हेंडरसन हैसेलबच और अभ्यासों द्वारा लगातार आयनीकरण समीकरण

आयनीकरण स्थिरांक (या पृथक्करण) एक संपत्ति है जो हाइड्रोजन आयनों को छोड़ने के लिए किसी पदार्थ की प्रवृत्ति को दर्शाता है; अर्थात्, यह सीधे एक एसिड की ताकत से संबंधित है। पृथक्करण स्थिरांक (का) का अधिक से अधिक मूल्य, एसिड द्वारा हाइड्रोजन बांड की अधिक से अधिक रिहाई.

जब पानी की बात आती है, उदाहरण के लिए, इसके आयनीकरण को op ऑटोप्रोटोलिसिस ’या 'ऑटोइजेशन’ के रूप में जाना जाता है। यहाँ, एक पानी का अणु एक H पैदा करता है⁺ एक और, एच आयनों का उत्पादन₃हे⁺ और ओह^-, जैसा कि आप नीचे दी गई छवि में देख सकते हैं.

एक जलीय घोल से एक एसिड के पृथक्करण को निम्न तरीके से योजनाबद्ध किया जा सकता है:

हा + एच₂हे    <=>  एच₃हे⁺     +       एक^-

जहाँ HA उस अम्ल का प्रतिनिधित्व करता है जो आयनीकृत है, H₃हे⁺ हाइड्रोनियम आयन, और ए^- इसका संयुग्म आधार। यदि काई अधिक है, तो हा का एक बड़ा हिस्सा अलग हो जाएगा और इसके परिणामस्वरूप हाइड्रोनियम आयन की अधिक एकाग्रता होगी। अम्लता में यह वृद्धि समाधान के पीएच में परिवर्तन को देखकर निर्धारित की जा सकती है, जिसका मूल्य 7 से नीचे है।.

सूची

• 1 आयनीकरण संतुलन
  • 1.1 का
• 2 हेंडरसन-हसेबलब समीकरण
  • २.१ उपयोग करें
• 3 Ionization निरंतर अभ्यास
  • ३.१ व्यायाम १
  • ३.२ व्यायाम २
  • ३.३ व्यायाम ३
• 4 संदर्भ

आयनीकरण संतुलन

ऊपरी रासायनिक समीकरण में डबल तीर इंगित करता है कि प्रतिक्रियाशील और उत्पाद के बीच एक संतुलन स्थापित किया गया है। जैसा कि सभी संतुलन में एक स्थिर होता है, एक एसिड के आयनीकरण के साथ भी ऐसा ही होता है और इसे निम्नानुसार व्यक्त किया जाता है:

के = [एच₃हे⁺] [ए^-] / [हा] [एच₂हे]

थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर Ka को गतिविधियों के संदर्भ में परिभाषित किया जाता है, सांद्रता में नहीं। हालाँकि, जल में जलीय घोलों में पानी की गतिविधि लगभग 1 होती है, और हाइड्रोनियम आयन, संयुग्मित आधार और असिंचित अम्ल की गतिविधियाँ उनके दाढ़ की सांद्रता के करीब होती हैं.

इन कारणों से, पृथक्करण स्थिरांक (का) का उपयोग जिसमें जल सांद्रता शामिल नहीं है, को पेश किया गया था। यह अनुमति देता है कि कमजोर अम्ल का पृथक्करण सरल तरीके से किया जा सकता है, और पृथक्करण स्थिरांक (का) उसी तरह व्यक्त किया जाता है.

यह है  <=> एच⁺     +      एक^-

का = [एच⁺] [ए^-] / [हा]

Ka

पृथक्करण स्थिरांक (का) एक संतुलन स्थिरांक की अभिव्यक्ति का एक रूप है.

गैर-विघटित एसिड, संयुग्म आधार और हाइड्रोनियम या हाइड्रोजन आयन की सांद्रता एक बार संतुलन की स्थिति तक पहुंचने के बाद स्थिर रहती है। दूसरी ओर, संयुग्म आधार और हाइड्रोनियम आयन की सांद्रता बिल्कुल समान हैं.

उनके मूल्य नकारात्मक प्रतिपादकों के साथ 10 की शक्तियों में दिए गए हैं, इसलिए का अभिव्यक्ति का एक अधिक सरल और प्रबंधनीय रूप पेश किया गया, जिसे उन्होंने केकेए कहा.

pKa = - लॉग का

पीकेए को आमतौर पर एसिड पृथक्करण स्थिरांक के रूप में जाना जाता है। पीकेए का मूल्य एक एसिड की ताकत का एक स्पष्ट संकेत है.

वे एसिड जिनका पीकेए मान -1.74 से कम या अधिक नकारात्मक है (हाइड्रोनियम आयन का पीकेए) को मजबूत एसिड माना जाता है। जबकि जिन एसिडों में पीकेए -1.74 से अधिक होता है, उन्हें गैर-मजबूत एसिड माना जाता है.

हेंडरसन-हसेबलब समीकरण

का की अभिव्यक्ति से, एक समीकरण व्युत्पन्न होता है जो विश्लेषणात्मक गणना में अत्यधिक उपयोगिता का है.

का = [एच⁺] [ए^-] / [हा]

लघुगणक लेना,

लॉग का = लॉग एच⁺  +   लॉग ए^-   -   लॉग हा

और लॉग एच समाशोधन⁺:

-log H = - log Ka + log A^-   -   लॉग हा

पीएच और पीकेए की परिभाषा का उपयोग करना, और फिर से संगठित करना:

पीएच = पीकेए + लॉग (ए^- /)

यह प्रसिद्ध हेंडरसन-हासेलबेल समीकरण है.

