If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

જો તમે વેબ ફિલ્ટરની પાછળ હોવ, તો કૃપા કરીને ખાતરી કરો કે ડોમેન્સ *.kastatic.org અને *.kasandbox.org અનબ્લોક થયા છે.

મુખ્ય વિષયવસ્તુ

નિર્બળ ઍસિડ-બેઇઝ સંતુલન

નિર્બળ ઍસિડ અને બેઇઝ આયનીકરણ પ્રક્રિયાઓ અને સંબંધિત સંતુલન અચળાંકો,  Ka અને Kb. pH સાથે સંબંધિત Ka અને Kb, અને ટકાવારી વિયોજનની ગણતરી. 

મુખ્ય બાબતો:

  • સંયુગ્મ બેઇઝ A સાથે વ્યાપક મોનોપ્રોટીક નિર્બળ ઍસિડ HA માટે, સંતુલન અચળાંક પાસે સ્વરૂપ:
Ka=[H3O+][A][HA]
  • ઍસિડ વિયોજન અચળાંક Ka નિર્બળ ઍસિડના વિયોજનની સીમાને દર્શાવે છે. Ka ની કિંમત જેટલી મોટી, ઍસિડ તેટલું જ વધુ પ્રબળ, અને ઊલટું.
  • સંયુગ્મ ઍસિડ BH+ સાથે વ્યાપક મોનોપ્રોટીક નિર્બળ બેઇઝ B માટે, સંતુલન અચળાંક પાસે સ્વરૂપ:
Kb=[BH+][OH][B]
  • બેઇઝ વિયોજન અચળાંક (અથવા બેઇઝ આયનીકરણ અચળાંક) Kb નિર્બળ બેઇઝના વિયોજનની સીમાને દર્શાવે છે. Kb ની કિંમત જેટલી મોટી, બેઇઝ તેટલું જ વધુ પ્રબળ, અને ઊલટું.

પ્રબળ vs. નિર્બળ ઍસિડ અને બેઇઝ

પ્રબળ ઍસિડ અને પ્રબળ બેઇઝ એવી પ્રજાતિઓ દર્શાવે જેનું દ્રાવણમાં આયન બનાવવા માટે સંપૂર્ણ વિયોજન થાય છે. વિરોધાભાસ રીતે, નિર્બળ ઍસિડ અને બેઇઝનું આંશિક આયનીકરણ થાય છે, અને આયનીકરણ પ્રક્રિયા પ્રતિવર્તી હોય છે. આમ, નિર્બળ ઍસિડ અને બેઇઝ દ્રાવણો ગતિશીલ સંતુલનમાં ઘણા બધા વીજભારિત અને વીજભારિત ન હોય તેવા કણો ધરાવે.
આ આર્ટીકલમાં, આપણે ઍસિડ અને બેઇઝ વિયોજન પ્રક્રિયાઓ તેમજ તેમને સંબંધિત અચળાંકો: Ka, ઍસિડ વિયોજન અચળાંક, અને Kb, the બેઇઝ વિયોજન અચળાંક વિશે ચર્ચા કરીશું.

અભ્યાસ: ઍસિડ પ્રબળતા અને pH ની સરખામણી કરતા

પ્રશ્ન 1: એકસમાન સાંદ્રતા આગળ નિર્બળ વિરુદ્ધ પ્રબળ ઍસિડ

આપણી પાસે બે જલીય દ્રાવણ છે: હાઈડ્રોફ્લોરિક ઍસિડ, HF(aq), નું 2.0M દ્રાવણ, અને હાઈડ્રોબ્રોમિક ઍસિડ, HBr(aq), નું 2.0M દ્રાવણ. કયા દ્રાવણ પાસે ઓછી pH છે?
કોઈ એક જવાબ પસંદ કરો:

પ્રશ્ન 2: વિવિધ સાંદ્રતા આગળ નિર્બળ વિરુદ્ધ પ્રબળ ઍસિડ

આ સમયે આપણી પાસે હાઈડ્રોફ્લોરિક ઍસિડ, HF(aq), નું 2.0M દ્રાવણ, અને હાઈડ્રોબ્રોમિક ઍસિડ, HBr(aq), નું 1.0M દ્રાવણ. કયા દ્રાવણ પાસે ઓછી pH છે?
ધારો કે આપણે હાઈડ્રોફ્લોરિક ઍસિડના વિયોજન માટે સંતુલન અચળાંક જાણતા નથી.
કોઈ એક જવાબ પસંદ કરો:

