pH কীভাবে বের করবেন

সংজ্ঞাটি

pH = −log₁₀[H⁺], যেখানে [H⁺] হলো mol/L-এ হাইড্রোজেন আয়নের ঘনমাত্রা। 1 pH এককের প্রতিটি ধাপ ঘনমাত্রার দশগুণ বদল। 25 °C-এ pH + pOH = 14।

সবল অ্যাসিড আর ক্ষার

HCl-র মতো সবল অ্যাসিড পুরোপুরি আয়নিত হয়, তাই [H⁺] অ্যাসিডের ঘনমাত্রারই সমান। 0.01 M HCl-র pH −log(0.01) = 2.00। একটি সবল ক্ষারের জন্য [OH⁻] থেকে pOH বের করে তা 14 থেকে বাদ দিন: 0.01 M NaOH-র pOH 2 আর pH 12।

দুর্বল অ্যাসিড

একটি দুর্বল অ্যাসিড আয়নিত হয় কেবল আংশিকভাবে, যা ঠিক করে দেয় তার অ্যাসিড বিয়োজন ধ্রুবক K_a। অ্যাসিডটি খুব লঘু না হলে [H⁺] ≈ √(K_a × C)। 0.1 M অ্যাসেটিক অ্যাসিডের জন্য, pK_a 4.76: √(10^−4.76 × 0.1) = 1.3 × 10⁻³ M, তাই pH প্রায় 2.9।

বাফার

একটি বাফার হলো একটি দুর্বল অ্যাসিড আর তার সঙ্গে তার অনুবন্ধী ক্ষার। হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাল্খ সমীকরণ তার pH দেয়: pH = pK_a + log([A⁻] ÷ [HA])। pH 5.0-তে একটি অ্যাসিটেট বাফারের ক্ষার-ও-অ্যাসিডের অনুপাত 10^{5.0 − 4.76} = 1.74। একটি বাফার সবচেয়ে ভালো কাজ করে তার pK_a-র প্রায় 1 এককের ভেতরে।

হিসাব

pH-র হিসাব [H⁺], pOH, [OH⁻] আর সবল বা দুর্বল অ্যাসিড ও ক্ষার সামলায়। বাফারের হিসাব একটি বসানো ঘনমাত্রা ও আয়তনের বাফারের জন্য অনুপাত আর অ্যাসিড ও ক্ষারের পরিমাণ দেয়।

আরও কষে দেখানো উদাহরণ

• একটি অ্যাসিড আর একটি ক্ষার মেশানো। 0.1 M HCl-র 50 mL-র সঙ্গে 0.1 M NaOH-র 25 mL: 5.0 mmol অ্যাসিড থেকে 2.5 mmol ক্ষার বাদ দিলে 75 mL-এ 2.5 mmol অ্যাসিড পড়ে থাকে, অর্থাৎ 0.0333 M। pH = −log(0.0333) = 1.48।
• একটি দুর্বল ক্ষার। 0.1 M অ্যামোনিয়া, pKb 4.75: [OH−] ≈ √(10^−4.75 × 0.1) = 1.3 × 10⁻³ M, pOH 2.88, তাই pH প্রায় 11.1।
• একটি খুব লঘু অ্যাসিড। 10⁻⁸ M HCl-র pH 8 নয়। পানি নিজেই 10⁻⁷ M H+ দেয়, যা অ্যাসিডটিকে ছাপিয়ে যায়, তাই pH প্রায় 6.98, অর্থাৎ নিরপেক্ষের সামান্য নিচে।

তাপমাত্রা

pH + pOH = 14 খাটে কেবল 25 °C-এ। 37 °C-এ যোগফলটি প্রায় 13.6, তাই নিরপেক্ষ পানির pH প্রায় 6.8। তা তখনো নিরপেক্ষ, কারণ [H+] তখনো [OH−]-র সমান।

চেনা ভুল

• মেশানোর পরে লঘুকরণ ভুলে যাওয়া। দুটি দ্রবণ একসঙ্গে করলে ঘনমাত্রা বদলায়। মোলে কাজ করুন, তারপর মোট আয়তন দিয়ে ভাগ করুন।
• লগে মিলিমোলার ব্যবহার করা। আগে mol/L-এ বদলে নিন। 1 mM মানে 10⁻³ M, অর্থাৎ একটি সবল অ্যাসিডে pH 3, −log(1) = 0 নয়।
• একটি মাপসই-না-করা মিটার। আশা করা মানটির দুপাশে পড়া অন্তত দুটি বাফার দিয়ে একটি pH মিটার মাপসই করে নিন, যেমন অ্যাসিডীয় নমুনায় pH 4 আর 7।