ప్రశ్నలు - జవాబులు
4 మార్కుల ప్రశ్నలు
1. బ్రాన్స్టెడ్ - లౌరి ఆమ్ల, క్షార సిద్ధాంతాన్ని వివరించండి.
జవాబు: బ్రాన్స్టెడ్ ఆమ్లం: వేరొక పదార్థానికి ప్రోటాన్ని దానం చేసే పదార్థం. ఉదా: HCl, HNO3.
బ్రాన్స్టెడ్ క్షారం: వేరొక పదార్థం నుంచి ప్రోటాన్ని స్వీకరించే పదార్థం. ఉదా: NH3, Cl , HSO4.
కాంజుగేట్ ఆమ్ల - క్షార జంట: ఒక ప్రోటాన్ తేడా ఉన్న ఆమ్ల క్షార జంట.
NH3 + H2O NH4 + OH
H2O & OH-; NH4+ & NH3 లు ఆమ్ల క్షార (కాంజుగేట్) జంటలు.
2. లూయీస్ ఆమ్ల, క్షార సిద్ధాంతాన్ని వివరించండి.
జవాబు: లూయీ ఆమ్లం: ఎలక్ట్రాన్ జంటను స్వీకరించి సమన్వయ సమయోజనీయ బంధాన్ని ఏర్పరచగల పదార్థం.
ఉదా: BF3, BCl3
లూయిస్ ఆమ్లాల్లో రకాలు:
¤ అన్ని కేటయాన్లు: CO+3, Fe+3
¤ ఎలక్ట్రాన్ షష్టి మూలకాలు: O, S
¤ బహుబంధాలుండే అణువులు: CO2, SO2.
¤ ఖాళీ d - ఆర్బిటాళ్లుండే అణువులు: SF4, SiF4.
¤ అసంపూర్తి అష్టకం ఉండే అణువులు: AlF3, BF3.
లూయీస్ క్షారం: ఎలక్ట్రాన్ జంటను దానం చేసి సమన్వయ సమయోజనీయ బంధాన్ని ఏర్పరచగల పదార్థం.
ఉదా: H2O, NH3.
లూయీస్ క్షారాల్లో రకాలు:
¤ అన్ని ఆనయాన్లు: F-, Cl-
¤ ఒంటరి జంటలున్న అణువులు: ROH, NH3
¤ బహుబంధాలుండే అణువులు: C2H2, C2H4
బ్రాన్స్టెడ్ క్షారాలన్నీ లూయీస్ క్షారాలే. ఉదాహరణకు NH3 ప్రోటాన్ను స్వీకరించి NH4 అవుతుంది. కాబట్టి అది బ్రాన్స్టెడ్ క్షారం, NH3 ఒక ఎలక్ట్రాన్ జంటను దానం చెయ్యగలదు కాబట్టి అది లూయీస్ క్షారం. కానీ లూయీస్ ఆమ్లాలన్నీ బ్రాన్స్టెడ్ ఆమ్లాలు కానక్కరల్లేదు (ప్రోటాన్లు ఉండవు కాబట్టి). ఉదా: Fe+3, Cu+2, SO2.
3. pH అంటే ఏమిటి? 0.05 M Ba(OH)2 జలద్రావణ pH ని కనుక్కోండి.
జవాబు: H+ అయాన్ గాఢత (మోల్స్/లీటర్) సంవర్గమానం రుణాత్మక విలువనే pH అంటారు.
pH = -log10 [H+]
నార్మాలిటీ = N = [OH-] = 2 × 0.05 = 0.1 = 10-1
pOH = -log10 [OH-) = -log[10-1] = - (-1) = 1
pH = 14 - pOH = 14 - 1 = 13.
4. బఫర్ ద్రావణాలంటే ఏమిటి? సోదాహరణంగా వర్గీకరించండి.
జవాబు: బఫర్ ద్రావణం: కొన్ని మి.లీ.ల బలమైన ఆమ్లాన్ని లేదా బలమైన క్షారాన్ని కలిపినా pH లో మార్పును నిరోధించే ద్రావణాలను బఫర్ ద్రావణాలు అంటారు.
ఆమ్ల బఫర్ ద్రావణాలు: బలహీనమైన ఆమ్లానికి, దాని బలమైన క్షారంతో తయారైన లవణ ద్రావణం కలిపితే ఏర్పడే ద్రావణం.
