள் மற்றும் அறை வெப்பநிலையில் ஒரே \(K_{sp}\) மதிப்பான \(6.2 \times 10^{-13}\) ஐக் கொண்டுள்ளன. \(MY\) மற்றும் \(NY_3\) ஐப் பொறுத்து எந்தக் கூற்று உண்மையாக இருக்கும்?

    a) \(MY\) மற்றும் \(NY_3\) உப்புகள் தூய நீரை விட \(0.5 M\) \(KY\) இல் அதிகம் கரையக்கூடியவை. b) \(MY\) மற்றும் \(NY_3\) இன் குழம்புக்கு \(KY\) உப்பைச் சேர்ப்பது அவற்றின் கரைதிறன்களில் எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்தாது. c) \(MY\) மற்றும் \(NY_3\) இன் மோலார் கரைதிறன்கள் தண்ணீரில் ஒரே மாதிரியானவை. d) \(MY\) இன் மோலார் கரைதிறன் தண்ணீரில் \(NY_3\) ஐ விட குறைவு.

    1. \(0.1 M\) \(NaOH\) மற்றும் \(0.01 M\) \(HCl\) இன் சம கனஅளவுகள் கலக்கப்படும்போது விளையும் கரைசலின் pH என்ன?

    a) 2.0 b) 3 c) 7.0 d) 12.65

    1. ஒரு மென் அமிலத்தின் பிரிவு மாறிலி \(1 \times 10^{-3}\) ஆகும். \(pH = 4\) உடைய ஒரு இடையகக் கரைசலைத் தயாரிக்க, \(\frac{[அமிலம்]}{[உப்பு]}\) விகிதம் இருக்க வேண்டும்

    a) 4:3 b) 3:4 c) 10:1 d) 1:10

    1. \(10^{-5} M\) \(KOH\) கரைசலின் pH

    a) 9 b) 5 c) 19 d) இவை எதுவுமில்லை

    1. \(H_2PO_4^-\) இன் இணை காரம்

    a) \(PO_4^{3-}\) b) \(P_2O_5\) c) \(H_3PO_4\) d) \(HPO_4^{2-}\)

    1. பின்வருவனவற்றில் எது லௌரி - பிரான்ஸ்டட் அமிலமாகவும் காரமாகவும் செயல்பட முடியும்?

    a) \(HCl\) b) \(SO_4^{2-}\) c) \(HPO_4^{2-}\) d) \(Br^-\)

    1. ஒரு நீர்க்கரைசலின் pH சூன் ஆகும். கரைசல்

    a) சற்று அமிலத்தன்மை கொண்டது b) வலிமையான அமிலத்தன்மை கொண்டது c) நடுநிலை d) காரத்தன்மை

    1. ஒரு மென் அமிலம் மற்றும் அதன் உப்புகளைக் கொண்ட ஒரு இடையகக் கரைசலின் ஹைட்ரஜன் அயனிச் செறிவு பின்வருமாறு கொடுக்கப்படுகிறது

    a) \([H^+] = \frac{K_a[அமிலம்]}{[உப்பு]}\) b) \([H^+] = K_a[உப்பு]\) c) \([H^+] = K_a[அமிலம்]\) d) \([H^+] = \frac{K_a[உப்பு]}{[அமிலம்]}\)

    1. அம்மோனியம் அசிடேட்டின் நீராற்பகுப்பின் அளவிற்கான சரியான தொடர்பு எது?

    a) \(h = \sqrt{\frac{K_h}{C}}\) b) \(h = \sqrt{\frac{K_a}{K_b}}\) c) \(h = \sqrt{\frac{K_w}{K_a K_b}}\) d) \(h = \sqrt{\frac{K_a K_b}{K_w}}\)

    1. \(NH_4OH\) இன் பிரிவு மாறிலி \(1.8 \times 10^{-5}\) ஆகும். \(NH_4Cl\) இன் நீராற்பகுப்பு மாறிலி

    a) \(1.8 \times 10^{-19}\) b) \(5.55 \times 10^{-10}\) c) \(5.55 \times 10^{-5}\) d) \(1.80 \times 10^{-5}\)

    பின்வரும் கேள்விகளுக்கு பதிலளிக்கவும்:

    1. லூயிஸ் அமிலங்கள் மற்றும் காரங்கள் என்றால் என்ன? ஒவ்வொன்றிற்கும் இரண்டு எடுத்துக்காட்டுகள் கொடுக்கவும்.

