Acid and base indicators Questions in Gujarati

(C) $pH$ સૂચકો એ કાર્બનિક પદાર્થો છે જે કાં તો નિર્બળ એસિડ અથવા નિર્બળ બેઇઝ હોય છે.
તેઓ તેમના આયનીકૃત અને બિન-આયનીકૃત સ્વરૂપોમાં અલગ-અલગ રંગો દર્શાવે છે.
રંગમાં ફેરફાર દ્રાવણમાં $H^+$ આયનોની સાંદ્રતામાં થતા ફેરફારને કારણે થાય છે,જે સૂચકના સંતુલનને સ્થાનાંતરિત કરે છે.

(A) પ્રબળ એસિડ અને નિર્બળ બેઇઝના ટાઇટ્રેશનમાં,તુલ્યબિંદુ એસિડિક વિસ્તારમાં $(pH < 7)$ હોય છે.
મિથાઈલ ઓરેન્જ આ ટાઇટ્રેશન માટે યોગ્ય સૂચક છે કારણ કે તેની $pH$ રેન્જ $(3.1 - 4.4)$ એસિડિક વિસ્તારમાં આવે છે જ્યાં તુલ્યબિંદુ જોવા મળે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(A)$ છે.

(B) ફિનોલ્ફથેલીન એ એસિડ-બેઇઝ સૂચક છે જે $8.2$ થી $10.0$ ના $pH$ ગાળામાં રંગ બદલે છે.
તે પ્રબળ બેઇઝ અને નિર્બળ એસિડ અથવા પ્રબળ બેઇઝ અને પ્રબળ એસિડ વચ્ચેના ટાઇટ્રેશન માટે યોગ્ય છે.
વિકલ્પ $B$ માં ઓક્ઝેલિક એસિડ $(H_2C_2O_4)$ અને પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ $(KMnO_4)$ વચ્ચેનું રેડોક્ષ ટાઇટ્રેશન છે,જેમાં $KMnO_4$ સ્વયં-સૂચક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેથી,આ પ્રક્રિયા માટે ફિનોલ્ફથેલીનનો સૂચક તરીકે ઉપયોગ થતો નથી.

(B) સૂચક $(HIn)$ એક નિર્બળ એસિડ છે જે દ્રાવણમાં નીચે મુજબ વિયોજન પામે છે:
$HIn \rightleftharpoons H^{+} + In^{-}$
સંતુલન અચળાંકનું સમીકરણ:
$K_{In} = \frac{[H^{+}][In^{-}]}{[HIn]}$
બંને બાજુ ઋણ લઘુગણક લેતા:
$-\log K_{In} = -\log [H^{+}] - \log \frac{[In^{-}]}{[HIn]}$
$pK_{In} = pH - \log \frac{[In^{-}]}{[HIn]}$
પદોને ગોઠવતા,આપણને મળે છે:
$\log \frac{[In^{-}]}{[HIn]} = pH - pK_{In}$

(C) મિથાઈલ ઓરેન્જ એ નિર્બળ બેઝિક સૂચક છે.
તેનો રંગ બદલાવ એસિડિક રેન્જમાં થાય છે.
મિથાઈલ ઓરેન્જના રંગ પરિવર્તન માટેની $pH$ રેન્જ આશરે $3.1$ થી $4.4$ છે.
તેથી,સાચી રેન્જ $3-5$ છે.

(B) સાચો જવાબ $(B)$ છે.
ફિનોલ્ફથેલીન એ પ્રબળ બેઇઝ અને નિર્બળ એસિડ અથવા પ્રબળ બેઇઝ અને પ્રબળ એસિડના ટાઇટ્રેશન માટે વપરાતો એસિડ-બેઇઝ સૂચક છે.
જોકે,ફેરસ સલ્ફેટ $(FeSO_4)$ અને પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ $(KMnO_4)$ ના ટાઇટ્રેશનમાં,પ્રક્રિયા રેડોક્ષ પ્રકારની હોય છે.
$KMnO_4$ એક પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે કામ કરે છે અને તે ફિનોલ્ફથેલીન સૂચકનું ઓક્સિડેશન કરે છે,જેના કારણે તે તેનો રંગ બદલવાનો ગુણધર્મ ગુમાવે છે,તેથી તે આ ટાઇટ્રેશન માટે યોગ્ય નથી.

(C) ફિનોલ્ફથેલીન એ $8.2$ થી $10.0$ ની pH રેન્જ ધરાવતું એસિડ-બેઝ સૂચક છે.
તે પ્રબળ બેઝ અને નિર્બળ એસિડ અથવા પ્રબળ બેઝ અને પ્રબળ એસિડના ટાઇટ્રેશન માટે યોગ્ય છે.
$K_2CO_3$ $vs$ $HCl$ ના કિસ્સામાં,ટાઇટ્રેશનમાં નિર્બળ બેઝ $(K_2CO_3)$ અને પ્રબળ એસિડ $(HCl)$ સામેલ છે.
આ ટાઇટ્રેશન માટે તુલ્યબિંદુ એસિડિક રેન્જમાં (pH $< 7$) આવે છે,જ્યાં ફિનોલ્ફથેલીન સ્પષ્ટ રંગ પરિવર્તન દર્શાવતું નથી.
તેથી,આ ટાઇટ્રેશન માટે મિથાઈલ ઓરેન્જ વધુ યોગ્ય છે.