ఉదా: CH3COOH + CH3COONa
క్షార బఫర్ ద్రావణాలు: బలహీనమైన క్షారానికి, దాని బలమైన ఆమ్లంతో తయారైన లవణ ద్రావణాన్ని కలిపితే ఏర్పడే ద్రావణం.
ఉదా: NH4OH + NH4Cl
5. ఆమ్ల బఫర్, క్షార బఫర్ ద్రావణాలు పని చేసే విధానాన్ని తెలపండి.
జవాబు: ఆమ్ల బఫర్ ద్రావణం పనిచేసే విధానం: ఆమ్ల బఫర్ ద్రావణానికి
(ఉదా: CH3COOH + CH3COONa) కొద్ది చుక్కల బలమైన ఆమ్లాన్ని కలిపితే, ఆమ్లం నుంచి వచ్చిన H అయాన్లు, CH3COO తో కలిసి బలహీనమైన ఆమ్లం ఏర్పడుతుంది.
CH3COO + H → CH3COOH
H అయాన్ గాఢతలో మార్పు లేనందువల్ల బఫర్ pH మారదు. బఫర్కి కొద్ది చుక్కల బలమైన క్షారాన్ని కలిపితే, క్షారం నుంచి వచ్చే OH- అయాన్లు ఆమ్లంలోని H+ అయాన్లతో కలసి H2O ని ఇస్తాయి.
CH3COOH + OH- → CH3COO + H2O
OH- అయాన్ గాఢతలో మార్పు లేనందువల్ల బఫర్ pH మారదు.
క్షార బఫర్ ద్రావణం పనిచేసే విధానం: క్షార బఫర్ ద్రావణానికి (ఉదా: NH4OH + NH4Cl) కొద్ది చుక్కల బలమైన ఆమ్లాన్ని కలిపితే, ఆమ్లం నుంచి వచ్చిన H అయాన్లు, క్షారంలోని OH- అయాన్లతో కలసి, స్పల్పంగా విఘటనం చెందే నీటిని ఇస్తుంది. H+ అయాన్ గాఢతలో మార్పులేనందు వల్ల, బఫర్ pH మారదు.
NH4OH + H+ → NH4 + H2O
క్షార బఫర్కి కొద్ది చుక్కల బలమైన ఆమ్లాన్ని కలిపితే, క్షారం నుంచి వచ్చే OH అయాన్లు, NH4 అయాన్లతో కలసి NH4OH ను ఇస్తాయి.
NH4+ + OH- → NH4OH
OH- అయాన్ గాఢతలో మార్పు లేనందువల్ల, బఫర్ pH మారదు.
6. లవణ జలవిశ్లేషణ అంటే ఏమిటి? అమ్మోనియం క్లోరైడ్ జలద్రావణానికి pH విలువ 7 కంటే తక్కువగా ఉండటానికి కారణం ఏమిటి?
జవాబు: లవణానికి చెందిన కేటయాన్ లేదా ఆనయాన్ లేదా రెండూ నీటితో చర్య జరిపి H+ అయాన్లు లేదా OH- అయాన్లు లేదా రెండూ ఏర్పడే దృగ్విషయాన్ని ''లవణ జలవిశ్లేషణ'' అంటారు.
NH4Cl జల విశ్లేషణ: NH4Cl లవణం బలహీన క్షారమైన NH4OH, బలమైన ఆమ్లమైన HCl వల్ల ఏర్పడింది. అంటే NH4+ కాంజుగేట్ అయాన్ బలమైన ఆమ్లం. ఇది కేటయాన్ జల విశ్లేషణ చెంది H+ అయాన్లను ఇస్తుంది. కాబట్టి NH4Cl జల ద్రావణానికి ఆమ్ల స్వభావం ఉంటుంది. pH < 7.
7. (a) సోడియం ఎసిటేట్ (b) అమ్మోనియం ఎసిటేట్ జలద్రావణాల స్వభావాన్ని వివరించండి.
జవాబు: CH3COONa జల విశ్లేషణ:
CH3COONa లవణం CH3COOH అనే బలహీన ఆమ్లం, NaOH అనే బలమైన క్షారం వల్ల ఏర్పడింది. కాబట్టి CH3COO కాంజుగేట్ అయాన్ బలమైన క్షారం, ఇది ఆనయాన్ జల విశ్లేషణం చెంది OH అయాన్లను ఇస్తుంది. CH3COONa జలద్రావణానికి క్షార స్వభావం ఉంటుంది. pH > 7.
