हाइड्रोजन आयन सांद्रता हमें बताती है कि कोई भी घोल कितना अम्लीय या क्षारीय है। अधिक हाइड्रोजन आयन? अधिक अम्लीय। कम हाइड्रोजन आयन? अधिक बुनियादी। बहुत आसान है, है ना? आइए एक नज़र डालते हैं कि हाइड्रोजन आयन सांद्रता को कैसे परिभाषित और परिकलित किया जाए। सबसे पहले, आप देखेंगे कि आप पानी में हाइड्रोजन आयन और हाइड्रॉक्साइड आयन कैसे प्राप्त करते हैं।
पानी का स्व-आयनीकरण
जल कुछ हद तक स्व-आयनीकृत होता है:
यह एक सरलीकरण है, क्योंकि मुक्त हाइड्रोजन आयन वास्तव में समाधान में मौजूद नहीं होते हैं। यह वास्तव में ऐसा दिखता है:
हाइड्रोजन बॉन्डिंग के माध्यम से, हाइड्रोजन आयन H water बनाने के लिए पानी के अणु के साथ जुड़ता है3हे+, या हाइड्रोनियम. इस प्रकार जब आप हाइड्रोजन आयन सांद्रता की गणना करते हैं, तो आप हाइड्रोनियम आयन सांद्रता की गणना भी कर रहे होते हैं।
पानी के लिए, जल आयन उत्पाद या कवू हमें H. की सांद्रता बताता है+ या हो3हे+ और OH. की सांद्रता- या हाइड्रॉक्साइड आयन।
25 डिग्री सेल्सियस पर, K. का प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित मानवू 1.0 x 10. है-14 म2.
आइए एक नजर डालते हैं कि आप वियोजन और K. के अपने ज्ञान का उपयोग कैसे कर सकते हैंवू मजबूत एसिड या बेस के लिए हाइड्रोजन आयन एकाग्रता की गणना करने के लिए।
एक प्रबल अम्ल की मोलरता से हाइड्रोजन आयन सांद्रता की गणना करना
एक प्रबल अम्ल उपस्थित हाइड्रॉक्साइड आयनों की तुलना में हाइड्रोजन आयन की सांद्रता को बढ़ाता है।
एक उदाहरण एचसीएल है:
चूंकि एचसीएल एक मजबूत एसिड है, यह पानी में पूरी तरह से अलग हो जाता है। तो, मान लीजिए कि आपके पास 1.5M HCl समाधान है। हाइड्रोजन आयन सांद्रता क्या है?
खैर, यह बहुत आसान है और इसके लिए किसी गणित की भी आवश्यकता नहीं है! चूंकि एसिड पूरी तरह से अलग हो जाता है, इसलिए हाइड्रोजन आयन सांद्रता समाधान की दाढ़ के समान होती है। इस मामले में इसका मतलब है कि हाइड्रोजन आयनों की एकाग्रता, या [एच+], 1.5M है।
दूसरी ओर, एक मजबूत आधार में हाइड्रोजन आयनों की तुलना में अधिक हाइड्रॉक्साइड आयन होते हैं। मान लीजिए कि आपके पास NaOH का 0.1M विलयन है। H. की सांद्रता क्या है+ इस मामले में? अब, आपको K. के अपने ज्ञान का उपयोग करने की आवश्यकता हैवू.
आप जानते हैं कि चूंकि यह मजबूत आधार पूरी तरह से अलग हो जाता है, इसलिए हाइड्रॉक्साइड, या OH-, सांद्रता घोल की मोलरता के बराबर होती है। [ओएच-] = ०.१ एम.
इसलिए,
[H+] के लिए हल करने पर आपको मिलता है:
यह समझ में आता है! चूंकि यह एक बुनियादी समाधान है, इसलिए हाइड्रोजन आयनों की तुलना में अधिक हाइड्रॉक्साइड आयन होते हैं।
pH. से हाइड्रोजन आयन सांद्रता की गणना
अब, हाइड्रोजन आयन सांद्रता पर चर्चा करने के लिए हर समय वैज्ञानिक संकेतन से निपटना थोड़ा बोझिल है। इसके बजाय, वैज्ञानिक पीएच पैमाने का उपयोग करते हैं।
पीएच की परिभाषा इस प्रकार है:
pH हाइड्रोजन सांद्रता का ऋणात्मक लघुगणक है। अक्षर p का शाब्दिक अर्थ है ऋणात्मक लॉग।
तो, 5.5 का पीएच मान दिया गया है, आप हाइड्रोजन आयन एकाग्रता पा सकते हैं:
ऋणात्मक से गोता लगाने और व्युत्क्रम लॉग लेने से आपको मिलता है:
हल करना, आपको मिलता है:
pH = 5.5 वाले विलयन की हाइड्रोजन आयन सांद्रता 3.2*10. है-6म। देखिए, यही कारण है कि पीएच के बारे में बात करना आपके उत्तर के लिए मिली लंबी संख्या की तुलना में बहुत आसान है! 5.5 का पीएच आपको अम्लता के बारे में बताता है, और यदि आपको इसकी आवश्यकता हो तो आप दाढ़ की गणना कर सकते हैं।
पीकेए मूल्यों का क्या अर्थ है?
मजबूत अम्लों के हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता की गणना करना काफी आसान है क्योंकि वे अलग हो जाते हैं पूरी तरह से समाधान में, कमजोर एसिड में हाइड्रोजन आयनों की एकाग्रता की गणना करना थोड़ा सा है पेचीदा। ये अम्ल जल में पूर्णतः आयनित नहीं होते हैं। प्रत्येक अम्ल में जलीय विलयन में हाइड्रोजन आयन खोने की प्रवृत्ति होती है। एक मजबूत एसिड कमजोर एसिड की तुलना में अपने हाइड्रोजन आयन को खोने की अधिक संभावना रखता है।
आयनीकरण प्रतिक्रियाओं के लिए संतुलन स्थिरांक को एसिड पृथक्करण स्थिरांक कहा जाता है (Kए). मजबूत एसिड में उच्च K. होता हैए जबकि कमजोर अम्लों का K. कम होता हैए. अब, जैसे हाइड्रोजन आयन सांद्रता के साथ, जहाँ आपने केवल H के बजाय pH पर स्विच किया था, वैज्ञानिक pK. का उपयोग करते हैंए यह इंगित करने के लिए कि एक एसिड कितना मजबूत या कमजोर है। प्रोटॉन खोने की उच्च प्रवृत्ति के साथ, एसिड अधिक मजबूत होता है, और इसलिए pKए छोटा है।
टिप्स
पीकेए का मान जितना अधिक होगा, अम्ल उतना ही कमजोर होगा; पीकेए का मान जितना कम होगा एसिड उतना ही मजबूत होगा।