அலகு 8.2 – 8.3: அயனிச் சமநிலை – Interactive Learning Dashboard

அலகு 8.2 – 8.3: அயனிச் சமநிலை

Interactive Professional Q&A Learning Guide

8.2 அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் வலிமை (Strength of Acids and Bases)

ஒரு மோல் சேர்மத்தை நீரில் கரைக்கும்போது உருவாகும் ஹைட்ரோனியம் அயனிகள் (H₃O⁺) அல்லது ஹைட்ராக்ஸில் அயனிகளின் (OH^–) செறிவைக் கொண்டு அவற்றின் வலிமை கணிதவியல் ரீதியாக நிர்ணயிக்கப்படுகிறது.

வினா 1: பிரிகை அடைதலின் அடிப்படையில் வலிமைமிகு மற்றும் வலிமைகுறைந்த அமிலங்களை வேறுபடுத்துக.+

வலிமைமிக்க அமிலம் என்பது நீரில் கரைக்கப்படும் போது ஏறக்குறைய முழுமையாக பிரிகையடைகிறது. மாறாக, வலிமைகுறைந்த அமிலம் என்பது நீர்க்கரைசலில் பகுதியளவே பிரிகையடைந்து, அயனியுறா மூலக்கூறுகளுக்கும் பிரிகையடைந்த அயனிகளுக்கும் இடையே ஒரு சமநிலையை உருவாக்குகிறது.

வினா 2: ஒரு பொதுவான அமிலத்தின் (HA) பிரிகை மாறிலிக்கான (K_a) சமன்பாட்டை எழுதுக.+

HA + H₂O ⇌ H₃O⁺ + A^– என்ற வினையில், நீரின் செறிவு மிக அதிகளவில் இருப்பதால் அதன் செறிவை மாறிலியாகக் கொண்டு அமிலத்தின் பிரிகை மாறிலி (K_a) பின்வருமாறு வரையறுக்கப்படுகிறது:

K_a = [H₃O⁺][A^–] / [HA]

வினா 3: பிரிகை மாறிலி (K_a) மதிப்பின் அடிப்படையில் அமிலங்களின் வலிமை எவ்வாறு வகைப்படுத்தப்படுகிறது?+

பொதுவாக, பத்தை (10) விட அதிகமான K_a மதிப்பை கொண்ட அமிலங்கள் வலிமைமிகு அமிலங்கள் எனவும், ஒன்றைவிட (1) குறைவான K_a மதிப்பை கொண்ட அமிலங்கள் வலிமைகுறைந்த அமிலங்கள் எனவும் கருதப்படுகின்றன.

வினா 4: வலிமைமிகு அமிலங்களுக்கு இரண்டு சான்றுகள் மற்றும் அவற்றின் K_a மதிப்புகளைக் குறிப்பிடுக.+

1. ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCl) – 25°C இல் இதன் K_a மதிப்பு 2 × 10⁶ ஆகும்.
2. நைட்ரிக் அமிலம் (HNO₃) – இதுவும் நீரில் ஏறக்குறைய முழுமையாக அயனியுறும் ஒரு திட்ட வலிமைமிகு அமிலமாகும்.

வினா 5: வலிமைகுறைந்த அமிலங்களுக்கு இரு சான்றுகள் தருக.+

1. நைட்ரஸ் அமிலம் (HNO₂) – 25°C இல் இதன் K_a மதிப்பு 4 × 10^-4 ஆகும்.
2. அசிட்டிக் அமிலம் (CH₃COOH) – 25°C இல் இதன் K_a மதிப்பு 1.8 × 10^-5 ஆகும்.

வினா 6: இணை அமிலம் – கார இரட்டைகளின் ஒப்பு வலிமைக்கான பொது விதியைக் கூறுக.+

ஒரு வலிமைமிகு அமிலத்தின் இணை காரம் எப்பொழுதும் ஒரு மிகக் குறைந்த வலிமையுடைய (வலிமையற்ற) காரமாகும். மேலும் இதன் மறுதலையும் சரியானதாகும்; அதாவது ஒரு வலிமையற்ற அமிலத்தின் இணை காரம் வலிமைமிக்க காரமாகச் செயல்படும்.