(B) ફિનોલ્ફથેલીન એ $8.2$ થી $10.0$ ની $pH$ રેન્જ ધરાવતું નિર્બળ કાર્બનિક એસિડ સૂચક છે.
તે પ્રબળ બેઇઝ અને નિર્બળ એસિડ વચ્ચેના ટાઇટ્રેશન માટે સૌથી યોગ્ય છે,કારણ કે આવા ટાઇટ્રેશન માટે તુલ્યબિંદુ બેઝિક રેન્જમાં $(pH > 7)$ હોય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$CH_3COOH$ એ નિર્બળ એસિડ છે અને $NaOH$ એ પ્રબળ બેઇઝ છે,તેથી આ ટાઇટ્રેશન માટે ફિનોલ્ફથેલીન આદર્શ સૂચક છે.

(D) $Na_2CO_3$ (નિર્બળ બેઇઝ) અને $HCl$ (પ્રબળ એસિડ) ના ટાઇટ્રેશનમાં $NaHCO_3$ અને ત્યારબાદ $NaCl$ બને છે.
મિથાઈલ ઓરેન્જ આ ટાઇટ્રેશન માટે યોગ્ય સૂચક છે કારણ કે તેની $pH$ રેન્જ $(3.1-4.4)$ પ્રબળ એસિડ અને નિર્બળ બેઇઝ વચ્ચેની પ્રક્રિયાના તુલ્યબિંદુની $pH$ સાથે સુસંગત છે.

(C) પ્રબળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝના ટાઇટ્રેશનમાં,તુલ્યબિંદુ $pH = 7$ (તટસ્થ) પર મળે છે.
ફિનોલ્ફથેલીન (રેન્જ $8.3 - 10.0$) અને મિથાઈલ ઓરેન્જ (રેન્જ $3.1 - 4.4$) બંને ટાઇટ્રેશન વક્રના $pH$ ફેરફારના વિસ્તારમાં સ્પષ્ટ રંગ પરિવર્તન દર્શાવે છે,તેથી બંનેમાંથી કોઈ પણ સૂચકનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

(D) નિર્બળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝના ટાઇટ્રેશન માટે ફિનોલ્ફથેલીન યોગ્ય સૂચક છે.
કારણ કે આવા ટાઇટ્રેશનનું તુલ્યબિંદુ બેઝિક વિસ્તારમાં ($pH$ વિસ્તાર $8-10$) હોય છે.
ફિનોલ્ફથેલીન આ $pH$ વિસ્તારમાં રંગવિહીનમાંથી ગુલાબી રંગમાં પરિવર્તિત થાય છે.

(A) ફિનોલ્ફથેલિન એક નિર્બળ કાર્બનિક એસિડ છે જેને $HIn$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. એસિડિક માધ્યમમાં,તે અઆયનીકૃત સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે જે રંગહીન હોય છે. આલ્કલાઇન માધ્યમમાં,તે વિયોજન પામીને $In^{-}$ આયન (ઋણ સ્વરૂપ) બનાવે છે,જે ગુલાબી રંગનો હોય છે. $OH^{-}$ આયનો સંતુલનને $In^{-}$ આયનના નિર્માણ તરફ ખસેડે છે.

(A) $Na_2CO_3$ નું $HCl$ સાથે ફિનોલ્ફથેલિનનો ઉપયોગ કરીને ટાઇટ્રેશન કરવામાં આવે ત્યારે પ્રક્રિયા આ મુજબ થાય છે: $Na_2CO_3 + HCl \rightarrow NaHCO_3 + NaCl$।
ફિનોલ્ફથેલિન $8.2$ થી $10.0$ ના $pH$ ગાળામાં રંગ બદલે છે.
આ પ્રક્રિયાના અંતિમ બિંદુએ,દ્રાવણમાં $NaHCO_3$ હોય છે,જે નિર્બળ બેઝિક છે,પરંતુ જેમ $pH$ $8.2$ થી નીચે જાય છે તેમ ફિનોલ્ફથેલિન સૂચક રંગહીન બની જાય છે.
તેથી,સાચું અવલોકન એ છે કે દ્રાવણ રંગહીન બને છે.

(C) $Methyl$ $orange$ એ એસિડ-બેઝ સૂચક છે જે એસિડિક દ્રાવણોમાં ($pH$ રેન્જ $3.1 - 4.4$) લાલ રંગ દર્શાવે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$Hydrochloric$ $acid$ $(HCl)$ એ એસિડ છે.
તેથી,$Methyl$ $orange$ એ $Hydrochloric$ $acid$ ના દ્રાવણમાં લાલ રંગમાં ફેરવાશે.