उपयोग

हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग बफर समाधानों के पीएच का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है, साथ ही वे संयुग्म आधार के सापेक्ष सांद्रता और पीएच में एसिड को कैसे प्रभावित करते हैं.

जब संयुग्म आधार की एकाग्रता अम्ल की सांद्रता के बराबर होती है, तो दोनों शब्दों की सांद्रता के बीच का अनुपात 1 के बराबर होता है; और इसलिए, इसका लघुगणक 0 के बराबर है.

इसके परिणामस्वरूप पीएच = pKa, यह बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि इस स्थिति में बफर दक्षता अधिकतम है.

यह आमतौर पर पीएच क्षेत्र लेने के लिए है जहां अधिकतम बफर क्षमता मौजूद है, जहां पीएच = pka pH 1 पीएच इकाई.

Ionization निरंतर अभ्यास

व्यायाम 1

एक कमजोर एसिड के पतला घोल में संतुलन पर निम्न सांद्रता होती है: असिंचित एसिड = 0.065 एम और संयुग्मित आधार सांद्रता = 9 · 10^-4 एम। एसिड की का और pKa की गणना करें.

हाइड्रोजन आयन या हाइड्रोनियम आयन की सांद्रता संयुग्म आधार की एकाग्रता के बराबर होती है, क्योंकि वे एक ही अम्ल के आयनीकरण से आते हैं.

समीकरण में प्रतिस्थापित:

का = [एच⁺] [ए^-] / हा

उनके संबंधित मूल्यों के लिए समीकरण में प्रतिस्थापित:

का = (९ · १०)^-4 एम) (9 · 10^-4 एम) / 65 · 10^-3 एम

= 1,246 · 10^-5

और गणना की तो उसके पी.के.

pKa = - लॉग का

= - 1,246 लॉग 10^-5

= 4,904

व्यायाम २

0.03 एम की एकाग्रता के साथ एक कमजोर एसिड, एक पृथक्करण स्थिरांक (का) = 1.5 · 10 है^-4. गणना: एक) जलीय घोल का पीएच; b) अम्ल के आयनीकरण की डिग्री.

संतुलन में अम्ल की सांद्रता (0.03 M - x) के बराबर होती है, जहाँ x अम्ल की मात्रा है जो विघटित होती है। इसलिए, हाइड्रोजन या हाइड्रोनियम आयन की एकाग्रता x है, जैसा कि संयुग्मित आधार की एकाग्रता है.

का = [एच⁺] [ए^-] / [हा] = १.५ · १०^-6

[एच⁺] = [ए^-] = एक्स

वाई [हा] = ०.०३ एम - एक्स। का का छोटा मान बताता है कि अम्ल संभवतः बहुत कम विघटित होता है, इसलिए (0.03 M - x) लगभग 0.03 M के बराबर होता है.

Ka में प्रतिस्थापित:

1,5 · 10^-6 = एक्स² / ३ · १०^-2

एक्स² = 4.5 · 10^-8 एम²

x = 2.12 x 10^-4 एम

और एक्स = [एच के रूप में⁺]

पीएच = - लॉग [एच⁺]

= - लॉग [2.12 x 10^-4]

पीएच = 3.67

और अंत में आयनीकरण की डिग्री के बारे में: इसकी गणना निम्नलिखित अभिव्यक्ति के माध्यम से की जा सकती है:

[एच⁺] या [ए^-] / हा] x १००%

(२.१२ · १०^-4 / ३ · १०^-2) x १००%

0,71%

व्यायाम ३

मैं एक एसिड के आयनीकरण के प्रतिशत से का की गणना करता हूं, यह जानकर कि यह 1.5 · 10 की प्रारंभिक एकाग्रता से 4.8% तक आयनित है^-3 एम.

आयनीकृत होने वाले एसिड की मात्रा की गणना करने के लिए इसका 4.8% निर्धारित किया जाता है.

आयनित मात्रा = 1.5 · 10^-3 एम (4.8 / 100)

= 7.2 x 10^-5 एम

आयनित एसिड की यह मात्रा संयुग्म आधार की सांद्रता के बराबर है और संतुलन में हाइड्रोनियम आयन या हाइड्रोजन आयन की सांद्रता के बराबर है।.

संतुलन में एसिड की एकाग्रता = एसिड की प्रारंभिक एकाग्रता - आयनित एसिड की मात्रा.

[हा] = १.५ · १०^-3 एम - 7.2 · 10^-5 एम

= 1,428 x 10^-3 एम

और फिर उसी समीकरण के साथ हल करना

का = [एच⁺] [ए^-] / [हा]

का = (7.2.२ · १०^-5 एम एक्स 7.2 · 10^-5 एम) / 1,428 · 10^-3 एम

= 3.63 x 10^-6

pKa = - लॉग का

= - लॉग 3.63 x 10^-6

= 5.44

संदर्भ

1. रसायन शास्त्र LibreTexts। (एन.डी.)। विघटन स्थिरांक। से लिया गया: chem.libretexts.org
2. विकिपीडिया। (2018)। विघटन स्थिरांक। से लिया गया: en.wikipedia.org
3. Whitten, K. W., Davis, R.E., Peck, L. P. और स्टेनली, G. G. रसायन शास्त्र। (2008) आठवां संस्करण। Cengage Learning.
4. सेगेल आई। एच। (1975)। जैव रासायनिक गणना। 2। संस्करण। जॉन विले एंड संस। कांग्रेस.
5. काबरा ई। (2018)। एसिड आयनीकरण निरंतरता की गणना कैसे करें। अध्ययन। से लिया गया: study.com.