வினா 7: HCl அமிலத்தின் நீர்க்கரைசலில் சமநிலை ஏன் 100% வலப்புறமாக நகர்ந்துள்ளது?+

HCl நீரில் முழுமையாகப் பிரிகையடைவதால், உருவாகும் Cl^– அயனியானது ஒரு மிகக் குறைந்த வலிமையுடைய காரமாகும். இதனால் H₃O⁺ யிடமிருந்து ஒரு புரோட்டானை Cl^– அயனி மீண்டும் ஏற்றுக்கொள்ளும் திறனானது மிகக் குறைந்து ஒதுக்கத்தக்கதாக உள்ளதால் சமநிலை முற்றிலும் வலப்புறமாகவே அமைகிறது.

வினா 8: அட்டவணையின்படி, மிகக் குறைந்த வலிமையுடைய அமிலங்களின் இணைகாரங்கள் எத்தன்மை வாய்ந்தவை? சான்று தருக.+

மிகக் குறைந்த வலிமையுடைய அமிலங்களின் இணை காரங்கள் எப்பொழுதும் “வலிமைமிகு காரங்களாக” இருக்கும். எ.கா. மிக நலிந்த அமிலங்களான நீர் (H₂O) மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயு (H₂) ஆகியவற்றின் இணை காரங்களான OH^–, O^2- மற்றும் H^– ஆகியன வலிமைமிகு காரங்கள் ஆகும்.

8.3 நீரின் சுய அயனியாக்கம் (Auto-ionization of Water)

தூய நீரும் தானே சிறிதளவு பிரிகையடையும் தன்னிச்சையான திறனைக் கொண்டுள்ளது. ஒரு நீர் மூலக்கூறானது, மற்றொரு நீர் மூலக்கூறுக்கு ஒரு புரோட்டானை வழங்கும் இந்த தற்கொள்கை நிகழ்வு நீரின் சுய அயனியாக்கம் எனப்படும்.

வினா 9: நீரின் சுய அயனியாக்கத்திற்கான வேதிச் சமநிலை வினையை எழுதுக.+

ஒரு நீர் மூலக்கூறு அமிலமாகவும், மற்றொரு நீர் மூலக்கூறு காரமாகவும் செயல்பட்டு பின்வரும் சமநிலையை உருவாக்குகிறது:

H₂O(l) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + OH^–(aq)

வினா 10: நீரின் அயனிப் பெருக்கம் (K_w) என்றால் என்ன? அதன் கணிதச் சமன்பாட்டைத் தருக.+

நீரின் சுய அயனியாக்க வினையில் தூய திரவ நீரின் செறிவை மாறிலியாகக் கொண்டு ([H₂O]² = 1), உருவாக்கப்படும் ஹைட்ரோனியம் மற்றும் ஹைட்ராக்ஸில் அயனிகளின் மோலார் செறிவுகளின் பெருக்குத்தொகை நீரின் அயனிப் பெருக்கம் (K_w) எனப்படும்.

K_w = [H₃O⁺][OH^–]

வினா 11: 25°C வெப்பநிலையில் தூய நீரின் H₃O⁺, OH^– செறிவுகள் மற்றும் K_w மதிப்பு யாது?+

25°C வெப்பநிலையில் தூய நீரில் இரு அயனிகளின் செறிவுகளும் சமமாக இருக்கும்:
[H₃O⁺] = 1 × 10^-7 M மற்றும் [OH^–] = 1 × 10^-7 M.
எனவே, நீரின் அயனிப் பெருக்கம்:

K_w = (1 × 10^-7) × (1 × 10^-7) = 1.00 × 10^-14

வினா 12: வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது நீரின் அயனிப் பெருக்க மாறிலி (K_w) மதிப்பு என்னவாகும்? ஏன்?+

வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது நீரின் K_w மதிப்பு அதிகரிக்கும். ஏனெனில், நீரின் அயனியாக்கம் என்பது ஒரு வெப்பம் கொள் வினையாகும். வெப்பநிலை உயரும் போது லீ சாட்லியர் கொள்கைப்படி பிரிகையடைதல் அதிகரித்து H₃O⁺ மற்றும் OH^– அயனிச் செறிவுகள் உயர்கின்றன.

