0.15 ml, 0.15M CH3COOH দ্রবণে 6ml 0.15 M NaOH দ্রবণ যোগ করা হলে, মিশ্রণের pH নির্ণয় কর? [pKa=4.76]
প্রশ্নের বিশ্লেষণ:
প্রদত্ত তথ্য:
- CH₃COOH দ্রবণের ভলিউম = 0.15 mL = 0.00015 L
- CH₃COOH এর ঘনত্ব = 0.15 M
- NaOH দ্রবণের ভলিউম = 6 mL = 0.006 L
- NaOH এর ঘনত্ব = 0.15 M
- pKa = 4.76
প্রথম ধাপ: দ্রবণের মোল সংখ্যা নির্ণয়
চলুন প্রথমে প্রতিটি উপাদানের মোল সংখ্যাগুলি নির্ণয় করি।
CH₃COOH এর মোল সংখ্যা:
nacid = Macid × Volume = 0.15 mol/L × 0.00015 L = 2.25 × 10-5 mol
NaOH এর মোল সংখ্যা:
nbase = Mbase × Volume = 0.15 mol/L × 0.006 L = 9 × 10-4 mol
দ্বিতীয় ধাপ: প্রতিক্রিয়া ও সমাধান
NaOH টি অ্যাসিডের সাথে প্রতিক্রিয়া করবে:
CH₃COOH + OH- → CH₃COO- + H₂O
NaOH এর মোল সংখ্যা (9×10-4) অ্যাসিডের মোল সংখ্যার (2.25×10-5) থেকে অনেক বেশি। তাই, অ্যাসিড সম্পূর্ণ ক্ষয় হবে এবং একে অপরের থেকে অতিরিক্ত NaOH থাকবে।
অ্যাসিডের ক্ষয়:
নতুন অ্যাসিডের মোল সংখ্যা = 0 (সম্পূর্ণ ক্ষয়) অতিরিক্ত NaOH = 9×10-4 - 2.25×10-5 ≈ 8.775×10-4 mol
তৃতীয় ধাপ: মিশ্রণের অবশিষ্ট লবণ ও pH নির্ণয়
অতিরিক্ত NaOH এর কারণে লবণ (CH₃COO-) তৈরি হবে। এই লবণের পরিমাণ:
nCH₃COO ≈ 8.775×10-4 mol
মিশ্রণে পিএইচ নির্ণয়ের জন্য, আমরা NaOH এর অবশিষ্ট পরিমাণ থেকে হাইড্রোজেন আয়ন (H+) এর ঘাটতি বা ব্যালান্স দেখি। কারণ, অ্যাসিড সম্পূর্ণ ক্ষয় হওয়ায়, এখন মূলত লবণের হাইড্রোলাইসিস দ্বারা pH নির্ণয় করতে হবে।
লবণের হাইড্রোলাইসিস:
CH₃COO- জলীয় সমাধানে হাইড্রোলাইসিস করে:
CH₃COO- + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH-
এখন, এই সমাধানে OH- এর ঘনত্ব নির্ণয় করতে হবে।
চতুর্থ ধাপ: সমাধানের pH নির্ণয়
pKa = 4.76, অর্থাৎ,
Ka = 10-pKa = 10-4.76 ≈ 1.74 × 10-5
এখানে, চূড়ান্ত লবণের সমাধানে (CH₃COO-) এর হাইড্রোলাইসিস থেকে OH- এর ঘনত্ব নির্ণয় করতে, আমরা জানি যে:
Kb = Kw / Ka = 1 × 10-14 / 1.74 × 10-5 ≈ 5.75 × 10-10
এখানে, NaOH এর অবশিষ্ট মোল সংখ্যা = 8.775×10-4 mol।
এটি সমাধানের মোট ভলিউম = 0.00015 L + 0.006 L = 0.00615 L।
অতএব, অবশিষ্ট NaOH এর ঘনত্ব:
[OH-] = n / Volume = 8.775×10-4 mol / 0.00615 L ≈ 0.1426 M
pOH নির্ণয়:
pOH = -log [OH-] ≈ -log 0.1426 ≈ 0.846
pH নির্ণয়:
pH = 14 - pOH = 14 - 0.846 ≈ 13.15
চূড়ান্ত উত্তর:
অতএব, মিশ্রণের pH প্রায় 13.15।