pH कैसे निकालें

परिभाषा

pH = −log₁₀[H⁺], जहाँ [H⁺] mol/L में हाइड्रोजन आयन की सांद्रता है। pH में 1 का हर बदलाव सांद्रता में दस गुना बदलाव है। 25 °C पर pH + pOH = 14।

प्रबल अम्ल और क्षार

HCl जैसे प्रबल अम्ल पूरी तरह आयनित होते हैं, इसलिए [H⁺] अम्ल की सांद्रता के बराबर होता है। 0.01 M HCl का pH −log(0.01) = 2.00 है। प्रबल क्षार के लिए [OH⁻] से pOH निकालें और 14 में से घटाएँ: 0.01 M NaOH का pOH 2 और pH 12 है।

दुर्बल अम्ल

दुर्बल अम्ल सिर्फ़ आंशिक रूप से आयनित होता है, जो उसके अम्ल वियोजन स्थिरांक K_a से तय होता है। अगर अम्ल बहुत पतला न हो, तो [H⁺] ≈ √(K_a × C)। 0.1 M एसिटिक एसिड, pK_a 4.76 के लिए: √(10^−4.76 × 0.1) = 1.3 × 10⁻³ M, इसलिए pH लगभग 2.9 है।

बफ़र

बफ़र एक दुर्बल अम्ल और उसका संयुग्मी क्षार होता है। हेंडरसन-हैसलबाल्क समीकरण इसका pH देता है: pH = pK_a + log([A⁻] ÷ [HA])। pH 5.0 पर एसीटेट बफ़र के लिए क्षार और अम्ल का अनुपात 10^{5.0 − 4.76} = 1.74 है। बफ़र अपने pK_a से लगभग 1 इकाई के अंदर सबसे अच्छा काम करता है।

कैलकुलेटर

pH कैलकुलेटर [H⁺], pOH, [OH⁻] और प्रबल या दुर्बल अम्ल व क्षार से pH निकालता है। बफ़र कैलकुलेटर तय सांद्रता और आयतन के बफ़र के लिए अनुपात और अम्ल व क्षार की मात्रा बताता है।

और हल किए उदाहरण

• अम्ल और क्षार मिलाना। 0.1 M HCl के 50 mL में 0.1 M NaOH के 25 mL: 5.0 mmol अम्ल में से 2.5 mmol क्षार घटाने पर 75 mL में 2.5 mmol अम्ल बचता है, यानी 0.0333 M। pH = −log(0.0333) = 1.48।
• एक दुर्बल क्षार। 0.1 M अमोनिया, pKb 4.75: [OH−] ≈ √(10^−4.75 × 0.1) = 1.3 × 10⁻³ M, pOH 2.88, इसलिए pH लगभग 11.1।
• बहुत तनु अम्ल। 10⁻⁸ M HCl का pH 8 नहीं होता। पानी ख़ुद 10⁻⁷ M H+ देता है, जो अम्ल से ज़्यादा है, इसलिए pH लगभग 6.98 रहता है, उदासीन से थोड़ा नीचे।

तापमान

pH + pOH = 14 सिर्फ़ 25 °C पर चलता है। 37 °C पर यह जोड़ लगभग 13.6 होता है, इसलिए उदासीन पानी का pH लगभग 6.8 होता है। वह तब भी उदासीन है, क्योंकि [H+] अब भी [OH−] के बराबर है।

आम ग़लतियाँ

• मिलाने के बाद तनुता भूल जाना। दो विलयन मिलाने पर सांद्रता बदल जाती है। मोल में हिसाब करें, फिर कुल आयतन से भाग दें।
• लॉग में मिलीमोलर डालना। पहले mol/L में बदलें। 1 mM यानी 10⁻³ M, प्रबल अम्ल के लिए pH 3, न कि −log(1) = 0।
• बिना कैलिब्रेट किया मीटर। pH मीटर को कम से कम दो बफ़र से कैलिब्रेट करें जो अपेक्षित मान को घेरते हों, जैसे अम्लीय नमूनों के लिए pH 4 और 7।