    2. அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் லௌரி - பிரான்ஸ்டட் கருத்தை விவாதிக்கவும்.

    3. நீர்க்கரைசலில் பின்வரும் வினைக்கான இணை அமிலம்-கார இணையை அடையாளம் காணவும்.

    i) \(HS^- (aq) + HF \rightleftharpoons F^- (aq) + H_2S (aq)\) ii) \(HPO_4^{2-} + SO_3^{2-} \rightleftharpoons PO_4^{3-} + HSO_3^-\) iii) \(NH_4^+ + CO_3^{2-} \rightleftharpoons NH_3 + HCO_3^-\)

    1. பிரான்ஸ்டட் - லௌரி கோட்பாட்டின் அடிப்படையில் \(HClO_4\) இன் அமிலத் தன்மைக்குக் காரணம் கூறி, அதன் இணை காரத்தை அடையாளம் காணவும்.

    2. நீர்க்கரைசல் அம்மோனியா \(CuSO_4\) கரைசலில் சேர்க்கப்படும்போது, டெட்ராமின்காப்பர் (II) அணைவு உருவாவதால் கரைசல் ஆழ்ந்த நீல நிறமாக மாறுகிறது, \([Cu(H_2O)_4]_{(aq)}^{2+} + 4NH_3(aq) \rightleftharpoons [Cu(NH_3)_4]_{(aq)}^{2+}\), \(H_2O\) மற்றும் \(NH_3\) இல் எது வலிமையான லூயிஸ் காரம்.

    3. ஒரு நீர் மாதிரியில் ஹைட்ராக்சைடு அயனியின் செறிவு \(2.5 \times 10^{-6} M\) எனக் கண்டறியப்பட்டுள்ளது. கரைசலின் தன்மையை அடையாளம் காணவும்.

    4. ஒரு ஆய்வக உதவியாளர், \([H_3O^+] = 4 \times 10^{-5} M\) கரைசலைப் பெற, \(25^{\circ}C\) இல் கணக்கிடப்பட்ட அளவு \(HCl\) வாயுவைச் சேர்ப்பதன் மூலம் ஒரு கரைசலைத் தயாரித்தார். கரைசல் நடுநிலையானதா (அல்லது) அமிலத்தன்மையானதா (அல்லது) காரத்தன்மையானதா?

    5. \(0.04 M\) \(HNO_3\) கரைசலின் pH ஐக் கணக்கிடுக.

    6. கரைதிறன் பெருக்கத்தை வரையறுக்கவும்.

    7. நீரின் அயனிப் பெருக்கத்தை வரையறுக்கவும். அறை வெப்பநிலையில் அதன் மதிப்பைக் கொடுக்கவும்.

    8. ஒரு எடுத்துக்காட்டுடன் பொது அயனி விளைவை விளக்கவும்.

    9. ஆஸ்ட்வால்டின் நீர்த்தல் விதிக்கான கோவையைப் பெறுக.

    10. pH ஐ வரையறுக்கவும்.

    11. \(1.5 \times 10^{-3} M\) \(Ba(OH)_2\) கரைசலின் pH ஐக் கணக்கிடுக.

    12. 50 ml \(0.05 M\) \(HNO_3\) ஆனது 50 ml \(0.025 M\) \(KOH\) உடன் சேர்க்கப்படுகிறது. விளைந்த கரைசலின் pH ஐக் கணக்கிடுக.

    13. \(HCN\) க்கான \(K_a\) மதிப்பு \(10^{-9}\) ஆகும். \(0.4 M\) \(HCN\) கரைசலின் pH என்ன?

    14. \(0.1 M\) அம்மோனியம் அசிடேட்டின் நீராற்பகுப்பின் அளவு மற்றும் pH ஐக் கணக்கிடுக. \(K_a = K_b = 1.8 \times 10^{-5}\) எனக் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

    15. வலிமையான அமிலம் மற்றும் மென் காரத்தின் உப்பின் நீராற்பகுப்பு மாறிலி மற்றும் நீராற்பகுப்பின் அளவிற்கான கோவையைப் பெறுக.

    16. \(Ag_2CrO_4\) இன் கரைதிறன் பெருக்கம் \(1 \times 10^{-12}\) ஆகும். \(0.01 M\) \(AgNO_3\) கரைசலில் \(Ag_2CrO_4\) இன் கரைதிறன் என்ன?

    17. \(Ca_3(PO_4)_2\) இன் கரைதிறன் பெருக்கத்திற்கான கோவையை எழுதுக.