வினா 13: 0°C மற்றும் 50°C வெப்பநிலைகளில் நீரின் அயனிப் பெருக்க (K_w) மதிப்புகள் யாவை?+

பாடநூல் தரவுகளின்படி:
• 0°C இல் K_w = 1.14 × 10^-15
• 50°C இல் K_w = 5.30 × 10^-14

வினா 14: நடுநிலை, அமில மற்றும் காரக் கரைசல்களில் H₃O⁺ மற்றும் OH^– அயனிச் செறிவுகளின் ஒப்புத் தன்மைகள் எவ்வாறு அமையும்?+

1. நடுநிலைக் கரைசல் (எ.கா: NaCl கரைசல்): [H₃O⁺] = [OH^–]
2. அமிலக் கரைசல் (எ.கா: HCl கரைசல்): [H₃O⁺] > [OH^–]
3. காரக் கரைசல் (எ.கா: NaOH கரைசல்): [OH^–] > [H₃O⁺]

வினா 15: எடுத்துக்காட்டு கணக்கு 8.1: 2 × 10^-3 M, H₃O⁺ அயனிச் செறிவைக் கொண்டுள்ள ஒரு பழரசத்தில் OH^– அயனிச் செறிவைக் கணக்கிட்டு கரைசலின் தன்மையைக் கண்டறிக.+

K_w = [H₃O⁺][OH^–] = 1 × 10^-14 (25°C இல்)
ஃ [OH^–] = K_w / [H₃O⁺] = (1 × 10^-14) / (2 × 10^-3) = 5 × 10^-12 M.
இங்கு [H₃O⁺] (2 × 10^-3 M) >> [OH^–] (5 × 10^-12 M) என்பதால் பழச்சாறு அமிலத்தன்மை கொண்டது.

வினா 16: தன்மதிப்பீடு கணக்கு: ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் ஒரு நடுநிலைக் கரைசலின் K_w மதிப்பு 4 × 10^-14 எனில், [H₃O⁺] மற்றும் [OH^–] அயனிச் செறிவுகளைக் கணக்கிடுக.+

நடுநிலைக் கரைசல் என்பதால், [H₃O⁺] = [OH^–] = x எனக் கொள்க.
K_w = x · x = x² = 4 × 10^-14
ஃ x = √(4 × 10^-14) = 2 × 10^-7 M.
விடை: [H₃O⁺] = 2 × 10^-7 M மற்றும் [OH^–] = 2 × 10^-7 M.

வெப்பநிலையைப் பொறுத்து நீரின் அயனிப் பெருக்க மாறுபாடு (K_w)

வெப்பநிலை (°C)	நீரின் அயனிப் பெருக்க மாறிலி (K_w) மதிப்பு
0	1.14 × 10^-15
10	2.95 × 10^-15
25	1.00 × 10^-14
40	2.71 × 10^-14
50	5.30 × 10^-14

12th Chemistry Unit 8.2 & 8.3 Tamil Medium Interactive Study Guide

அலகு 8.2 – 8.3: அயனிச் சமநிலை

8.2 அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் வலிமை (Strength of Acids and Bases)

8.3 நீரின் சுய அயனியாக்கம் (Auto-ionization of Water)

வெப்பநிலையைப் பொறுத்து நீரின் அயனிப் பெருக்க மாறுபாடு (Kw)

வெப்பநிலையைப் பொறுத்து நீரின் அயனிப் பெருக்க மாறுபாடு (K_w)