यह कैलकुलेटर क्या करता है
यह टूल क्षार वियोजन स्थिरांक (Kb) और क्षार की आरंभिक मोलर सांद्रता का उपयोग करके किसी दुर्बल क्षार विलयन का pH अनुमानित करता है। अमोनिया (NH₃) जैसे दुर्बल क्षार पानी में केवल आंशिक रूप से आयनित होते हैं, इसलिए जैसे प्रबल क्षार में सीधे सांद्रता से pH पढ़ा जा सकता है, वैसा इनमें संभव नहीं है। इसके लिए एक साम्य (equilibrium) गणना करनी पड़ती है।
इसका उपयोग कैसे करें
क्षार वियोजन स्थिरांक Kb (उदाहरण के लिए अमोनिया के लिए \(1.8\times10^{-5}\)) और आरंभिक सांद्रता C को मोल प्रति लीटर में दर्ज करें। कैलकुलेटर हाइड्रॉक्साइड आयन की सांद्रता, pOH और अंत में pH लौटाता है। 7 से ऊपर का मान बताता है कि विलयन क्षारीय (alkaline) है।
सूत्र की व्याख्या
किसी दुर्बल क्षार B के पानी के साथ अभिक्रिया (B + H₂O ⇌ BH⁺ + OH⁻) के लिए साम्य व्यंजक है \(\text{K}_b = \frac{[\text{BH}^+][\text{OH}^-]}{[\text{B}]}\)। यह मानते हुए कि आयनित होने वाली मात्रा C की तुलना में बहुत कम है, समीकरण सरल होकर \(\text{K}_b \approx \frac{x^2}{\text{C}}\) बन जाता है, जहाँ \(x = [\text{OH}^-]\)। इसे हल करने पर मिलता है $$[\text{OH}^-] = \sqrt{\text{K}_b \cdot \text{C}}$$ इसके बाद हम \(\text{pOH} = -\log[\text{OH}^-]\) और \(\text{pH} = 14 - \text{pOH}\) निकालते हैं (यह 25 °C पर मान्य है, जहाँ जल स्थिरांक \(\text{pK}_w = 14\) होता है)।
हल किया गया उदाहरण
0.1 M अमोनिया के लिए जिसका \(\text{K}_b = 1.8\times10^{-5}\) है: $$[\text{OH}^-] = \sqrt{1.8\times10^{-5} \times 0.1} = \sqrt{1.8\times10^{-6}} \approx 1.342\times10^{-3}\ \text{mol/L}$$ फिर \(\text{pOH} = -\log(1.342\times10^{-3}) \approx 2.872\), अतः \(\text{pH} = 14 - 2.872 \approx 11.13\) — अर्थात् एक मध्यम रूप से क्षारीय विलयन।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
क्या यह सन्निकटन हमेशा मान्य रहता है? \(\sqrt{\text{K}_b \cdot \text{C}}\) वाला यह शॉर्टकट यह मानकर चलता है कि आयनीकरण C के लगभग 5% से कम है। बहुत तनु (dilute) या बहुत दुर्बल क्षारों के लिए, पूर्ण द्विघात (quadratic) हल अधिक सटीक होता है।
pH = 14 − pOH क्यों होता है? 25 °C पर, \(\text{pH} + \text{pOH} = \text{pK}_w = 14\) होता है। अन्य तापमानों पर \(\text{pK}_w\) थोड़ा बदल जाता है।
सांद्रता किस इकाई में होती है? मोल प्रति लीटर (मोलरता, M)। यहाँ दर्ज किया गया Kb विमाहीन (dimensionless) होता है।