નિર્બળ ઍસિડ અને ઍસિડ વિયોજન અચળાંક, Ka

નિર્બળ ઍસિડ એવા ઍસિડ છે જેનું દ્રાવણમાં સંપૂર્ણ વિયોજન થતું નથી. બીજા શબ્દોમાં, નિર્બળ ઍસિડ કોઈ ઍસિડ છે જે પ્રબળ ઍસિડ નથી.
નિર્બળ ઍસિડની પ્રબળતા તેનું કેટલું વિયોજન થાય છે તેના પર આધાર રાખે છે: જેટલું વિયોજન વધુ, ઍસિડ એટલો જ વધુ પ્રબળ. નિર્બળ ઍસિડની સાપેક્ષ પ્રબળતાઓના માપન માટે, આપણે ઍસિડ વિયોજન અચળાંક Ka, ઍસિડ વિયોજન પ્રક્રિયા માટે સંતુલન અચળાંક જોઈ શકીએ.
વ્યાપક મોનોપ્રોટીક નિર્બળ ઍસિડ માટે HA, પાણીમાં વિયોજન પ્રક્રિયા નીચે મુજબ લખી શકાય:
HA(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+A(aq)
આ પ્રક્રિયાને આધારે, આપણે સંતુલન અચળાંક Ka માટે પદાવલિ લખી શકીએ:
Ka=[H3O+][A][HA]
સંતુલન પદાવલિ નીપજ અને પ્રક્રિયકનો ગુણોત્તર છે. HA જેટલો વધુ H+ અને સંયુગ્મ બેઇઝ A માં વિયોજિત થાય, ઍસિડ વધુ પ્રબળ બને, અને Ka ની કિંમત મોટી બને. pH[H3O+] સાથે સંબંધિત છે, તેથી દ્રાવણની pHKa અને ઍસિડની સાંદ્રતાનું વિધેય થશે: ઍસિડની સાંદ્રતા અને/અથવા Ka જેમ વધે તેમ pH ઘટે.

સામાન્ય નિર્બળ ઍસિડ

મેલિક ઍસિડ, C4H6O5, કાર્બનિક ઍસિડ છે જે સફરજનમાં મળી આવે છે. Image from Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.
કાર્બોક્સિલ ઍસિડ કાર્બનિક નિર્બળ ઍસિડમાં સામાન્ય ક્રિયાશીલ સમૂહ છે, અને તેનું સૂત્ર COOH. મેલિક ઍસિડ (C4H6O5), કાર્બનિક ઍસિડ છે જે બે કાર્બોક્સિલ ઍસિડ સમૂહ ધરાવે છે, જે સફરજન અને બીજા ફળોના ખાટા સ્વાદ માટે જવાબદાર છે. અણુમાં ત્યાં બે કાર્બોક્સિલ ઍસિડ સમૂહ છે, તેથી મેલિક ઍસિડ બે સુધીના પ્રોટોનનું દાન કરી શકે.
નિર્બળ ઍસિડ અને તેમની Ka કિંમતોના વધુ કેટલાક ઉદાહરણ નીચેના ટેબલમાં આપ્યા છે.
નામસૂત્રKa(25C)
એમોનિયમNH4+5.6×1010
ક્લોરસ ઍસિડHClO21.2×102
હાઈડ્રોફ્લોરિક ઍસિડHF7.2×104
એસિટિક ઍસિડCH3COOH1.8×105
ખ્યાલ ચકાસણી: ઉપરના ટેબલને આધારે, પ્રબળ ઍસિડ કયું છેએસિટિક ઍસિડ અથવા હાઈડ્રોફ્લોરિક ઍસિડ?

ઉદાહરણ 1: નિર્બળ ઍસિડના % વિયોજનની ગણતરી કરવી

ટકાવારી વિયોજનની ગણતરી કરવા માટેની એક રીત દ્રાવણમાં નિર્બળ ઍસિડનું વિયોજન કઈ રીતે થયું છે તેનું માપન કરવાની છે. નિર્બળ ઍસિડ HA માટે ટકાવારી વિયોજનની ગણતરી નીચે મુજબ કરી શકાય:
% વિયોજન=[A(aq)][HA(aq)]×100%
નાઈટ્રસ ઍસિડ (HNO2) પાસે 25C આગળ Ka નું મૂલ્ય 4.0×104 છે, 0.400 M દ્રાવણમાં નાઈટ્રસ ઍસિડનું ટકાવારી વિયોજન શું છે?
ચાલો એક પછી એક સ્ટેપમાં આ ઉદાહરણ જોઈએ!