CH3COONH4 జలవిశ్లేషణ:
CH3COONH4 లవణం CH3COOH అనే బలహీన ఆమ్లం, NH4OH అనే బలహీన క్షారం వల్ల ఏర్పడింది. CH3COO, NH4 కాంజుగేట్ అయాన్లు వరుసగా బలమైన క్షారం, బలమైన ఆమ్లం. ఇవి ఆనయాన్, కేటయాన్ జలవిశ్లేషణ చెంది OH-, H+ అయాన్లను ఇస్తాయి. బలహీన ఆమ్లం లేదా బలహీన క్షారం విఘటనా తీవ్రతలను బట్టి ద్రావణ స్వభావం తటస్థంగా లేదా ఆమ్ల లేదా క్షార స్వభావంతో ఉంటుంది.
8. ఉమ్మడి అయాన్ ప్రభావం అంటే ఏమిటి? దాని ప్రాముఖ్యతను తెలపండి.
జవాబు: ఉమ్మడి అయాన్ ప్రభావం లేదా ఉభయ సామాన్య అయాన్ ప్రభావం:
ఒక బలహీన విద్యుద్విశ్లేష్యకానికి, ఉమ్మడి కేటయాన్ ఉన్న బలమైన విద్యుద్విశ్లేష్యకాన్ని కలిపితే, బలహీన విద్యుద్విశ్లేష్యకం ద్రావణీయత తగ్గిపోయే ప్రక్రియను ''ఉమ్మడి అయాన్ ప్రభావం'' అంటారు.
ఉమ్మడి అయాన్ ప్రభావం అనువర్తనాలు:
¤ NaCl ద్రావణంలోకి, HCl వాయువును పంపితే శుద్ధమైన NaCl అవక్షేపితమవుతుంది.
¤ బఫర్ ద్రావణాల H+ అయాన్ గాఢతను నియంత్రించడానికి
¤ విశ్లేషణాత్మక రసాయనశాస్త్రంలో¤ గుణాత్మక విశ్లేషణలో లవణంలోని కేటయాన్ను గుర్తించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
9. ద్రావణీయతా లబ్ధం అంటే ఏమిటి? దాని అనువర్తనాలను తెలపండి.
జవాబు: ద్రావణీయతా లబ్ధం (Ksp): ఒక సంతృప్త లవణ ద్రావణంలో ఉన్న కేటయాన్, ఆనయాన్ గాఢతల లబ్ధాన్ని ద్రావణీయతా లబ్ధం అంటారు. Ax By అనే లవణానికి ద్రావణీయతా లబ్ధాన్ని కింది విధంగా వివరించవచ్చు.
Ax By xA+ + yB-
ద్రావణీయతా లబ్ధం అనువర్తనాలు:
¤ III గ్రూపు హైడ్రాక్సైడ్లు, II, IV వ గ్రూపు సల్ఫైడ్లను అవక్షేపించడం.
¤ సోడియం బై కార్పొనేట్ను పారిశ్రామికంగా తయారుచేయడంలో.
10. (a) AB లవణం ద్రావణీయత 10-10 మోల్స్/లీటర్2. అయితే ఆ లవణం ద్రావణీయత ఎంత?
(b) A2B లవణం ద్రావణీయత 2 × 10-3 మోల్స్/లీటర్. అయితే ఆ లవణం ద్రావణీయతా లబ్ధం ఎంత?
జవాబు: (a) KSP = [A+][B-] = S × S = S2
ద్రావణీయత (S) = = 10-5 మోల్స్/లీటర్
(b) S = ద్రావణీయత = 2 × 10-3 మోల్స్/లీటర్
KSP = [A+]2 [B-]2 = (2S)2 × S = 4S3
2 మార్కుల ప్రశ్నలు
1. 'బ్రాన్స్టెడ్ క్షారాలన్నీ లూయీ క్షారాలే'. వివరించండి.
జ: NH3 ప్రోటాన్ స్వీకర్త కాబట్టి అది బ్రాన్స్టెడ్ క్షారం.
NH3 + H+ ----> NH4+
NH3 ఎలక్ట్రాన్ జంట దాత, కాబట్టి NH3 లూయీ క్షారం.
2. లూయీ ఆమ్లాలన్నీ బ్రాన్స్టెడ్ ఆమ్లాలు కానవసరం లేదు. ఎందువల్ల?
జ: BF3 ఎలక్ట్రాన్ జంట స్వీకర్త, కాబట్టి అది లూయీ ఆమ్లం.
