ස්වාරක්ෂක ද්‍රාවණ හැදින්වීම
- අම්ලයකින් ස්වල්පයක් එකතු කළද
- භෂ්මයකින් ස්වල්පයක් එකතු කළද
- ජලය යොදා යම් ප්‍රමාණයක් තනුක කළද
සැලකිය යුතු තරමින් pH අගය වෙනස් නොවන ද්‍රාවණ ස්වාරක්ෂක ද්‍රාවණ වේ.
උදා: රුධිරය
CH3COOH / CH3COO–Na+ ද්‍රාවණය
NH4OH / NH4Cl ද්‍රාවණය
ස්වාරක්ෂක ද්‍රාවණයක් යනු, (Resourse book අනුව)
ප්‍රබල අම්ලයක හෝ ප්‍රබල භෂ්මයක අල්ප පරිමා එකතු කල විට ඇති වන වෙනසට සංරෝධි වන, දුබල අම්ල/ දුබල භෂ්ම සංයුග්මක යුගලක් අඩංගු වන්නා වූ ද්‍රාවණයකි.
ස්වාරක්ෂක ද්‍රාවණයක් තුළට,
- අම්ලයක් එකතු කල විට H+ ඉවත් වන අයුරු → සංයුග්මක භෂ්මය සමග ප්‍රතික්‍රියා වේ.
- භෂ්මය එකතු කල විට OH– ඉවත් වන අයුරු → සංයුග්මක භෂ්මය සමග ප්‍රතික්‍රියා වේ.
- එනම්, ස්වාරක්ෂක ද්‍රාවණය තුල සාපේක්ෂ වශයෙන් ඉහල සාන්ද්‍රණයකින් යුත් දුබල අම්ලයක් හා එහි සංයුග්මක භෂ්මය හෝ දුබල භෂ්මයක් හා එහි සංයුග්මක අම්ලයක් අඩංගු වේ.
- ද්‍රාවණයේ අඩංගු දුබල අම්ල, භෂ්ම අතර අනුපාතය මත, ස්වාරක්ෂක ද්‍රාවනයේ pH තීරණය වෙයි.
- මෙසේ එකම ද්‍රාවණය තුල ආම්ලික හා භාෂ්මික ප්‍රභේද එකට පවතින්නේ ඒවායේ ka හා kb අගයන් සාපේක්ෂව කුඩා නිසා ඒවා එකිනෙක ප්‍රතික්‍රියා නොකරන බැවිනි.
- ස්වාරක්ෂක ද්‍රාවණයට ජලය ස්වල්පයක් යෙදුවද pH වෙනස් නොවේ.
දුබල අම්ලයක් හා එහි සංයුග්මක භෂ්මය සහිත පද්ධති
- මෙම පද්ධති ස්වාරක්ෂක වේ.
CH3COOH / CH3COO–Na+ ද්‍රාවණයේ ස්වාරක්ෂක ක්‍රියාව සලකමු,
\begin{array}{l}{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COOH}}_{(\mathrm{aq})}+{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm l)}\rightleftharpoons{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}^-}_{(\mathrm{aq})}+{\mathrm H}_3{\mathrm O^+}_{(\mathrm{aq})}\\{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COO}^-{\mathrm{Na}^+}_{(\mathrm{aq})}\rightarrow{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}^-}_{(\mathrm{aq})}+{\mathrm{Na}^+}_{(\mathrm{aq})}\end{array}
අම්ලයකින් ස්වල්පයක් එකතු කල විට,
- මෙහිදී CH3COO–Na+(aq) පූර්ණ විඝටනයෙන් ජනිතවන CH3COO– (aq) අයන අම්ලයෙන් එකතු වන H3O+(aq) ප්‍රතිග්‍රහණය කරයි.
{\mathrm{CH}}_3\mathrm{COO}^-{\mathrm{Na}^+}_{(\mathrm{aq})}+{\mathrm H}_3{\mathrm O^+}_{(\mathrm{aq})}\rightleftharpoons{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COOH}}_{(\mathrm{aq})}+{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm l)}
- එම නිසා pH අගයේ සැලකිය යුතු වෙනසක් සිදු නොවේ.
භෂ්මයකින් ස්වල්පයක් එකතු කල විට,
- CH3COOH(aq) භාගික විඝටනයෙන් ජනිත වූ H3O+(aq) අයන භෂ්මයෙන් ලැබෙන OH¯(aq) අයන උදාසීනකරණය කරයි.