(C) $Na_2CO_3$ (નિર્બળ બેઇઝ) નું $HCl$ (પ્રબળ એસિડ) સાથેનું ટાઇટ્રેશન $NaCl$,$H_2O$ અને $CO_2$ બનાવે છે.
તુલ્ય બિંદુએ,દ્રાવણમાં ઓગળેલ $CO_2$ (કાર્બોનિક એસિડ) હોય છે,જે દ્રાવણને થોડું એસિડિક $(pH < 7)$ બનાવે છે.
મિથાઈલ રેડ એ એવું સૂચક છે જે એસિડિક રેન્જ ($pH$ રેન્જ $4.2 - 6.3$) માં રંગ બદલે છે,તેથી તે આ ટાઇટ્રેશન માટે સૌથી યોગ્ય છે.

(C) સ્ટાર્ચનું દ્રાવણ રંગહીન હોય છે,પરંતુ આયોડિનની હાજરીમાં તે ઘેરો વાદળી-કાળો સંકીર્ણ બનાવે છે.
તેથી,સ્ટાર્ચનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે જલીય દ્રાવણમાં આયોડિનના નિશાન શોધવા માટે સૂચક તરીકે થાય છે.
પ્રક્રિયા: $\text{Starch} + \text{Iodine} \rightarrow \text{Starch-Iodine complex (blue-black colour)}$.

(D) $Methyl$ $orange$ એ સામાન્ય એસિડ-બેઝ સૂચક છે.
એસિડિક માધ્યમમાં,તે લાલ રંગ દર્શાવે છે.
આલ્કલાઇન (બેઝિક) માધ્યમમાં,તે પીળો રંગ દર્શાવે છે.
તેથી,સાચું વિધાન એ છે કે તે આલ્કલાઇન માધ્યમમાં પીળો રંગ અને એસિડ માધ્યમમાં લાલ રંગ આપે છે.

(C) આ ટાઇટ્રેશનમાં નિર્બળ બેઇઝ $(Na_2CO_3)$ અને પ્રબળ એસિડ $(HCl)$ નો સમાવેશ થાય છે.
તટસ્થીકરણ બિંદુએ,પરિણામી દ્રાવણમાં $NaCl$,$H_2O$ અને $CO_2$ (જે કાર્બોનિક એસિડ બનાવે છે) હોય છે,જેના કારણે દ્રાવણ થોડું એસિડિક બને છે.
મિથાઇલ રેડ એ એવો સૂચક છે જે એસિડિક pH વિસ્તાર $(4.2 - 6.3)$ માં રંગ પરિવર્તન કરે છે,તેથી તે આ ટાઇટ્રેશન માટે સૌથી યોગ્ય છે.

(B) ફિનોલ્ફથેલીન એ $8.2$ થી $10.0$ ની $pH$ રેન્જ ધરાવતો નિર્બળ કાર્બનિક એસિડ છે.
તે પ્રબળ બેઇઝ સાથેના અનુમાપન માટે યોગ્ય છે કારણ કે આવા અનુમાપનનું તુલ્યબિંદુ તેની $pH$ રેન્જમાં આવે છે.
$CH_3COOH$ (નિર્બળ એસિડ) અને $NaOH$ (પ્રબળ બેઇઝ) ના કિસ્સામાં,બનતું ક્ષાર એનાયનિક જળવિભાજન પામે છે,જેનાથી તુલ્યબિંદુએ દ્રાવણ બેઝિક બને છે $(pH > 7)$.
તેથી,આ અનુમાપન માટે ફિનોલ્ફથેલીન યોગ્ય સૂચક છે.

(D) નિર્બળ એસિડ (જેમ કે ઓક્ઝોલિક એસિડ) અને પ્રબળ બેઇઝ (જેમ કે $NaOH$) ના તટસ્થીકરણથી નિર્બળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝનો ક્ષાર બને છે,જે તુલ્યબિંદુએ $(pH > 7)$ બેઝિક દ્રાવણ બનાવે છે.
આ તટસ્થીકરણ માટે ફિનોલ્ફથેલિન યોગ્ય સૂચક છે કારણ કે તેની $pH$ રેન્જ $(8.2 - 10.0)$ આ એસિડ-બેઇઝ પ્રતિક્રિયાના તુલ્યબિંદુ પર થતા $pH$ ફેરફાર સાથે સુસંગત છે.

(B) ફિનોલ્ફથેલિન એ $8.2$ થી $10.0$ ની $pH$ રેન્જ ધરાવતું નિર્બળ કાર્બનિક એસિડ સૂચક છે.
તે પ્રબળ બેઇઝ અને નિર્બળ એસિડ વચ્ચેના તટસ્થીકરણ માટે સૌથી યોગ્ય છે,કારણ કે આવા તટસ્થીકરણ માટે તુલ્યબિંદુ બેઝિક રેન્જ $(pH > 7)$ માં હોય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાં,$CH_3COOH$ એ નિર્બળ એસિડ છે અને $NaOH$ એ પ્રબળ બેઇઝ છે.
તેથી,$CH_3COOH$ અને $NaOH$ ના તટસ્થીકરણ માટે ફિનોલ્ફથેલિન સૌથી યોગ્ય સૂચક છે.

