দ্রাব্যতা গুনফল ও pH

$p H$ কী?

pH হল একটি লগারিদমিক স্কেল যা একটি জলীয় দ্রবণের অম্লতা (acidity) বা ক্ষারত্ব (basicity) পরিমাপ করে। অর্থাৎ এটা দিয়ে বোঝা যায় যে কোন একটা দ্রবণ এসিডীয় নাকি ক্ষারীয়।

সংজ্ঞা যদি বলিঃ একটি জলীয় দ্রবণে হাইড্রোজেন আয়নের ঘনমাত্রার ( $H^{+}$ ) ঋণাত্মক লগারিদমকে pH বলে। অর্থাৎ

p H = - l o g_{10} [H^{+}]

pH এর মান ০ থেকে ১৪ এর মধ্যে থাকে।

pH ৭ হলে দ্রবণ নিরপেক্ষ। বিশুদ্ধ পানির pH সাধারণত ৭ হয়।
pH ৭-এর কম হলে বুঝা যায় যে দ্রবণটিতে হাইড্রোজেন আয়নের ( $H^{+}$ ) পরিমাণ বেশি। ফলে সে দ্রবণটি অম্লীয় বা এসিডীয় হয়।

p H \propto \frac{1}{{[H}^{+}]}

pH ৭-এর বেশি হলে বুঝা যায় যে দ্রবণটিতে হাইড্রোক্সাইড আয়নের ( $O H^{-}$ ) পরিমাণ বেশি। ফলে সে দ্রবণটি ক্ষারীয় হয়।

p H \propto [O H^{-}]

পানির আয়নিক গুনফল ও pH

পানির আয়নিক গুনফলের (ঠিক দ্রাব্যতা গুনফলের মতই) সাহায্যে pH এর কনসেপ্টটা আরও সহজে বুঝা যায়।

পানি কীভাবে আয়নিত হয় তোমরা অলরেডী জানোঃ

H_{2} O ⇌ H^{+} + O H^{-}

পরীক্ষানিরিক্ষা করে দেখা গেছে যে 25℃ তাপমাত্রায়, বিশুদ্ধ পানির প্রতি ১ মিলিয়ন ( $10^{7}$ ) অণুতে মাত্র একটা পানির অণুই এভাবে স্বতস্ফূর্তভাবে আয়নিত হতে পারে।

এবার তাহলে আমরা একটা পাত্রের মধ্যে বিশুদ্ধ পানির আয়নিকরনের ব্যাপারটা চিন্তা করি, এবং $H^{+} ও O H^{-}$ আয়নের ঘনমাত্রা বের করি।

আমরা জানি,

তাহলে,

{[H}^{+}] = \frac{1}{10^{7}} = 10^{- 7}

এবং,

{[O H}^{-}] = \frac{1}{10^{7}} = 10^{- 7}

তাহলে পানির আয়নিক গুনফল, $K_{w}$ (ঠিক $K_{s p}$ এর মতই) আমরা পাচ্ছি,

\begin{aligned} K_{w} & = [H^{+}] [O H^{-}] \\ \Rightarrow K_{w} & = 10^{- 7} \times 10^{- 7} \\ \Rightarrow K_{w} & = 10^{- 14} \end{aligned}

pH এর সাথে ৭ আর ১৪ এর কানেকশনটা কোথায় আশা করি ধরতে পারছ। এবার তাহলে আরও ক্লিয়ার করা যাক।

$K_{w} = [H^{+}] [O H^{-}] = 10^{- 14}$

$\Rightarrow [H^{+}] [O H^{-}] = 10^{14}$

$\Rightarrow \log_{10} ([H^{+}] [O H^{-}]) = \log_{10} 10^{- 14}$

$\Rightarrow \log_{10} [H^{+}] + \log_{10} [O H^{-}] = - 14$

$\Rightarrow - \log_{10} [H^{+}] - \log_{10} [O H^{-}] = 14$

$\Rightarrow - \log_{10} [H^{+}] + (- \log_{10} [O H^{-}]) = 14$

$\Rightarrow p H + p O H = 14$

:::info
📌 জেনে রাখা ভালোঃ pH এর মান প্রতি একবার বাড়া বা কমা মানে $H^{+}$ বা $O H^{-}$ এর ঘনমাত্রা ১০ গুন বাড়া বা কমা।

একটা দ্রবনের pH=4 আরেকটার pH=5 মানে প্রথমটা দ্বিতীয়টার চেয়ে ১০ গুন বেশী এসিডিক।
pH এর মান যত কম দ্রবণ তত এসিডীয়। সাতের যত কম তত শক্তিশালী এসিড।
pH এর মান যত বেশী দ্রবণ তত ক্ষারীয়। সাতের যত বেশী তত শক্তিশালী ক্ষার।
:::

এবার pH কীভাবে বের করতে হয় তার একটা উদাহরণ দেখা যাকঃ

প্রশ্ন: 0.001M $H N O_{3}$ দ্রবণের pH কত?

উত্তর:

\begin{array}{r} H N O_{3} ⇌ H^{+} + N O_{3}^{-} \\ 0.001 M 0.001 M 0.001 M \end{array}

তাহলে,

$[H^{+}] = 0.001$

$\Rightarrow [H^{+}] = 10^{- 3}$

$\Rightarrow - \log_{10} [H^{+}] = - \log_{10} 10^{- 3}$

$\Rightarrow p H = - (- 3)$

$\Rightarrow p H = 3$

দ্রাব্যতা গুনফল ও pH এর অঙ্ক

১। ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইডের দ্রাব্যতার গুণফল 7.9 × 10−6। দ্রবণে Ca(OH)2 সাম্যাবস্থা তৈরি করলে ঐ দ্রবণের pH কত হবে?

সমাধানঃ

$C a (O H)_{2}$ এর দ্রাব্যতা $= S$
$K_{s p} = 1^{1} 2^{2} S^{1 + 2} = 4 S^{3}$
$∴ 4 S^{3} = 7.9 \times 10^{- 6}$
$∴ S = 0.0125 M$

$p O H = - l o g (2 \times 0.0125)$ $= 1.60$

$p H = 14 - 1.60 = 12.40$

২। $Z n (O H)_{2}$ এর সম্পৃক্ত দ্রবণের pH 9.78 হলে দ্রাব্যতা গুনফল কত?

৩। 19. 25°C তাপমাত্রায় $A l (O H)_{3}$ এর $K_{s p} = 2 \times 10^{- 33}$ । ঐ তাপমাত্রায় সম্পৃক্ত দ্রবণের pH কত?

Answers:

২। $1.09 \times 10^{- 13}$

৩। 5.945