સ્ટેપ 1: સંતુલિત ઍસિડ વિયોજન પ્રક્રિયા લખવી

સૌપ્રથમ, પાણીમાં HNO2 ની સંતુલિત વિયોજન પ્રક્રિયા લખીએ. નાઈટ્રસ ઍસિડ પાણીને એક પ્રોટોનનું દાન કરીને NO2(aq) બનાવી શકે:
HNO2(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+NO2(aq)

સ્ટેપ 2: Ka માટે પદાવલિ લખવી

સ્ટેપ 1 ના સમીકરણ પરથી, આપણે નાઈટ્રસ ઍસિડ માટે Ka પદાવલિ લખી શકીએ:
Ka=[H3O+][NO2][HNO2]=4.0×104

સ્ટેપ 3: સંતુલન આગળ [H+] અને [NO2] શોધવી

હવે, આપણે Ka પદાવલિમાં સંતુલન સાંદ્રતાઓ માટેની બીજગાણિતીય પદાવલિ નક્કી કરવા માટે ICE ટેબલનો ઉપયોગ કરી શકીએ:
HNO2(aq)H3O+NO2
Initial0.400M00
Changex+x+x
Equilibrium0.400Mxxx
Ka પદાવલિમાં સંતુલન સાંદ્રતાઓની કિંમત મૂકતા, આપણને મળે:
Ka=(x)(x)(0.400Mx)=4.0×104
પદાવલીને સાદુંરૂપ આપતા, આપણને નીચેનું મળે:
x20.400Mx=4.0×104
આ દ્વિઘાત સમીકરણ છે જેને દ્વિઘાત સૂત્ર અથવા અનુમાનની રીતનો ઉપયોગ કરીને x માટે ઉકેલી શકાય.
કોઈ પણ રીતે આપણને x=0.0126 M આપે. તેથી, [NO2]=[H3O+]=0.0126 M.

સ્ટેપ 4: ટકાવારી વિયોજન શોધવું

ટકાવારી વિયોજનની ગણતરી કરવા માટે, આપણે સ્ટેપ 3 માં શોધેલી સંતુલન સાંદ્રતાઓનો ઉપયોગ કરી શકીએ:
% વિયોજન=[NO2][HNO2]=0.0126 M0.400 M×100%=3.2%
તેથી, દ્રાવણમાં HNO2 ના 3.2% H+ અને NO2 આયનમાં વિયોજિત થાય છે.

નિર્બળ બેઇઝ અને Kb

હવે બેઇઝ વિયોજન અચળાંક (જેને બેઇઝ આયનીકરણ અચળાંક પણ કહેવામાં આવે છે) Kbનું અવલોકન કરીએ. આપણે પાણીમાં વ્યાપક નિર્બળ બેઇઝ B માટે આયનીકરણ પ્રક્રિયા લખીને શરૂઆત કરી શકીએ. આ પ્રક્રિયામાં, બેઇઝ પાણી પાસેથી પ્રોટોન સ્વીકારીને હાઈડ્રોક્સાઇડ અને સંયુગ્મ ઍસિડ, BH+ બનાવે છે:
B(aq)+H2O(l)BH+(aq)+OH(aq)
આપણે નીચે મુજબ સંતુલન અચળાંક Kb માટે પદાવલિ લખી શકીએ:
Kb=[BH+][OH][B]
આ ગુણોત્તર પરથી, આપણે જોઈ શકીએ કે BH+ બનાવવા માટે જેટલા વધુ બેઈઝનું આયનીકરણ થાય, તેટલો જ બેઇઝ વધુ પ્રબળ, અને Kb ની કિંમત. વધુ જેમ કે, દ્રાવણની pH Kb ની કિંમત અને બેઇઝની સાંદ્રતા બંનેનું વિધેય છે.

ઉદાહરણ 2: નિર્બળ બેઇઝ દ્રાવણના pH ની ગણતરી કરવી

એમોનિયા, NH3 ના 1.50 M દ્રાવણની pH શું છે? (Kb=1.8×105)
આ ઉદાહરણ એક વધારાના સ્ટેપ સાથે સંતુલનનો પ્રશ્ન છે: [OH]પરથી pH શોધવું. એક પછી એક સ્ટેપ વડે ગણતરી કરીએ.