(B) બેઝિક સૂચક માટે,સંતુલન આ મુજબ છે: $InOH \rightleftharpoons In^+ + OH^-$.
વિયોજન અચળાંક $K_b = \frac{[In^+][OH^-]}{[InOH]}$ છે.
રંગ પરિવર્તન ત્યારે થાય છે જ્યારે $[In^+] = [InOH]$,જેનો અર્થ છે કે $K_b = [OH^-]$.
આપેલ $K_b = 1 \times 10^{-11}$ હોવાથી,$[OH^-] = 1 \times 10^{-11} \ M$ મળે.
હવે,$pOH = -\log[OH^-] = -\log(1 \times 10^{-11}) = 11$.
$pH + pOH = 14$ હોવાથી,$pH = 14 - 11 = 3$ મળે.

(D) ફિનોલ્ફથેલીન એ $C_{20}H_{14}O_4$ સૂત્ર ધરાવતું કાર્બનિક સંયોજન છે.
તે જલીય દ્રાવણમાં નિર્બળ કાર્બનિક એસિડ તરીકે વર્તે છે.
તેના એસિડિક સ્વરૂપમાં તે રંગહીન હોય છે,જ્યારે બેઝિક સ્વરૂપમાં તે વિયોજન પામીને ગુલાબી રંગનો આયન બનાવે છે.
તેથી,તેને નિર્બળ એસિડ સૂચક તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

(A) સૂચકનો $pH$ વિસ્તાર એ છે જેમાં તે રંગ બદલે છે.
ફિનોલ્ફથેલીન એ નિર્બળ એસિડિક સૂચક છે જે બેઝિક વિસ્તારમાં,ખાસ કરીને $pH$ $8.0$ થી $9.8$ ની વચ્ચે રંગ બદલે છે.
મિથાઇલ ઓરેન્જ એસિડિક વિસ્તારમાં ($pH$ $3.1 - 4.4$) રંગ બદલે છે.
મિથાઇલ રેડ એસિડિક વિસ્તારમાં ($pH$ $4.4 - 6.2$) રંગ બદલે છે.
લીટમસ તટસ્થની નજીકના વિસ્તારમાં ($pH$ $5.0 - 8.0$) રંગ બદલે છે.
તેથી,$pH$ $8 - 9.8$ ના વિસ્તાર માટે યોગ્ય સૂચક ફિનોલ્ફથેલીન છે.

(A) એસિડ-બેઝ સૂચક માટે, રંગ પરિવર્તન ત્યારે થાય છે જ્યારે આયનીકૃત સ્વરૂપની સાંદ્રતા અને બિન-આયનીકૃત સ્વરૂપની સાંદ્રતા સમાન હોય, એટલે કે $[In^-] = [HIn]$.
સૂચક માટે હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણનો ઉપયોગ કરતા: $pH = pK_{in} + \log \frac{[In^-]}{[HIn]}$.
કારણ કે $[In^-] = [HIn]$, ગુણોત્તર $\frac{[In^-]}{[HIn]} = 1$ થાય છે.
તેથી, $pH = pK_{in} + \log(1) = pK_{in}$.
આપેલ છે કે $K_{in} = 1.0 \times 10^{-5}$, તેથી $pK_{in} = -\log(1.0 \times 10^{-5}) = 5$.
આમ, $pH = 5$.

(D) નિર્બળ એસિડ (દા.ત.,$CH_3COOH$) અને પ્રબળ બેઇઝ (દા.ત.,$NaOH$) ના અનુમાપનમાં,તુલ્યબિંદુ બેઝિક વિસ્તારમાં (pH > $7$) હોય છે.
ફિનોલ્ફથેલીન આ અનુમાપન માટે યોગ્ય સૂચક છે કારણ કે તેની pH રેન્જ $(8.2 - 10.0)$ નિર્બળ એસિડ-પ્રબળ બેઇઝ અનુમાપનના તુલ્યબિંદુએ pH માં થતા તીવ્ર વધારા સાથે સુસંગત છે.

(A) ફિનોલ્ફથેલીન એક નિર્બળ કાર્બનિક એસિડ છે,જેને $HIn$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. આલ્કલાઇન માધ્યમમાં,$OH^-$ આયનો દ્વારા $H^+$ આયનો દૂર થવાને કારણે સંતુલન $HIn \rightleftharpoons H^+ + In^-$ જમણી તરફ ખસે છે. પરિણામી ઋણ આયન $In^-$ ગુલાબી રંગનો હોય છે,જે બેઝિક દ્રાવણમાં ફિનોલ્ફથેલીનના લાક્ષણિક ગુલાબી રંગ માટે જવાબદાર છે.

