आयनिक संतुलन

ओस्टवाल्ड तनुकरण कानून:

• कमजोर अम्ल का वियोजन स्थिरांक $\left(\mathrm{K}_{\mathrm{a}}\right)$,

$\quad \quad \mathrm{K}_{\mathrm{a}}=\frac{\left[\mathrm{H}^{+}\right]\left[\mathrm{A}^{-}\right]}{[\mathrm{HA}]}=\frac{[\mathrm{C} \alpha][\mathrm{C} \alpha]}{\mathrm{C}(1-\alpha)}=\frac{\mathrm{C} \alpha^{2}}{1-\alpha}$

$\quad \quad $अगर $\alpha < < 1, \text{ then } 1 - \alpha \cong 1 \text{ or }$

$\quad \quad K_a = c \alpha^2 \text{ या } \alpha = \sqrt{\frac{K_a}{C}} = \sqrt{K_a \times V} $

• इसी प्रकार कमजोर आधार के लिए, $\alpha=\sqrt{\frac{K_{b}}{C}}$. का मूल्य जितना अधिक होगा $K_{a} / K_{b}$, अम्ल/क्षार प्रबल है।

अम्लता और $\mathrm{pH}$ पैमाना :

$\therefore \quad pH=-\log a_{H^+} $(कहाँ $ a_{H^+} $की गतिविधि है $H^+$आयन = तनु विलयन के लिए दाढ़ सांद्रता)।

$\mathrm{pH}$ नकारात्मक भी हो सकता है या $>14$

$\mathrm{pH}=-\log \left[\mathrm{H}^{+}\right] ; \quad\left[\mathrm{H}^{+}\right]=10^{-\mathrm{pH}}$

$\mathrm{pOH}=-\log \left[\mathrm{OH}^{-}\right] ; \quad\left[\mathrm{OH}^{-}\right]=10^{-\mathrm{pOH}}$

$\mathrm{pKa}=-\log \mathrm{Ka} ; \quad \mathrm{Ka}=10^{-\mathrm{pKa}}$

$\mathrm{pKb}=-\log \mathrm{Kb} ; \quad \mathrm{Kb}=10^{-\mathrm{pKb}}$

पानी के गुण:

1. शुद्ध जल में $\left[\mathrm{H}^{+}\right]=\left[\mathrm{OH}^{-}\right] \quad$ इसलिए यह तटस्थ है.

2. दाढ़ एकाग्रता $/$ पानी की मात्रा $=55.56 \mathrm{M}$

3. जल का आयनिक उत्पाद $\left(\mathrm{K}_{\mathrm{w}}\right)$ :

$\quad \quad\mathrm{K}_{\mathrm{w}}=\left[\mathrm{H}^{+}\right]\left[\mathrm{OH}^{-}\right]=10^{-14}$ पर $25^{\circ}$ (प्रयोगात्मक रूप से)

$\quad \quad\mathrm{pH}=7=\mathrm{pOH} \quad \Rightarrow \quad$ तटस्थ

$\quad \quad\mathrm{pH}<7$ या $\mathrm{pOH}>7 \quad \Rightarrow \quad$ अम्लीय

$\quad \quad\mathrm{pH}>7$ या $\mathrm{pOH}<7 \quad \Rightarrow \quad$ बुनियादी

4. जल के पृथक्करण की डिग्री :

$\quad \quad\alpha=\frac{\text { no. of moles dissociated }}{\text { Total No. of molesinitiallytaken }}=\frac{10^{-7}}{55.55}=$

$\quad \quad 18 \times 10^{-10}$ या $1.8 \times 10^{-7} $%

5. जल का पूर्ण पृथक्करण स्थिरांक :

$ \quad \quad K_a = K_b =\frac{[H^+][OH^-]}{[H_{2} O]}=\frac{10^{-7} \times 10^{-7}} {55.55}=1.8 \गुना 10^{-16}$

$\quad \quad pK_a = pK_b =-\log(1.8 \times 10^{-16})=16-\log 1.8=15.74 $

$\quad \quad K_a \times K_{b} =\left[H^{+}][OH^{-}\right]=K_{w}$

$\quad \quad \Rightarrow$ संयुग्मी अम्ल-क्षार युग्म के लिए

$\quad \quad pK_a+pK_b=pK_w=14 \quad at \quad 25^{\circ}C.$.

$\quad \quad p K_{\mathrm{a}}$ का $\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}$आयनों $=-1.74$

$\quad \quad p K_{b}$ का $\mathrm{OH}^{-}$आयनों $=-1.74$.