BF3 ప్రోటాన్ను దానం చెయ్యలేకపోవడం వల్ల (ప్రోటాన్ దాత బ్రాన్స్టెడ్ ఆమ్లం) అది బ్రాన్స్టెడ్ ఆమ్లం కాదు.
3. అర్హీనియస్ ఆమ్లాలు, క్షారాలు అంటే ఏమిటి?
జ: ఆమ్లం: జలద్రావణంలో H+ ను దానం చేసే పదార్థం.
ఉదా: HCl (జ. ద్రా.) H+ (జ. ద్రా.) + Cl (జ. ద్రా.)
క్షారం: జలద్రావణంలో OH- ను దానం చేసే పదార్థం.
ఉదా: NaOH (జ. ద్రా.) Na+ (జ. ద్రా.) + OH- (జ. ద్రా.)
4. నీటి అయానిక లబ్ధాన్ని నిర్వచించండి. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద దీని విలువ ఎంత?
జ: నీరు లేదా జలద్రావణంలో ఉండే H+, OH- అయాన్ గాఢతల లబ్ధం.
Kw = 1.0 × 10-14 మోల్స్/ లీటర్2 (25oC వద్ద)
5. pH = 4.75 ఉన్న ద్రావణం [H+] విలువను లెక్కించండి.
జ: pH = 4.75
pH = -log10 [H+]
[H+] = 10-pH = 10-4.75
= 100.25 - 105
= 1.778 × 10-5 M
6. 10-8 M HCl pH ఎంత?
జ: [H+] = [H+] HCl + [H+] H2O
= 10-8 + 10-7 = 10-7 [10-1 + 1]
= 1.1 × 10-7
pH = -log [1.1 × 10-7] = - [log 1.1 - 7 log10]
= - [0.0414 - 7] = - (-6.958)
= + 6.96
7. 10-8 M NaOH pH ఎంత?
జ: [OH-] = [OH-]NaOH + [OH-] H2O
= 10-8 + 10-7 = 10-7 [10-1 + 1]
= 1.1 × 10-7
pOH = -log [1.1 × 10-7] = -[log 1.1 - 7 log10]
= -[0.0414 - 7] = -(-6.958)
= +6.96
pH + pOH = 14
pH = 14 - pOH = 14 - 6.96 = 7.04
8. ఒక లీటరు బఫర్ ద్రావణంలో 0.1 మోల్ల ఎసిటికామ్లం, 1 మోల్ సోడియం ఎసిటేట్ ఉన్నాయి. CH3COOH యొక్క pKa విలువ 4.8 అయితే ఆ ద్రావణం pHను కనుక్కోండి.
జ:
= 4.8 + 1 = 5.8
= 4.8 + 1 = 5.8
9. pH = 4 ఉండే 100 మి.లీ. ద్రావణానికి pH = 6 ఉండే 100 మి.లీ. ద్రావణాన్ని కలిపారు. ఫలిత ద్రావణం pH ఎంత?
pH = -log (5 × 10-5) = -[log 5 - 5 log10]
= -[0.6990 - 5] = -(-4.3010)
= + 4.3
4 మార్కుల ప్రశ్నలు
1. కాంజుగేట్ ఆమ్ల - క్షార జంట అంటే ఏమిటి? a) HSO4- b) NH3 లకు కాంజుగేట్ ఆమ్లం, క్షారాలను తెలపండి.
జ: ఒకే ఒక ప్రోటాన్ భేదంగా ఉన్న ఆమ్ల, క్షార జంట.
ఉదా: H2O + NH3 NH4 + OH-
ఆమ్లం1, క్షారం 2, ఆమ్లం 2, క్షారం 1
a) HSO4- కాంజుగేట్ ఆమ్లం H2SO4
HSO4- కాంజుగేట్ క్షారం SO4-2
b) NH3 కాంజుగేట్ ఆమ్లం NH4+
NH3 కాంజుగేట్ క్షారం NH2-
2. 0.1 లీ ఎసిటికామ్లం pHను లెక్కించండి.
(ఎసిటికామ్లం Ka = 1.8 × 10-5)
జ: CH3COOH CH3COO- + H+
c(1 - ) c.
Ka = c. 2
pH = - log [H+] = - log [1.34 × 10-2]
= - [log 1.34 + log 10-2]
= - [0.1271 - 2] = - (-1.87)
= + 1.87