{\mathrm H}_3{\mathrm O^+}_{(\mathrm{aq})}+{\mathrm{OH}^-}_{(\mathrm{aq})}\rightleftharpoons2\;{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm l)}
- එම නිසා pH අගයේ සැලකිය යුතු වෙනසක් සිදු නොවේ.
ජලය යොදා තනුක කළ විට,
- පද්ධතිය සඳහා හෙන්ඩර්සන් සමීකරණය සැලකීමෙන්,
\mathrm P^{\mathrm H}={\mathrm P}_{{\mathrm K}_{\mathrm a}}+\log_{10}\frac{\left[{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}^-}_{(\mathrm{aq})}\right]}{\left[{\mathrm{CH}}_3{\mathrm{COO}^-}_{(\mathrm{aq})}\right]}
- ජලය යොදා තනුක කිරීමේදී [CH3COOH(aq)] හා [CH3COO–(aq)] යන දෙකම සමාන සාධකයකින් අඩුවීම නිසා ඒවායේ සාන්ද්‍රණය අනුපාතය වෙනස් නොවේ.එම නිස pH අගය සැලකිය යුතු තරම් වෙනස් නොවේ.
දුබල භෂ්මයක් හා එහි සංයුග්මක අම්ලය සහිත පද්ධති
NH3(aq) / NH4Cl(aq) අන්තර්ගත පද්ධතියේ ස්වාරක්ෂක ක්‍රියාව සලකමු,
\begin{array}{l}{\mathrm{NH}}_4{\mathrm{Cl}}_{(\mathrm{aq})}\rightarrow{\mathrm{NH}_4^+}_{(\mathrm{aq})}+{\mathrm{Cl}^-}_{(\mathrm{aq})}\\{\mathrm{NH}}_{3_{(\mathrm{aq})}}+{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm{aq})}\rightleftharpoons{\mathrm{NH}_4^+}_{(\mathrm{aq})}+{\mathrm{OH}^-}_{(\mathrm{aq})}\end{array}
අම්ලයකින් ස්වල්පයක් එකතු කළ විට,
- ජලීය NH3 හි භාගික විඝටනයෙන් ලැබෙන OH¯ අයන අම්ලයෙන් ලැබෙන H3O+ සමඟ එකතු වී H2O සාදයි.
{\mathrm H}_3{\mathrm O^+}_{(\mathrm{aq})}+{\mathrm{OH}^-}_{(\mathrm{aq})}\rightleftharpoons2\;{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm l)}
භෂ්මයකින් ස්වල්පයක් එකතු කළ විට,
- NH4Cl(aq) හි පූර්ණ විඝටනයෙන් ජනිතවන NH4+(aq) භෂ්මයෙන් එකතු වෙන OH¯(aq) අයන උදාසීන කරයි.
{\mathrm{NH}_4^+}_{(\mathrm{aq})}+{\mathrm{OH}^-}_{(\mathrm{aq})}\rightleftharpoons{{\mathrm{NH}}_3}_{(\mathrm{aq})}+{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm l)}
ජලය යොදා තනුක කරන විට,
- පද්ධතිය සඳහා හෙන්ඩර්සන් සමීකරණය සැලකීමෙන් ,
\mathrm P^{\mathrm{OH}}={\mathrm P}_{{\mathrm K}_{\mathrm b}}+\log_{10}\frac{\left[{\mathrm{NH}^+}_{(\mathrm{aq})}\right]}{\left[{{\mathrm{NH}}_3}_{(\mathrm{aq})}\right]}
- ජලය යොදා තනුක කළ විට [ NH4+(aq)] හා[NH3(aq)] යන දෙකම සමාන සාධකයකින් අඩුවීම නිසා සාන්ද්‍රණ අනුපාතය වෙනස් නොවේ . එම නිසා pOH අගය සැලකිය යුතු වෙනසක් සිදු නොවේ. එබැවින් pH අගයද සැලකිය යුතු තරම් වෙනස් නොවේ.
සටහන
- කිසියම් ස්වාරක්ෂක ද්‍රාවණයක ක්‍රම ක්‍රමයෙන් වැඩිවන ලෙස අම්ලයක් එකතු කිරීමේදි හෝ භෂ්මයක් එකතු කිරීමේදි තම ස්වාරක්ෂක ගුණය පවත්නාවූ උපරිම සීමාව අදාළ ස්වාරක්ෂක ද්‍රාවණයේ ස්වාරක්ෂක ධාරිතාවය ලෙස හැදින්වේ.