(C) નિર્બળ એસિડ $(CH_3COOH)$ અને પ્રબળ બેઇઝ $(NaOH)$ ના અનુમાપનથી નિર્બળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝનો ક્ષાર બને છે,જે તુલ્યબિંદુએ બેઝિક દ્રાવણ બનાવે છે $(pH > 7)$.
આ અનુમાપન માટે ફિનોલ્ફથેલીન યોગ્ય સૂચક છે કારણ કે તેની $pH$ રેન્જ $(8.2 - 10.0)$ આ એસિડ-બેઇઝ પ્રક્રિયાના તુલ્યબિંદુએ થતા $pH$ ફેરફાર સાથે સુસંગત છે.

(A) મિથાઈલ ઓરેન્જ એ ટાઇટ્રેશનમાં વારંવાર વપરાતો $pH$ સૂચક છે. એસિડિક માધ્યમમાં $(pH < 3.1)$,તે $Red$ (લાલ) રંગ દર્શાવે છે. બેઝિક માધ્યમમાં $(pH > 4.4)$,તે $Yellow$ (પીળો) રંગ દર્શાવે છે.

(C) ફિનોલ્ફથેલીન એ એસિડ-બેઇઝ સૂચક છે જે $8.2$ થી $10.0$ ના $pH$ ગાળામાં રંગ બદલે છે.
તે પ્રબળ બેઇઝ ધરાવતા અનુમાપન માટે યોગ્ય છે.
વિકલ્પ $C$ માં $KMnO_4$ નો સમાવેશ થાય છે,જે ઓક્સિડેશનકર્તા છે,સામાન્ય એસિડ-બેઇઝ અનુમાપન નથી.
વધુમાં,$KMnO_4$ રેડોક્ષ અનુમાપનમાં સ્વયં-સૂચક તરીકે કાર્ય કરે છે,તેથી આ પ્રક્રિયા માટે ફિનોલ્ફથેલીનનો ઉપયોગ બિનજરૂરી અને અયોગ્ય છે.

(D) એસિડ-બેઇઝ સૂચક $(HIn)$ નું વિયોજન આ રીતે દર્શાવી શકાય: $HIn \rightleftharpoons H^+ + In^-$.
દળક્રિયાના નિયમ મુજબ,વિયોજન અચળાંક $K_{In} = \frac{[H^+][In^-]}{[HIn]}$ છે.
બંને બાજુ ઋણ લઘુગુણક લેતા: $-\log K_{In} = -\log [H^+] - \log \frac{[In^-]}{[HIn]}$.
આ સમીકરણ $pK_{In} = pH - \log \frac{[In^-]}{[HIn]}$ માં પરિણમે છે.
પદોને ગોઠવતા: $\log \frac{[In^-]}{[HIn]} = pH - pK_{In}$ મળે છે.

(C) પ્રબળ બેઇઝ $(NaOH)$ અને નિર્બળ એસિડ (ઓકઝેલીક એસિડ) ના અનુમાપનથી પ્રબળ બેઇઝ અને નિર્બળ એસિડનો ક્ષાર બને છે,જે તુલ્યબિંદુએ $(pH > 7)$ બેઝિક દ્રાવણ આપે છે.
ફિનોલ્ફથેલીન આ અનુમાપન માટે યોગ્ય સૂચક છે કારણ કે તેની $pH$ રેન્જ $(8.2 - 10.0)$ આ પ્રક્રિયાના તુલ્યબિંદુને આવરી લે છે.

(A) મિથાઇલ રેડ એ એક કૃત્રિમ એસિડ-બેઇઝ સૂચક છે.
તે $4.2$ થી $6.2$ ના $pH$ વિસ્તારમાં તેનો રંગ બદલે છે.
$pH$ $4.2$ થી નીચે તે લાલ હોય છે અને $pH$ $6.2$ થી ઉપર તે પીળો હોય છે.

(B) નિર્બળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝના ક્ષાર માટે,$pH$ ની ગણતરી નીચે મુજબ થાય છે:
$pH = \frac{1}{2}(pK_w + pK_a(CH_3COOH) + \log C)$
આપેલ છે $K_b(CH_3COO^-) = 10^{-9}$,તેથી $K_a(CH_3COOH) = \frac{K_w}{K_b} = \frac{10^{-14}}{10^{-9}} = 10^{-5}$,જેનો અર્થ છે $pK_a = 5$.
$pH = \frac{1}{2}(14 + 5 + \log 0.1) = \frac{1}{2}(19 - 1) = 9$.
સૂચક $HPh \rightleftharpoons H^+ + Ph^-$ માટે,હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ છે:
$pH = pK_a(HPh) + \log \frac{[Ph^-]}{[HPh]}$
$9 = 9.6 + \log \frac{[Ph^-]}{[HPh]}$
$\log \frac{[Ph^-]}{[HPh]} = -0.6 = -2 \times 0.3 = -2 \log 2 = \log(0.25)$.
તેથી,$\frac{[Ph^-]}{[HPh]} = 0.25 = \frac{1}{4}$.
ધારો કે કુલ સાંદ્રતા $[HPh] + [Ph^-] = 1$ છે.
કારણ કે $[HPh] = 4[Ph^-]$,આપણી પાસે $4[Ph^-] + [Ph^-] = 1$ છે,તેથી $5[Ph^-] = 1$,$[Ph^-] = 0.2$.
તેથી $[HPh] = 1 - 0.2 = 0.8$.
રંગહીન સ્વરૂપ $HPh$ છે,તેથી અંશ $0.8$ છે.