    18. \(CaF_2(s)\) ஐ தண்ணீரில் கரைத்துத் தயாரிக்கப்பட்ட ஒரு நிறைவுற்ற கரைசலில் \([Ca^{2+}] = 3.3 \times 10^{-4} M\) உள்ளது. \(CaF_2\) இன் \(K_{sp}\) என்ன?

    19. \(AgCl\) இன் \(K_{sp}\) \(1.8 \times 10^{-10}\) ஆகும். \(1 M\) \(AgNO_3\) இல் மோலார் கரைதிறனைக் கணக்கிடுக.

    20. சில்வர் குரோமேட் \(Ag_2CrO_4\) இன் ஒரு குறிப்பிட்ட நிறைவுற்ற கரைசலில் \([Ag^+] = 5 \times 10^{-5}\) மற்றும் \([CrO_4]^{2-} = 4.4 \times 10^{-4} M\) உள்ளது. \(Ag_2CrO_4\) க்கான \(K_{sp}\) இன் மதிப்பு என்ன?

    21. \(Hg_2Cl_2\) இன் கரைதிறன் பெருக்கத்திற்கான கோவையை எழுதுக.

    22. \(Ag_2CrO_4\) இன் \(K_{sp}\) \(1.1 \times 10^{-12}\) ஆகும். \(0.1 M\) \(K_2CrO_4\) இல் \(Ag_2CrO_4\) இன் கரைதிறன் என்ன?

    23. \(0.150 L\) இன் \(0.1 M\) \(Pb(NO_3)_2\) மற்றும் \(0.100 L\) இன் \(0.2 M\) \(NaCl\) கலக்கப்படும்போது ஒரு வீழ்படிவு உருவாகுமா? \(K_{sp}(PbCl_2) = 1.2 \times 10^{-5}\).

    24. \(Al(OH)_3\) இன் \(K_{sp}\) \(1 \times 10^{-15} M\) ஆகும். \(NH_4Cl\) மற்றும் \(NH_4OH\) கரைசலின் இடையகத்தைச் சேர்க்கும்போது \(1.0 \times 10^{-3} M\) \(Al^{3+}\) எந்த pH இல் வீழ்படியும்?

    ICT மூலை

    இடையகங்கள் மற்றும் pH

    இந்தக் கருவியைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் நீங்கள் ஒரு இடையகத்தைத் தயாரிப்பதை உருவகப்படுத்தலாம் மற்றும் அதன் pH மதிப்புகளை அளவிடலாம்.

    தயவுசெய்து http://pages.uoregon.edu/tgreenbo/pHbuffer20.html என்ற URL க்குச் செல்லவும் (அல்லது) வலது பக்கத்தில் உள்ள QR குறியீட்டை ஸ்கேன் செய்யவும்.

    படி-1

    உலாவியைத் திறந்து கொடுக்கப்பட்ட URL ஐத் தட்டச்சு செய்க (அல்லது) QR குறியீட்டை ஸ்கேன் செய்க. படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி நீங்கள் ஒரு வலைப்பக்கத்தைக் காணலாம்.

    படி-2

    இப்போது நீங்கள் கொடுக்கப்பட்ட தேர்வுகளிலிருந்து ஒரு அமிலம்/காரத்தின் (பெட்டி 1) மற்றும் அதன் தொடர்புடைய உப்பின் (பெட்டி 2) சேர்க்கையைத் தேர்ந்தெடுக்கலாம், மேலும் இவற்றின் விரும்பிய செறிவுகளை (பெட்டி 3) மற்றும் கனஅளவை (பெட்டி 4) இடையகத்திற்குத் தேர்ந்தெடுக்கலாம்.

    படி-3

    உருவாக்கப்பட்ட இடையகத்தின் pH ஐ அளவிட, pH மீட்டரில் ‘Insert Probe’ (பெட்டி 5) என்பதைக் கிளிக் செய்க. இப்போது pH மீட்டர் pH ஐக் காட்டுகிறது. அளந்த பிறகு, கலவையில் ஏதேனும் மாற்றங்களைச் செய்ய ‘Remove Probe’ (பெட்டி 5) என்பதைக் கிளிக் செய்வதன் மூலம் ஆய்வை அகற்ற வேண்டும்.

    படி-4

    இப்போது நீங்கள் கூறுகளின் செறிவு மற்றும் கனஅளவை மாற்றலாம் மற்றும் pH எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதைக் காணலாம்.