आपने निश्चित रूप से पीएच पैमाने के बारे में सुना होगा, जिसका उपयोग यह मापने के लिए किया जाता है कि एक घोल (जैसे, सिरका या ब्लीच) कितना अम्लीय है। आप शायद एसिड को तीखा मानते हैं (उदाहरण के लिए, खट्टे कैंडीज में साइट्रिक एसिड एक सामान्य घटक है) और कभी-कभी खतरनाक (ज्यादातर लोग वयस्क होने से पहले "एसिड" शब्द को "त्वचा की संभावित क्षति" के साथ जोड़ना सीखें, भले ही केवल हॉलीवुड फिल्मों या गंभीर समाचारों से ही क्यों न हों रिपोर्ट)।
लेकिन एक एसिड क्या है, रासायनिक रूप से बोल रहा है? और क्या अलग-अलग एसिड के अलग-अलग गुण होते हैं जो किसी घोल के पीएच को निर्धारित करना आसान बनाते हैं, जब तक आप उस घोल में घुले एसिड की दाढ़ की सांद्रता को जानते हैं? उस "हस्ताक्षर" विशेषता को कहा जाता है अम्ल वियोजन स्थिरांककए। कभी-कभी अनौपचारिक रूप से ka के रूप में लिखा जाता है, आप गणितीय रूप से सीधे तरीके से pH की गणना कर सकते हैं।
घोल में अम्ल Acid
एक एसिड एक अणु है जो जलीय घोल में एक प्रोटॉन (और शायद ही कभी, क्रम में एक से अधिक प्रोटॉन) दान कर सकता है, अर्थात जब पानी में घुल जाता है, तो आयनित हो जाता है। इसका मतलब है कि प्रोटॉन (H .)
+) पानी के अणुओं के बीच "तैरने" के लिए छोड़ दिया जाता है, जहां इसे अक्सर a. के रूप में दर्शाया जाता है हाइड्रोनियम आयन (एच3हे+) इन दान किए गए प्रोटॉन को स्वीकार करने की पानी की क्षमता के कारण। पीछे छोड़ा गया अणु एक आयन है।उदाहरण: कार्बोनिक एसिड (एच2सीओ3) H. बनने के लिए जलीय घोल में एक प्रोटॉन दान करता है+ (अक्सर H. के रूप में व्यक्त किया जाता है3हे+) और बाइकार्बोनेट (HCO .)3−).
हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl) जैसे मजबूत एसिड कहीं अधिक कमजोर एसिड की तुलना में अधिक "उत्सुकता से" प्रोटॉन दान करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे कम-पीएच वातावरण में भी प्रोटॉन उतार सकते हैं, यानी, जो पहले से ही प्रोटॉन में समृद्ध है और इस प्रकार खुद को लेने के लिए "उत्सुक" नहीं है अधिक। कमजोर अम्ल केवल अपने प्रोटॉन दान करने के लिए उत्सुक होते हैं जब परिवेश का पीएच अधिक होता है, अर्थात प्रोटॉन की सांद्रता अपेक्षाकृत कम होती है।
पीएच स्केल क्या है?
ऊपर, आपने पढ़ा कि कम pH का तात्पर्य ऐसे वातावरण से है जिसमें बहुत सारे प्रोटॉन अपने मूल एसिड से मुक्त होते हैं। जैसा भी होता है, पीएच स्केल एक लॉगरिदमिक या "लॉग" स्केल होता है जो व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए 1 से 14 तक, सबसे कम से कम अम्लीय से होता है। पीएच के लिए समीकरण है:
पीएच = -लॉग_{10}[एच^{+}]
यहाँ, [H+] प्रोटॉन की मोलर सांद्रता (अर्थात मोल की संख्या, या व्यक्तिगत परमाणु/अणु, प्रति लीटर घोल) है। प्रोटॉन सांद्रता में हर दस गुना वृद्धि पीएच को बढ़ाती है नीचे एक पूर्णांक इकाई द्वारा और इसके विपरीत।
उदाहरण: प्रोटोन के 0.025 M विलयन के विलयन का pH मान कितना होता है?
पीएच = −लॉग10[०.०२५ मोल/ली] = १.६०२
अम्ल आयनीकरण स्थिरांक ka
प्रत्येक अम्ल का अपना आयनन स्थिरांक होता है, जो निम्न द्वारा दिया जाता है:
K_{a} = \dfrac{[A^{-}][H_{3}O^{+}]}{[HA]}
यहां एक−], [एच3हे+] और [HA] क्रमशः आयनित एसिड, प्रोटॉन और संघीकृत (यानी, "बरकरार") एसिड की संतुलन सांद्रता का प्रतिनिधित्व करते हैं। कए इस प्रकार प्रोटॉन को उतारने के लिए एक एसिड के "उत्साह" का एक उपाय प्रदान करता है और इस प्रकार ताकत है; संतुलन पर एसिड जितना अधिक दृढ़ता से अलग होता है, इस समीकरण में हर के संबंध में अंश जितना अधिक होगा और K जितना अधिक होगाए.
पीकेए से पीएच की गणना: हेंडरसन-हसलबैक समीकरण
आप एसिड के पीकेए और ऊपर दी गई सांद्रता, दान किए गए प्रोटॉन के बाहर दिए गए समाधान के पीएच की गणना कर सकते हैं। कंप्यूटिंग पीकेए K. सेए इसका मतलब है कि पीएच के साथ एक ही ऑपरेशन करना: K. का ऋणात्मक लघुगणक लेंए, और आपका उत्तर है।
व्युत्पत्ति शामिल है, लेकिन हेंडरसन-हसलबैक समीकरण इन मात्राओं को निम्नलिखित तरीके से संबंधित करता है:
पीएच = पीकेए + लॉग_{10}\dfrac{[A^{-}]}{[HA]}
उदाहरण: कश्मीरए सिरका का मुख्य घटक एसिटिक एसिड का 1.77 × 10. है−5. उस विलयन का pH क्या है जिसमें 1/10 भाग अम्ल वियोजित होता है?
हल करने के लिए, पहले pKa निर्धारित करें, जो कि केवल −log. है10(1.77 × 10−5) = 4.75. फिर इस तथ्य का उपयोग करें कि [A. का अनुपात−] से [एचए} = 1/10 = 0.1
पीएच = 4.75 + लॉग10 (0.1) = 4.75 + (−1) = 3.75
इसका मतलब है कि एसिटिक एसिड के पीकेए से कम पीएच पर, आधे से भी कम अलग हो जाएगा, या आयनित हो जाएगा; उच्च पीएच मान पर, आधे से अधिक आयनित होंगे। दरअसल, यदि आप [ए -] = [एचए] सेट करते हैं, तो आप पाते हैं कि एसिड का पीकेए केवल पीएच होता है जिस पर आधा एसिड अलग हो जाता है और आधा "बरकरार" होता है।