(B) ફિનોલ્ફથેલીન એ એસિડ-બેઇઝ સૂચક છે જેનો ઉપયોગ એસિડ-બેઇઝ ટાઇટ્રેશનમાં તુલ્યબિંદુ શોધવા માટે થાય છે.
$FeSO_4 \, vs. \, KMnO_4$ એ રેડોક્ષ ટાઇટ્રેશન છે,એસિડ-બેઇઝ ટાઇટ્રેશન નથી.
રેડોક્ષ ટાઇટ્રેશનમાં પોટેન્શિયલમાં ફેરફાર નોંધવામાં આવે છે,અને ફિનોલ્ફથેલીન પ્રક્રિયકોની ઓક્સિડેશન-રિડક્શન સ્થિતિના આધારે રંગ બદલતું નથી.
તેથી,તે આ પ્રક્રિયા માટે યોગ્ય સૂચક નથી.

(A) આલ્કલાઇન માધ્યમમાં,ફિનોલ્ફથેલીન બંધારણીય ફેરફાર અનુભવે છે જ્યાં તે પ્રોટોન ગુમાવીને ડાય-એનાયન બનાવે છે.
આ ડાય-એનાયન એક સંયુગ્મિત પ્રણાલી છે જે દ્રશ્યમાન વિસ્તારમાં પ્રકાશનું શોષણ કરે છે,જેના પરિણામે લાક્ષણિક ગુલાબી રંગ જોવા મળે છે.
તેથી,ગુલાબી રંગ ફિનોલ્ફથેલીનના ઋણ આયન (ડાય-એનાયન) ના નિર્માણને કારણે હોય છે.

(D) દરેક પ્રક્રિયકના મિલિ-ઇક્વિવેલન્ટ $(meq)$ ની ગણતરી કરો:
$meq \text{ of } HCl = N \times V \text{ (in } mL) = 0.5 \times 20 = 10 \ meq$.
$meq \text{ of } NaOH = N \times V \text{ (in } mL) = 0.1 \times 35 = 3.5 \ meq$.
અહીં $meq \text{ of } HCl > meq \text{ of } NaOH$ હોવાથી,એસિડ વધુ પ્રમાણમાં છે.
બાકી રહેલ $meq \text{ of } HCl = 10 - 3.5 = 6.5 \ meq$.
પરિણામી દ્રાવણમાં એસિડનું પ્રમાણ વધુ હોવાથી તે એસિડિક બનશે.
મિથાઈલ ઓરેન્જ સૂચક એસિડિક માધ્યમમાં નારંગી-લાલ રંગ આપે છે.

(D) નિર્બળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝના ટાઇટ્રેશનમાં,તુલ્ય બિંદુ (equivalence point) પર $pH$ નું મૂલ્ય $7$ કરતા વધારે ($8$ થી $10$ ની વચ્ચે) હોય છે.
ફિનોલ્ફથેલીન સૌથી યોગ્ય સૂચક છે કારણ કે તેની $pH$ રેન્જ ($8.2$ થી $10$) આ ટાઇટ્રેશનના તુલ્ય બિંદુ પર થતા $pH$ ફેરફાર સાથે સુસંગત છે.
મિથાઈલ ઓરેન્જ અને મિથાઈલ રેડ પ્રબળ એસિડ-પ્રબળ બેઇઝ અથવા પ્રબળ એસિડ-નિર્બળ બેઇઝના ટાઇટ્રેશન માટે યોગ્ય છે,કારણ કે તેમની $pH$ રેન્જ એસિડિક વિસ્તારમાં હોય છે.

(A) પ્રબળ એસિડ અને નિર્બળ બેઇઝના અનુમાપનમાં,બનતું ક્ષાર ધન આયનીય જળવિભાજન પામે છે,જેના કારણે તુલ્યતા બિંદુએ દ્રાવણ એસિડિક $(pH < 7)$ બને છે.
મિથાઈલ ઓરેન્જ,જે $3.1$ થી $4.4$ ના $pH$ ગાળામાં કાર્ય કરે છે,તે આ અનુમાપન માટે સૌથી યોગ્ય સૂચક છે કારણ કે તેનો રંગ પરિવર્તનનો ગાળો તુલ્યતા બિંદુના $pH$ સાથે સુસંગત છે.