දුබල අම්ල – දුබල භෂ්ම ලවණ පද්ධති හා දුබල අම්ලයක හයිඩ්‍රජන් ඇනායන පද්ධති ද ස්වාරක්ෂක ක්‍රියාව පෙන්වයි.
ස්වාරක්ෂක ද්‍රාවණ වල pH අගය සදහා පොදු ප්‍රකාශනය
ජලීය ද්‍රාවණයේ පවතින HA දුබල අම්ලය හා එහි සංයුග්මක භස්මයේ ලවණය NaA ආශ්‍රිත පහත දැක්වෙන ප්‍රතික්‍රියා සැලකිල්ලට ගෙන, පොදු ස්වාරක්ෂක සමීකරණයක් ව්‍යුත්පන්න කළ හැකිය. ද්‍රාවණයේ ඇති ප්‍රභේද සම්බන්ධ ප්‍රතික්‍රියා මෙසේය.
\begin{array}{l}{\mathrm{NaA}}_{(\mathrm{aq})}\rightarrow\mathrm{Na}_{(\mathrm{aq})}^++\mathrm A_{(\mathrm{aq})}^-\\{\mathrm{HA}}_{(\mathrm{aq})}+{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm l)}\leftrightharpoons{\mathrm H}_3\mathrm O_{(\mathrm{aq})}^++\mathrm A_{(\mathrm{aq})}^-\\2{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm l)}\leftrightharpoons{\mathrm H}_3\mathrm O_{(\mathrm{aq})}^++\mathrm{OH}_{(\mathrm{aq})}^-\end{array}
මෙහි [A–(aq)], NaA වලින් ලැබෙන A–(aq) සාන්ද්‍රණය ලෙස සැළකිය හැකි අතර A–(aq) පොදු අයනයේ පැවැත්ම හේතු කොට ගෙන HA හි විඝටනය යටපත් වන බව ද උපකල්පනය කළ හැකිය. මේ පද දුබල අම්ලයේ Ka සදහා ප්‍රකාශනයේ ආදේශයෙන්,
{\mathrm K}_{\mathrm a}=\frac{\lbrack{\mathrm H}_3\mathrm O_{(\mathrm{aq})}^+\rbrack\lbrack\mathrm A_{(\mathrm{aq})}^-\rbrack}{\lbrack{\mathrm{HA}}_{(\mathrm{aq})}\rbrack}
HA වල හා NaA වල ආරම්භක සාන්ද්‍රණවලට සාපේක්ෂව ඉතා කුඩා අගයක් ගන්නා හෙයින් අපට ජලයෙන් ලැබෙන H3O+ හා OH– සාන්ද්‍රණද නොසළකා හැරිය හැකිය. එබැවින් ,
\lbrack{\mathrm H}_3\mathrm O_{(\mathrm{aq})}^+\rbrack={\mathrm K}_{\mathrm a}\frac{\lbrack{\mathrm{HA}}_{(\mathrm{aq})}\rbrack}{\lbrack\mathrm A_{(\mathrm{aq})}^-\rbrack}
අවසානයේ අපට පහත දැක්වෙන සමීකරණය ලැබේ.
\begin{array}{l}\mathrm{pH}={\mathrm{pK}}_{\mathrm a}\;+\;\log\left(\frac{\lbrack\mathrm A_{(\mathrm{aq})}^-\rbrack}{\lbrack{\mathrm{HA}}_{(\mathrm{aq})}\rbrack}\right)\\\mathrm{pH}={\mathrm{pK}}_{\mathrm a}\;+\;\log\left(\frac{\text{සංයුග්මක භෂ්මය}\;}{\text{අම්ලය}}\right)\end{array}
මෙය හෙන්ඩසන් – හැසල්බල්ච් සමීකරණයයි.
මේ හෙන්ඩර්සන් – හැසන්බර්ග් සමීකරණය, ස්වාරක්ෂක ද්‍රාවණයක pH අගය ගණනය කිරීමටත්, ඊට වඩා ප්‍රබල අම්ලයක් හෝ භෂ්මයක් එකතු කිරීමේදී සිදුවන pH වෙනස නිර්ණය කිරීමටත් සරල ක්‍රමයක් සපයයි.
ඉදිරියේදී ප්‍රශ්න ඇතුලත් වන්නේ මෙතනටයි.
