কোন দ্রবণের ক্ষেত্রে pH = pK_w হবে

1. 100 mL 0.1M HCOOH + 100 mL 0.1M HCOONa 
2. 100 mL 0.5N CH3COOH + 50 mL 0.5M NaOH
3. 200 mL 0.1M NH4OH + 100 mL 0.1M HCI

নিচের কোনটি সঠিক?

Another Explanation (5): প্রশ্নের বিবরণ অনুযায়ী, কোন দ্রবণের ক্ষেত্রে pH = pK_w হবে তা নির্ণয় করতে হবে। সাধারণত, pH = pK_w হয় যখন দ্রবণে হাইড্রোজেন আয়ন (H⁺) এবং হাইড্রক্সাইড আয়ন (OH^-) এর সামঞ্জস্যপূর্ণ পরিমাণ থাকে বা দ্রবণের অজৈব যৌগ বা সলিউশনের প্রকৃতি এর উপর নির্ভর করে। তবে, আমাদের মূল দৃষ্টি দেওয়া উচিত দ্রবণের প্রকৃতি ও সমাধানটি অ্যাসিড বা ব্যাসিক কিনা। --- ### বিশ্লেষণ: #### i) 100 mL 0.1M HCOOH + 100 mL 0.1M HCOONa - **HCOOH** (ফর্মিক এসিড) একটি শক্তিশালী অজৈব এসিড। - **HCOONa** (সয়নিক সোডিয়াম ফর্মিয়েট) একটি ক্ষারীয় সোডিয়াম ফর্মিয়েটের সোডিয়াম লবণ। - এই দ্রবণে অ্যাসিড ও তার সোডিয়াম লবণ একসাথে রয়েছে, যা একটি **ব্যালেন্সড হাইপো-অ্যাসিড বা ক্ষারীয় সমাধান** সৃষ্টি করে। - এই ধরনের সমাধানে, **অ্যাসিডের সমাধানটি সংশ্লিষ্ট সোডিয়াম লবণের সাথে টিট্রেট করতে পারে**। তবে, পরিস্থিতি আরও স্পষ্ট হয় যদি সমাধানটি সমান্তরালভাবে অ্যাসিড ও বেসের সমান পরিমাণে থাকে। - সমন্বিতভাবে, এই সমাধানে, হাইড্রোজেন আয়ন ও হাইড্রক্সাইড আয়ন সমান হওয়ার সুযোগ আছে, কারণ অ্যাসিড ও তার সোডিয়াম লবণ মিশ্রণে, যেখানে অ্যাসিডের অর্ধেক বা সমান পরিমাণ সোডিয়াম লবণের সাথে অ্যাসিডের কনসেনট্রেশন সমান হয়, তখন pH ≈ pK_a। তবে, এখানে অ্যাসিডের প্রকৃতি শক্তিশালী, তাই পিএইচ সাধারণত তার পিএক_a এর কাছাকাছি হবে। - **তবে, এই বিষয়টি প্রকৃতপক্ষে pK_w (পিএইচ + পিওহ) এর সমান হওয়ার জন্য, দ্রবণে H⁺ ও OH^- সমান হতে হবে।** এই ক্ষেত্রে, সমাধানে অ্যাসিড ও সোডিয়াম লবণের উপস্থিতি pH কে নির্ধারণ করে, যেখানে pH কম বা বেশি হতে পারে। তবে, এই পরিস্থিতিতে, যদি অ্যাসিড ও তার সোডিয়াম লবণ সমান পরিমাণে থাকে, তবে pH সমান হয় তার pK_a এর কাছাকাছি, কিন্তু pH = pK_w হবে না। **তবে, বিশেষত, যদি সমাধানে অ্যাসিড ও তার সোডিয়াম লবণের পরিমাণ সমান হয়, তাহলে pH = 7 হয় না, বরং pH পিএক_a-এর কাছাকাছি হয়।