विभिन्न प्रकार के समाधानों की पीएच गणना:

(ए) मजबूत एसिड समाधान:

$\quad$ (i) यदि एकाग्रता से अधिक है $10^{-6} \mathrm{M}$

$\quad$ इस मामले में $\mathrm{H}^{+}$पानी से आने वाले आयनों की उपेक्षा की जा सकती है,

$\quad$(ii) यदि एकाग्रता से कम है $10^{-6} \mathrm{M}$

$\quad$ इस मामले में $\mathrm{H}^{+}$पानी से आने वाले आयनों की उपेक्षा नहीं की जा सकती

(बी) मजबूत आधार समाधान:

भाग (ए) के समान विधि का उपयोग करके पहले गणना करें $\left[\mathrm{OH}^{-}\right]$और फिर उपयोग करें

$\left[\mathrm{H}^{+}\right] \times\left[\mathrm{OH}^{-}\right]=10^{-14}$

(सी) दो मजबूत एसिड के मिश्रण का पीएच:

की संख्या $\mathrm{H}^{+}$I-समाधान से आयन $=N_1 V_1$

की संख्या $\mathrm{H}^{+}$II-समाधान से आयन $=N_2 V_2$

$$ [H^{+}]=N=\frac{N_1V_1 + N_2 V_2}{V_1+V_2} $$

(डी) दो मजबूत आधारों के मिश्रण का पीएच:

$$ [OH^{-}]=N=\frac{N_1V_1 + N_2 V_2}{V_1+V_2} $$

(इ) $\mathrm{pH}$ एक प्रबल अम्ल और एक प्रबल क्षार के मिश्रण का:

अगर $N_{1} V_{1}>N_{2} V_{2}$, तो घोल प्रकृति में अम्लीय होगा और

$$ [H^{+}]=N=\frac{N_1V_1 - N_2 V_2}{V_1+V_2} $$

अगर $N_{2} V_{2}>N_{1} V_{1}$, तो समाधान प्रकृति में बुनियादी होगा और

$$ [OH^{-}]=N=\frac{N_2 V_2 - N_1 V_1}{V_1+V_2} $$

(एफ) $\mathrm{pH}$ एक कमजोर अम्ल (मोनोप्रोटिक) घोल का:

$\mathrm{K}_{\mathrm{a}}=\frac{\left[\mathrm{H}^{+}\right]\left[\mathrm{OH}^{-}\right]}{[\mathrm{HA}]}=\frac{\mathrm{C} \alpha^{2}}{1-\alpha}$

$if \quad \alpha «1 \Rightarrow(1-\alpha) \approx 1 \quad \Rightarrow \quad K_a \approx C \alpha^{2}$

$\Rightarrow \alpha = \sqrt{\frac{K_a}{C}} ( \text {is valid if } \alpha < 0.1 \text{ or } 10 % )$

तनुकरण बढ़ाने पर

$\Rightarrow \mathrm{C} \downarrow \Rightarrow \alpha \uparrow \quad$ और $\left[\mathrm{H}^{+}\right] \downarrow \mathrm{pH} \uparrow$

दो अम्लों की सापेक्ष शक्ति:

$\frac{[H^{+}] \quad\text {furnished by I acid }} {[H^{+}] \quad\text {furnished by II acid }} = \frac{C_1 \alpha_{1}}{C_2 \alpha_{2}}=\sqrt{\frac{k_{a_1} c_1}{k_{a_2} c_2}}$

नमक हाइड्रोलिसिस:

प्लॉयवेलेंट आयनों या धनायनों का हाइड्रोलिसिस

के लिए $[Na_3 PO_4]=C$.

$K_{a1} \times K_{h3}=K_w$

$K_{a1} \times K_{h2}=K_w$

$K_{a3} \times K_{h1}=K_w$

आम तौर पर $\mathrm{pH}$ केवल प्रथम चरण हाइड्रोलिसिस का उपयोग करके गणना की जाती है

$\mathrm{K}_{\mathrm{h} 1}=\frac{\mathrm{Ch}^{2}}{1-\mathrm{h}} \approx \mathrm{Ch}^{2}$

$h=\sqrt{\frac{K_{h_1}}{c}}$

$\Rightarrow\left[\mathrm{OH}^{-}\right]=\mathrm{ch}=\sqrt{\mathrm{K}_{\mathrm{h} 1} \times \mathrm{c}} $

$\Rightarrow[H^{+}]=\sqrt{\frac{K_W \times K_{a3}}{C}}$

इसलिए $pH=\frac{1}{2}[pK_w + pK_{a3} + \log C]$

बफर द्रावण

(ए) अम्लीय बफर: उदाहरण के लिए $CH_3 COOH $ और $CH_3 COONa$. (कमजोर अम्ल और उसके संयुग्मी आधार का नमक)।

$$ pH=\mathrm{pK}_{\mathrm{a}}+\log \frac{[\text { नमक }]}{[\text { एसिड }]} \quad \text { [हेंडरसन का समीकरण ]} $$

(बी) बेसिक बफर: उदाहरण के लिए $NH_4 OH + NH_4 Cl$. (कमजोर आधार और इसके संयुग्म अम्ल का नमक)।

$$ \mathrm{pOH}=\mathrm{pK}_{\mathrm{b}}+\log \frac{[\text { नमक }]}{[\text {आधार }]} $$

घुलनशील उत्पाद

$\mathrm{K}_{\mathrm{SP}}=(\mathrm{xs})^{\mathrm{x}}(\mathrm{ys})^{\mathrm{y}}=\mathrm{x}^{\mathrm{x}} \cdot \mathrm{y}^{\mathrm{y}} \cdot(\mathrm{s})^{\mathrm{x}+\mathrm{y}}$

वर्षा की स्थिति

यदि आयनिक उत्पाद $ K_{I.P} > K_{SP}$ वर्षा होती है,

अगर $K_{I.P}=K_{SP}$ संतृप्त घोल (वर्षा अभी शुरू हुई है या रुकी है)।