(B) $Na_2CO_3$ અને $HCl$ નું અનુમાપન નિર્બળ બેઇઝ અને પ્રબળ એસિડ વચ્ચેની પ્રક્રિયા છે.
પ્રથમ તુલ્યબિંદુએ $NaHCO_3$ બને છે,જેના માટે ફિનોલ્ફથેલિન વાપરી શકાય છે.
પરંતુ,$NaCl$,$CO_2$ અને $H_2O$ માં સંપૂર્ણ તટસ્થીકરણ માટે,pH એસિડિક વિસ્તારમાં (આશરે $3.7$ થી $4.5$) ઘટે છે.
આ વિસ્તાર માટે મિથાઇલ ઓરેન્જ યોગ્ય સૂચક છે,કારણ કે તે એસિડિક pH વિસ્તારમાં રંગ પરિવર્તન દર્શાવે છે.

(B) વિધાન $I$: પ્રબળ એસિડ અને નિર્બળ બેઇઝના ટાઇટ્રેશનમાં,તુલ્યબિંદુએ $pH$ એસિડિક વિસ્તારમાં $(pH < 7)$ હોય છે. મિથાઈલ ઓરેન્જની $pH$ સંક્રમણ શ્રેણી $3.2$ થી $4.4$ છે,જે ટાઇટ્રેશન વક્રના તીવ્ર ભાગમાં આવે છે. તેથી,તે એક યોગ્ય સૂચક છે. વિધાન $I$ સાચું છે.
વિધાન $II$: નિર્બળ એસિડ (એસિટિક એસિડ) અને પ્રબળ બેઇઝ $(NaOH)$ ના ટાઇટ્રેશનમાં,તુલ્યબિંદુએ $pH$ બેઝિક વિસ્તારમાં $(pH > 7)$ હોય છે. ફિનોલ્ફથેલીનની $pH$ સંક્રમણ શ્રેણી $8.2$ થી $10.0$ છે,જે આ ટાઇટ્રેશન વક્રના તીવ્ર ભાગને આવરી લે છે. તેથી,તે એક યોગ્ય સૂચક છે. વિધાન $II$ ખોટું છે.

(A) મિથાઈલ ઓરેન્જ એ એસિડ-બેઝ સૂચક છે જે દ્રાવણના $pH$ પર આધાર રાખીને રંગ બદલે છે.
એસિડિક માધ્યમમાં (ટાઇટ્રેશનના અંતિમ બિંદુએ),મિથાઈલ ઓરેન્જ પ્રોટોનેશન અનુભવે છે.
તેનું બંધારણ બેન્ઝેનોઇડ સ્વરૂપ (બેઝિક માધ્યમમાં પીળો રંગ) માંથી ક્વિનોનોઇડ સ્વરૂપ (એસિડિક માધ્યમમાં લાલ/ગુલાબી રંગ) માં બદલાય છે.
પ્રક્રિયામાં દર્શાવ્યા મુજબ,$H^+$ આયનો ઉમેરવાથી ક્વિનોનોઇડ બંધારણ બને છે,જે અંતિમ બિંદુએ જોવા મળતા રંગ પરિવર્તન માટે જવાબદાર છે.

(D) ફિનોલ્ફથેલીન $(HPh)$ એક નિર્બળ કાર્બનિક એસિડ છે.
એસિડિક માધ્યમમાં,સંતુલન $HPh \rightleftharpoons H^{+} + Ph^{-}$ એ $H^{+}$ આયનોની સામાન્ય આયન અસરને કારણે ડાબી તરફ ખસે છે,જેનાથી અવિભંજિત સ્વરૂપ $(HPh)$ ની સાંદ્રતા વધુ રહે છે,જે રંગહીન છે.
બેઝિક માધ્યમમાં,$OH^{-}$ આયનો $H^{+}$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને પાણી બનાવે છે,જે સંતુલનને જમણી તરફ ખસેડે છે. આ આયનીકૃત સ્વરૂપ $(Ph^{-})$ ની સાંદ્રતા વધારે છે,જે ગુલાબી રંગનું હોય છે.
તેથી,વિધાન $A$ સાચું છે,પરંતુ કારણ $R$ ખોટું છે કારણ કે ફિનોલ્ફથેલીન બેઝિક માધ્યમમાં વિયોજન પામે છે.

(C) નિર્બળ એસિડ $(CH_3COOH)$ અને પ્રબળ બેઝ $(NaOH)$ ના તટસ્થીકરણથી બેઝિક તુલ્યબિંદુ $(pH > 7)$ મળે છે.
ફિનોલ્ફથેલીન એ એક નિર્બળ કાર્બનિક એસિડ $(HIn)$ છે જે એસિડિક માધ્યમમાં રંગહીન હોય છે અને બેઝિક માધ્યમમાં તેના આયનીકૃત સ્વરૂપ $(In^-)$ ના નિર્માણને કારણે ગુલાબી રંગમાં ફેરવાય છે.
તેની $pH$ રેન્જ આશરે $8.2 - 10.0$ છે,જે નિર્બળ એસિડ અને પ્રબળ બેઝ વચ્ચેના ટાઇટ્રેશનના તુલ્યબિંદુ સાથે મેળ ખાય છે.