** #### ii) 100 mL 0.5N CH₃COOH + 50 mL 0.5M NaOH - **CH₃COOH** (অ্যাসেটিক অ্যাসিড) একটি শক্তিশালী অজৈব অ্যাসিড। - **NaOH** একটি শক্তিশালী ক্ষার। - এই সমাধানে অ্যাসিডের পরিমাণ ও ক্ষারের পরিমাণ নির্দিষ্ট। - **অ্যাসেটিক অ্যাসিডের অর্ধেক পরিমাণে ক্ষার যোগ করলে, সমাধানে অ্যাসিডের অর্ধেক ক্ষারীয় রূপে রূপান্তরিত হয়।** এটি অ্যাসিডের **অ্যাম্ফোটেরিক বা অ্যাম্ফিপ্রোটিক** অবস্থা সৃষ্টি করে। - যখন অ্যাসিডের অর্ধেক ক্ষার যোগ হয়, তখন সমাধানে **অ্যাসেটিক অ্যাসিডের অ্যাসিডিক ফর্ম ও এর সোডিয়াম অ্যাসেটের সলিউশনের সমান কনসেনট্রেশন** থাকে। - এই অবস্থায়, **pH = pK_a** হয়, কারণ অ্যাসিড ও তার সোডিয়াম লবণের পরিমাণ সমান হয়। - এর মানে, **pH** হবে **pK_a** এর সমান। অ্যাসেটিক অ্যাসিডের pK_a মান প্রায় 4.76। **তাহলে, এই সমাধানে, যেখানে অ্যাসিড ও তার সোডিয়াম লবণের পরিমাণ সমান, সেখানে pH = pK_a।** --- ### iii) 200 mL 0.1M NH₄OH + 100 mL 0.1M HCl - **NH₄OH** একটি দুর্বল ক্ষার। - **HCl** একটি শক্তিশালী অ্যাসিড। - এই সমাধানে, শক্তিশালী অ্যাসিড ও দুর্বল ক্ষার মিশ্রিত হওয়ায়, তারা একে অপরকে নিস্তেজ করে, এবং সমাধানে ক্ষার বা অ্যাসিডের অপ্রতুল পরিমাণ থাকে। - যদি HCl অপ্রতিরোধ্যভাবে বেশি হয়, তবে সমাধানে অ্যাসিডের আধিক্য থাকবে, এবং pH কম হবে। - যদি সমান পরিমাণ হয় (প্রায়), তবে, সমাধানে অ্যাসিড ও ক্ষারের পরিমাণ সমান হলে, তারা একে অপরকে নিস্তেজ করে, এবং pH কার্বনেটিক বা অ্যাসিডিক আউটপুটের কাছাকাছি হবে। - তবে, এই পরিস্থিতিতে, pH সাধারণত ৭ এর কাছাকাছি আসে না, কারণ ক্ষার ও অ্যাসিডের পরিমাণ সমান হলেও, শক্তিশালী অ্যাসিডের উপস্থিতি pH কম রাখে। - **অতএব, এই পরিস্থিতিতে, pH সাধারণত ৭ এর কাছাকাছি হবে না।** --- ### উপসংহার: - **i) সমাধানে অ্যাসিড ও তার সোডিয়াম লবণের সমান পরিমাণ থাকলে, pH সাধারণত pK_a-এর কাছাকাছি হয়, কিন্তু pH = pK_w নয়**। তবে, যদি এই সমাধানে অ্যাসিড ও সোডিয়াম লবণ সমান হয়, তখন তার pH মূলত pK_a-এর কাছাকাছি হয়। - **ii) অ্যাসেটিক অ্যাসিড ও সোডিয়াম অ্যাসেটের সমান পরিমাণের সমাধানে, pH = pK_a হয়।** অতএব, **উত্তর:** **"i ও ii"** কারণ, উভয় ক্ষেত্রেই pH = pK_a বা কাছাকাছি আসে, যেখানে অ্যাসিড ও তার সোডিয়াম লবণের পরিমাণ সমান হয়। --- ### সংক্ষেপে: - **i)** অ্যাসিড ও সোডিয়াম লবণের সমান পরিমাণের কারণে, pH ≈ pK_a। - **ii)** অর্ধেক অ্যাসিড ও ক্ষার যোগের ফলে, pH = pK_a। এই কারণেই, **উত্তর: i ও ii** সঠিক।