0.1 M এসিটিক অ্যাসিড এর 10 ml দ্রবণে 0.1 m সোডিয়াম হাইড্র অক্সাইডের 4 ml দ্রবণ যোগ করা হলে উৎপন্ন যৌগের pH কত?

0.1 M এসিটিক অ্যাসিড এর 10 ml দ্রবণে 0.1 m সোডিয়াম হাইড্র অক্সাইডের 4 ml দ্রবণ যোগ করা হলে উৎপন্ন যৌগের pH কত?

1. 3.38 (Incorrect)
2. 4.42 (Incorrect)
3. 3.51 (Incorrect)
4. 4.58 (Correct)

ব্যাখ্যা:

এটি একটি বাফার দ্রবণের pH নির্ণয়ের সমস্যা। এখানে দুর্বল অ্যাসিড (এসিটিক অ্যাসিড) এবং তার লবণের (সোডিয়াম অ্যাসিটেট) মিশ্রণ তৈরি হয়েছে। বাফার দ্রবণের pH নির্ণয়ের জন্য আমরা হ্যান্ডারসন-হ্যাসেলবাল্ক সমীকরণ ব্যবহার করব।

প্রদত্ত তথ্য:

• এসিটিক অ্যাসিড (CH₃COOH) এর মোলারিটি (M_acid) = 0.1 M
• এসিটিক অ্যাসিড এর আয়তন (V_acid) = 10 ml
• সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড (NaOH) এর মোলারিটি (M_base) = 0.1 M
• সোডিয়াম হাইড্রক্সাইডের আয়তন (V_base) = 4 ml
• এসিটিক অ্যাসিডের pKa = 4.76

বিক্রিয়া:

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

বিক্রিয়ার শুরুতে এসিটিক অ্যাসিডের মোল সংখ্যা:

moles_acid = M_acid × V_acid (লিটারে)

moles_acid = 0.1 mol/L × (10 / 1000) L = 0.001 mol

বিক্রিয়ার শুরুতে সোডিয়াম হাইড্রক্সাইডের মোল সংখ্যা:

moles_base = M_base × V_base (লিটারে)

moles_base = 0.1 mol/L × (4 / 1000) L = 0.0004 mol

বিক্রিয়ার পর:

যেহেতু NaOH লিমিটিং রিএজেন্ট, তাই 0.0004 মোল NaOH 0.0004 মোল CH₃COOH এর সাথে বিক্রিয়া করে 0.0004 মোল CH₃COONa তৈরি করবে।

• অবশিষ্ট এসিটিক অ্যাসিডের মোল সংখ্যা = 0.001 - 0.0004 = 0.0006 mol
• উৎপন্ন সোডিয়াম অ্যাসিটেটের মোল সংখ্যা = 0.0004 mol

লবণ ও অ্যাসিডের অনুপাত:

আমরা হ্যান্ডারসন-হ্যাসেলবাল্ক সমীকরণে মোল সংখ্যা ব্যবহার করতে পারি, কারণ মোট আয়তন উভয় ক্ষেত্রেই একই থাকবে এবং অনুপাত নেওয়ার সময় তা বাতিল হয়ে যাবে।

[Salt] / [Acid] = moles_salt / moles_acid = 0.0004 / 0.0006 = 4 / 6

pH নির্ণয়:

pH = pKa + log ([Salt] / [Acid])

pH = 4.76 + log (4 / 6)

pH = 4.76 + log (0.6667)

pH = 4.76 + (-0.176)

pH = 4.76 - 0.176

pH = 4.584

সুতরাং, উৎপন্ন দ্রবণের pH প্রায় 4.58।

সঠিক উত্তর: D. 4.58

প্রশ্নের সমাধান:

প্রথমে, অ্যাসিটিক অ্যাসিড \(CH_3COOH\) ও সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইডের \(NaOH\) মধ্যে বিক্রিয়াটি লিখি:

\(CH_3COOH + NaOH \rightleftharpoons CH_3COONa + H_2O\)

এখানে, অ্যাসিটিক অ্যাসিড একটি দুর্বল অ্যাসিড এবং সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড একটি তীব্র ক্ষার। এই দুটির বিক্রিয়ায় একটি বাফার দ্রবণ তৈরি হবে।

1. মোল সংখ্যা নির্ণয়:

অ্যাসিটিক অ্যাসিড \(CH_3COOH\) এর মোল সংখ্যা:

\(n_{CH_3COOH} = M \times V = 0.1 \times \frac{10}{1000} = 0.001\) মোল

সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড \(NaOH\) এর মোল সংখ্যা:

\(n_{NaOH} = M \times V = 0.1 \times \frac{4}{1000} = 0.0004\) মোল

2. বিক্রিয়ার পর মোল সংখ্যা:

যেহেতু \(NaOH\) সম্পূর্ণরূপে \(CH_3COOH\) এর সাথে বিক্রিয়া করে, তাই:

বিক্রিয়ার পর \(CH_3COOH\) এর মোল সংখ্যা:

\(n_{CH_3COOH} = 0.001 - 0.0004 = 0.0006\) মোল

বিক্রিয়ার পর \(CH_3COONa\) এর মোল সংখ্যা:

\(n_{CH_3COONa} = 0.0004\) মোল

3. বাফার দ্রবণের \(pH\) নির্ণয়:

হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাল্ক সমীকরণ ব্যবহার করে \(pH\) নির্ণয় করা যায়:

\(pH = pK_a + log \frac{[CH_3COONa]}{[CH_3COOH]}\)

\(CH_3COOH\) এর \(pK_a = 4.76\)

\(pH = 4.76 + log \frac{0.0004}{0.0006}\)

\(pH = 4.76 + log(0.6667)\)

\(pH = 4.76 - 0.1761\)

\(pH = 4.5839 \approx 4.58\)

সুতরাং, উৎপন্ন দ্রবণের \(pH\) হলো 4.58। 🎉