20ml 0.2M ইথানয়িক এসিড (\( Ka=1.8 \times 10^{-5} \)) এবং 20mL 0.10M NaOH দ্রবনের মিশ্রণের মাধ্যমে প্রস্তুতকৃত বাফার দ্রবণের pH হল-

প্রশ্ন: 20 mL 0.2 M ইথানয়িক এসিড (Ka = 1.8 × 10^-5) এবং 20 mL 0.10 M NaOH দ্রবণের মিশ্রণের মাধ্যমে প্রস্তুতকৃত বাফার দ্রবণের pH কত?

উত্তর: 4.7

সমাধান:

প্রথমে, ইথানয়িক এসিডের মোল সংখ্যা নির্ণয় করি:

• এসিডের ঘনত্ব (M) = 0.2 M
• পরিমাণ (V) = 20 mL = 0.020 L
• মোল সংখ্যা (n_acid) = M × V = 0.2 mol/L × 0.020 L = 0.004 mol

NaOH এর জন্য:

• NaOH এর ঘনত্ব (M) = 0.10 M
• পরিমাণ (V) = 20 mL = 0.020 L
• মোল সংখ্যা (n_base) = 0.10 mol/L × 0.020 L = 0.002 mol

মিশ্রণে, এসিড এবং NaOH বিক্রিয়া করবে:

• প্রথমে, NaOH এর মাধ্যমে এসিডের some অংশ neutralized হবে:
• নিয়ন্ত্রিত অ্যাসিডের পরিমাণ: n_acid - n_base = 0.004 mol - 0.002 mol = 0.002 mol
• অপরিপক্ব অ্যাসিডের পরিমাণ: 0.002 mol

অতএব, এখন দ্রবণে অবশিষ্ট অ্যাসিডের মোল সংখ্যা = 0.002 mol। প্রসেসের পর, অ্যাসিডের ঘনত্ব:

[HA] = \(\frac{0.002\, \text{mol}}{0.020\, \text{L}}\) = 0.10 M

অপরদিকে, নাইট্রেটের পরিমাণ (অপসারিত অ্যাসিডের বিক্রিয়া থেকে):

• NaOH এর পরিমাণ: 0.002 mol
• NaOH এর ঘনত্ব: 0.10 M

এখন, বাফার অবস্থার জন্য পিএইচ নির্ণয় করতে, আমরা অ্যাসিডের হাইড্রোজেন আয়নের ঘনত্ব ব্যবহার করব। অ্যাসিডের একসময় বিদ্যমান:

pKa = -log Ka = -log(1.8 × 10^-5) ≈ 4.74

এখানে, অ্যাসিডের অবশিষ্ট ঘনত্ব = 0.10 M।

অতএব, বাফার সমাধানের জন্য, পিএইচ নির্ণয় করতে পারি:

pH ≈ pKa + log \(\frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]}\)

এখানে, \([\text{A}^-]\) হল ক্ষারকের পরিমাণ (NaOH এর বিক্রিয়ার ফলে তৈরি আয়নসমূহ) এবং \([\text{HA}]\) হল অবশিষ্ট অ্যাসিডের ঘনত্ব।

অতিরিক্ত NaOH না থাকায়, অ্যাসিডের হাইড্রোজেন আয়ন প্রতিস্থাপিত হয়েছে নাইট্রেট আয়নে, ফলে:

• অ্যাসিডের অবশিষ্ট ঘনত্ব = 0.10 M
• NaOH এর ঘনত্ব = 0.10 M, এর ফলে, অ্যাসিডের কিছু অংশ neutralized হয়েছে, কিন্তু মূল অ্যাসিডের অবশিষ্ট ঘনত্ব একই রকম থাকবে, কারণ প্রথমে NaOH অ্যাসিডের সমান পরিমাণ প্রতিস্থাপিত হয়েছে।

অতএব, এই পরিস্থিতিতে, পিএইচ প্রায়:

pH ≈ pKa = 4.74

তবে, মূল প্রশ্নে দেওয়া উত্তরের কাছাকাছি মান, অর্থাৎ 4.7, কারন অল্প কিছু পরিবর্তনের ফলে এই মান পরিবর্তিত হতে পারে।

তাই, উত্তর: 4.7