(C) આ ટાઇટ્રેશનમાં નિર્બળ એસિડ $(HA)$ અને પ્રબળ બેઇઝ $(NaOH)$ નો સમાવેશ થાય છે.
તુલ્યબિંદુએ,ક્ષાર $NaA$ નું જળવિભાજન થાય છે: $A^- + H_2O \rightleftharpoons HA + OH^-$.
તુલ્યબિંદુએ $pH$ નું મૂલ્ય $7$ કરતા વધારે (બેઝિક) હોય છે.
નિર્બળ એસિડ-પ્રબળ બેઇઝ ટાઇટ્રેશન માટે,તુલ્યબિંદુએ $pH$ ની રેન્જ સામાન્ય રીતે $8$ થી $10$ ની વચ્ચે હોય છે.
ફિનોલ્ફથેલીન $8.3$ થી $11$ ની $pH$ રેન્જ ધરાવે છે,જે આ ટાઇટ્રેશનના તુલ્યબિંદુ $pH$ ને આવરી લે છે.
તેથી,ફિનોલ્ફથેલીન સૌથી યોગ્ય સૂચક છે.

(A)

સૂચક	$pH$ ગાળો
મિથાઈલ ઓરેન્જ	$3.2-4.5$
ફિનોલ્ફથેલીન	$8.3-10.5$

સૂચકોની પસંદગી ટાઇટ્રેશનના તુલ્યબિંદુ (equivalence point) ના $pH$ ગાળાના આધારે કરવામાં આવે છે.
$1$. મિથાઈલ ઓરેન્જ એવા ટાઇટ્રેશન માટે યોગ્ય છે જ્યાં તુલ્યબિંદુ એસિડિક ગાળામાં $(pH \approx 3-5)$ હોય,જેમ કે પ્રબળ એસિડ વિ. નિર્બળ બેઝ.
$2$. ફિનોલ્ફથેલીન એવા ટાઇટ્રેશન માટે યોગ્ય છે જ્યાં તુલ્યબિંદુ બેઝિક ગાળામાં $(pH \approx 8-10)$ હોય,જેમ કે નિર્બળ એસિડ વિ. પ્રબળ બેઝ.
$3$. બંને સૂચકોનો ઉપયોગ પ્રબળ એસિડ વિ. પ્રબળ બેઝ ટાઇટ્રેશન માટે થઈ શકે છે કારણ કે તુલ્યબિંદુ પર $pH$ માં ફેરફાર ખૂબ જ તીવ્ર હોય છે $(pH \approx 4-10)$.
$4$. નિર્બળ એસિડ વિ. નિર્બળ બેઝ ટાઇટ્રેશન માટે,તુલ્યબિંદુ પર $pH$ માં કોઈ તીવ્ર ફેરફાર થતો નથી,તેથી કોઈ પણ સામાન્ય સૂચક યોગ્ય નથી. તેથી,મિથાઈલ ઓરેન્જનો ઉપયોગ નિર્બળ એસિડ વિ. નિર્બળ બેઝ ટાઇટ્રેશન માટે થઈ શકે છે તે વિધાન ખોટું છે.

(B) $pK_{In} = -\log(4 \times 10^{-10}) = 9.4$.
સૂચકની રેન્જ $pK_{In} \pm 1$ છે,એટલે કે $8.4$ થી $10.4$.
વિધાન $A$: ખોટું. નિર્બળ એસિડ-નિર્બળ બેઇઝ ટાઇટ્રેશન માટે ફિનોલ્ફથેલીન યોગ્ય નથી.
વિધાન $B$: સાચું. રંગ બદલવાની રેન્જ $pH = 8.4$ થી શરૂ થાય છે.
વિધાન $C$: ખોટું. ફિનોલ્ફથેલીન એક નિર્બળ કાર્બનિક એસિડ છે.
વિધાન $D$: સાચું. એસિડિક માધ્યમમાં તે રંગવિહીન હોય છે.
આમ,વિધાન $B$ અને $D$ સાચા છે. કુલ સાચા વિધાનોની સંખ્યા $2$ છે.

(C) મિથાઈલ ઓરેન્જ એ નિર્બળ બેઈઝ છે,નિર્બળ એસિડ નથી. તેથી,વિધાન $I$ $FALSE$ છે.
મિથાઈલ ઓરેન્જનું ક્વિનોનોઈડ સ્વરૂપ લાલ રંગનું હોય છે અને તે બેન્ઝેનોઈડ સ્વરૂપ (જે પીળા રંગનું હોય છે) કરતા વધુ તીવ્ર રંગનું હોય છે. તેથી,વિધાન $II$ $FALSE$ છે.
આમ,બંને વિધાનો ખોટા છે.

(D)

માધ્યમ	લિટમસનો રંગ
એસિડિક	લાલ
તટસ્થ	જાંબલી
બેઝિક	વાદળી

લિટમસ એ લાઈકેનમાંથી મેળવવામાં આવતું કુદરતી સૂચક છે. એસિડિક દ્રાવણમાં તે લાલ રંગનું બને છે. તટસ્થ દ્રાવણમાં તે તેનો મૂળ જાંબલી રંગ જાળવી રાખે છે. બેઝિક દ્રાવણમાં તે વાદળી રંગનું બને છે.