સ્ટેપ 1: સંતુલિત આયનીકરણ પ્રક્રિયા લખવી

સૌપ્રથમ, એમોનિયા માટે બેઇઝ આયનીકરણ પ્રક્રિયા લખીએ. એમોનિયા એમોનિયમ, NH4+ બનાવવા માટે પાણી પાસેથી પ્રોટોન સ્વીકારશે:
NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH(aq)

સ્ટેપ 2: Kb માટે પદાવલિ લખવી

આ સંતુલિત સમીકરણ પરથી, આપણે Kb માટે પદાવલિ લખી શકીએ:
Kb=[NH4+][OH][NH3]=1.8×105

સ્ટેપ 3: સંતુલન આગળ [NH4+] અને [OH] શોધવી

સંતુલન સાંદ્રતાઓ નક્કી કરવા માટે, આપણે ICE ટેબલનો ઉપયોગ કરીએ:
NH3(aq)NH4+OH
Initial1.50M00
Changex+x+x
Equilibrium1.50Mxxx
Kb પદાવલિમાં સંતુલન કિંમતો મૂકતા, આપણને નીચેનું મળે:
Kb=(x)(x)1.50Mx=1.8×105
સાદુંરૂપ આપતા, આપણી પાસે:
x21.50Mx=1.8×105
આ દ્વિઘાત સમીકરણ છે જેને દ્વિઘાત સૂત્ર અથવા અનુમાનની રીતનો ઉપયોગ કરીને ઉકેલી શકાય. કોઈ પણ રીત ઉકેલ આપશે
x=[OH]=5.2×103 M

સ્ટેપ 4: [OH] પરથી pH શોધવું

હવે આપણે હાઈડ્રોક્સાઇડની સાંદ્રતા જાણીએ છીએ, આપણે pOH ગણી શકીએ:
pOH=log[OH]=log(5.2×103)=2.28
યાદ રાખો કે 25Cઆગળ, pH+pOH=14. આ સમીકરણને ફરીથી ગોઠવતા, આપણી પાસે:
pH=14pOH
pOH માટેની કિંમત મૂકતા, આપણને મળે:
pH=14.00(2.28)=11.72
તેથી, દ્રાવણની pH 11.72 છે.

સામાન્ય નિર્બળ બેઇઝ

પાયરીડીન (ડાબે) નાઇટ્રોજન-ધરાવતું ચક્રીય સંયોજન છે. એમાઈન (જમણે) એ હાઇડ્રોજન અથવા કાર્બન જોડે ત્રણ એકબંધ સાથેનું તટસ્થ નાઇટ્રોજન પરમાણુ ધરાવતું કાર્બનિક સંયોજન છે. બંને અણુઓ નિર્બળ બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.
સાબુથી ઘરગથ્થુ ક્લીનર સુધી, નિર્બળ બેઇઝ આપણી આસપાસ બધે જ છે! એમાઈન, બીજા પરમાણુ (કાર્બન અથવા હાઇડ્રોજન) જોડે ત્રણ બંધ સાથેનો તટસ્થ પરમાણુ, કાર્બનિક નિર્બળ બેઈઝમાં સામાન્ય ક્રિયાશીલ સમૂહ છે.
એમાઈન બેઇઝ તરીકે વર્તે છે કારણકે નાઈટ્રોજનના અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મ H+સ્વીકારે છે. એમોનિયા, NH3 એ એમાઈન બેઈઝનું ઉદાહરણ છે. પાયરીડીન, C5H5N, નાઇટ્રોજન-ધરાવતા બેઈઝનું બીજું ઉદાહરણ છે.

સારાંશ

  • સંયુગ્મ બેઇઝ A સાથે વ્યાપક મોનોપ્રોટીક નિર્બળ ઍસિડ HA માટે, સંતુલન અચળાંક પાસે સ્વરૂપ:
Ka=[H3O+][A][HA]
  • ઍસિડ વિયોજન અચળાંક Ka નિર્બળ ઍસિડના વિયોજનની સીમાને દર્શાવે છે. Ka ની કિંમત જેટલી મોટી, ઍસિડ તેટલું જ વધુ પ્રબળ, અને ઊલટું.
  • સંયુગ્મ ઍસિડ BH+ સાથે વ્યાપક મોનોપ્રોટીક નિર્બળ બેઇઝ B માટે, સંતુલન અચળાંક પાસે સ્વરૂપ:
Kb=[BH+][OH][B]
  • બેઇઝ વિયોજન અચળાંક (અથવા બેઇઝ આયનીકરણ અચળાંક) Kb નિર્બળ બેઇઝના આયનીકરણની સીમાને દર્શાવે છે. Kb ની કિંમત જેટલી મોટી, બેઇઝ તેટલું જ વધુ પ્રબળ, અને ઊલટું.

પ્રયત્ન કરો!

પ્રશ્ન 1: pH પરથી Kb શોધવું

પાયરીડીન, C5H5N, ના 1.50 M દ્રાવણ પાસે 25Cઆગળ 9.70 ની pH છે. પાયરીડીનનું Kb શું છે?
કોઈ એક જવાબ પસંદ કરો: