Buffer solution Questions in Gujarati

(D) બફર દ્રાવણ સામાન્ય રીતે નિર્બળ એસિડ અને તેના સંયુગ્મી બેઇઝ (ક્ષાર) અથવા નિર્બળ બેઇઝ અને તેના સંયુગ્મી એસિડ (ક્ષાર) નું બનેલું હોય છે.
$A$. $H_2S$ નિર્બળ એસિડ છે અને $KHS$ તેનો ક્ષાર છે,તેથી તે બફર બનાવે છે.
$B$. $C_6H_5NH_2$ (એનિલીન) નિર્બળ બેઇઝ છે અને $C_6H_5NH_3Br$ તેનો ક્ષાર છે,તેથી તે બફર બનાવે છે.
$C$. $H_2CO_3$ નિર્બળ એસિડ છે અને $KHCO_3$ તેનો ક્ષાર છે,તેથી તે બફર બનાવે છે.
$D$. $HClO_4$ (પરક્લોરિક એસિડ) પ્રબળ એસિડ છે. પ્રબળ એસિડ અને તેના ક્ષારનું મિશ્રણ બફર દ્રાવણ તરીકે કામ કરતું નથી.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(A) આ એક બેઝિક બફર દ્રાવણ છે. હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણનો ઉપયોગ કરતા: $pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$.
$pOH = 14 - 9.35 = 4.65$.
$pK_b = - \log (1.78 \times 10^{-5}) = 4.75$.
ગણતરી કરતા,$[Salt] = 0.08 \ M$ (આપેલ વિકલ્પ મુજબ).
દળ $w = M \times \text{Molar Mass} \times V(L) = 0.08 \times 132 \times 0.5 = 10.56 \ g$.

(B) નિર્બળ એસિડ $HA$ માટે,વિયોજન $HA \rightleftharpoons H^+ + A^-$ છે.
આપેલ છે કે $[H^+] = 10^{-pH} = 10^{-4.50}$.
સૂત્ર $[H^+] = \sqrt{K_a \cdot C}$ નો ઉપયોગ કરતા,જ્યાં $C = 0.1 \ M$ છે:
$(10^{-4.50})^2 = K_a \cdot 0.1$
$10^{-9} = K_a \cdot 10^{-1}$
$K_a = 10^{-8}$.
$pK_a = -\log(K_a) = -\log(10^{-8}) = 8$.
જ્યારે એસિડને $NaOH$ સાથે તટસ્થ કરીને એસિડનું પ્રમાણ અડધું કરવામાં આવે છે,ત્યારે બફર દ્રાવણ બને છે જ્યાં $[Salt] = [Acid]$ થાય છે.
હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ મુજબ: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
કારણ કે $[Salt] = [Acid]$,તેથી $pH = pK_a + \log(1) = pK_a$.
તેથી,$pH = 8$.

(D) પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $HCOOH + KOH \rightarrow HCOOK + H_2O$
$HCOOH$ ના શરૂઆતના મોલ $= 0.5 \times 0.040 = 0.02 \ mol$
$KOH$ ના શરૂઆતના મોલ $= 0.2 \times 0.050 = 0.01 \ mol$
પ્રક્રિયા પછી,$HCOOK$ (ક્ષાર) ના મોલ $= 0.01 \ mol$
બાકી રહેલા $HCOOH$ (એસિડ) ના મોલ $= 0.02 - 0.01 = 0.01 \ mol$
હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણનો ઉપયોગ કરતા: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
$pK_a = -\log(1.8 \times 10^{-4}) = 4 - \log(1.8) = 4 - 0.255 = 3.745$
અહીં $[Salt] = [Acid] = 0.01 \ mol$ હોવાથી,ગુણોત્તર $1$ થશે અને $\log(1) = 0$
તેથી,$pH = pK_a = 3.745 \approx 3.75$

(D) સાચો વિકલ્પ $(D)$ છે.
માનવ રક્તનું $pH$ લગભગ $7.4$ જેટલું જાળવી રાખવા માટે કાર્બોનિક એસિડ-બાયકાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમ $(H_2CO_3 + HCO_3^-)$ જવાબદાર છે.

(C) બફર દ્રાવણ નીચે મુજબ બને છે:
$(i)$ નિર્બળ એસિડ અને તેના પ્રબળ બેઇઝ સાથેના ક્ષારને મિશ્ર કરવાથી,દા.ત.,$CH_3COOH$ અને $CH_3COONa$.
$(ii)$ નિર્બળ બેઇઝ અને તેના પ્રબળ એસિડ સાથેના ક્ષારને મિશ્ર કરવાથી,દા.ત.,$NH_4OH$ અને $NH_4Cl$.
આપેલા વિકલ્પોમાં,$C$ ($NH_4OH$,નિર્બળ બેઇઝ) અને $A$ ($NH_4Cl$,ક્ષાર) બેઝિક બફર બનાવે છે,અને $D$ ($CH_3COOH$,નિર્બળ એસિડ) અને $B$ ($CH_3COONa$,ક્ષાર) એસિડિક બફર બનાવે છે.

(C) બફર દ્રાવણ નિર્બળ એસિડ અને તેના સંયુગ્મી બેઝ અથવા નિર્બળ બેઝ અને તેના સંયુગ્મી એસિડ દ્વારા બને છે.
વિકલ્પ $C$ માં,આપણી પાસે $40 \, mL$ $0.1 \, M$ $NaCN$ $(4 \, mmol)$ અને $20 \, mL$ $0.1 \, M$ $HCl$ $(2 \, mmol)$ છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $NaCN + HCl \rightarrow HCN + NaCl$.
પ્રક્રિયા પછી,$2 \, mmol$ $NaCN$ (નિર્બળ બેઝ) બાકી રહે છે અને $2 \, mmol$ $HCN$ (સંયુગ્મી એસિડ) બને છે.
આમ,નિર્બળ એસિડ $(HCN)$ અને પ્રબળ બેઝ સાથેના તેના ક્ષાર $(NaCN)$ નું મિશ્રણ હોવાથી,તે એસિડિક બફર તરીકે કાર્ય કરે છે.

(B) નિર્બળ બેઇઝ $CH_3NH_2$ અને પ્રબળ એસિડ $HCl$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા:
$CH_3NH_2 + HCl \rightarrow CH_3NH_3^{+} + Cl^{-}$.
શરૂઆતના મોલ: $CH_3NH_2 = 0.1$,$HCl = 0.08$.
પ્રક્રિયા બાદ: $CH_3NH_2 = 0.02 \ mol$,$CH_3NH_3^{+} = 0.08 \ mol$.
આ એક બેઝિક બફર દ્રાવણ બનાવે છે.
$[OH^{-}] = K_b \times \frac{[Base]}{[Salt]} = 5 \times 10^{-4} \times \frac{0.02}{0.08} = 1.25 \times 10^{-4}$.
$[H^{+}] = \frac{K_w}{[OH^{-}]} = \frac{10^{-14}}{1.25 \times 10^{-4}} = 8 \times 10^{-11}$.

(A) શરૂઆતની સાંદ્રતા $[Base] = 0.2 \ M$ અને $[Salt] = 0.2 \ M$ છે.
જ્યારે $1.0 \ mL \ 0.001 \ M \ HCl$ ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે ઉમેરાયેલ $HCl$ નું પ્રમાણ $NH_4OH$ અને $NH_4Cl$ ના મોલની સરખામણીમાં અવગણ્ય છે.
આથી,$[OH^-] = K_b \times \frac{[Base]}{[Salt]} = 2 \times 10^{-5} \times \frac{0.2}{0.2} = 2 \times 10^{-5} \ M$.

(C) બફર દ્રાવણ એટલે એવું દ્રાવણ કે જે થોડા પ્રમાણમાં એસિડ કે બેઇઝ ઉમેરવા છતાં તેના $pH$ મૂલ્યમાં થતા ફેરફારનો વિરોધ કરે છે.
તેથી,તેનું મુખ્ય કાર્ય $pH$ મૂલ્યને અચળ રાખવાનું છે.

(A) બફર દ્રાવણ એ નિર્બળ બેઇઝ અને પ્રબળ એસિડ સાથેના તેના ક્ષારનું મિશ્રણ છે,અથવા નિર્બળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝ સાથેના તેના ક્ષારનું મિશ્રણ છે.
$NH_4OH$ એ નિર્બળ બેઇઝ છે અને $NH_4Cl$ એ પ્રબળ એસિડ $HCl$ સાથેનો તેનો ક્ષાર છે.
તેથી,$NH_4OH$ અને $NH_4Cl$ નું મિશ્રણ બેઝિક બફર દ્રાવણ બનાવે છે.
અન્ય વિકલ્પોમાં પ્રબળ એસિડ અથવા પ્રબળ બેઇઝનો સમાવેશ થાય છે જે બફર દ્રાવણ બનાવતા નથી.

(C) $H_3PO_4$ એ ટ્રાયપ્રોટિક એસિડ છે $(K_{a1}, K_{a2}, K_{a3})$.
$NaOH$ સાથેના અનુમાપન દરમિયાન,બફર એવા વિસ્તારોમાં બને છે જ્યાં એસિડ અને તેનો સંયુગ્મી બેઝ બંને અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
$1$. પ્રથમ બફર વિસ્તાર $H_3PO_4$ અને $H_2PO_4^-$ વચ્ચે બને છે.
$2$. બીજો બફર વિસ્તાર $H_2PO_4^-$ અને $HPO_4^{2-}$ વચ્ચે બને છે.
આમ,અનુમાપન દરમિયાન કુલ $2$ બફર વિસ્તારો બને છે.

(A) પ્રથમ દ્રાવણ માટે: $CH_3COONa + HCl \rightarrow CH_3COOH + NaCl$.
શરૂઆતમાં,$1 \ mol$ $CH_3COONa$ અને $0.5 \ mol$ $HCl$ છે.
પ્રક્રિયા બાદ,$0.5 \ mol$ $CH_3COONa$ બાકી રહેશે અને $0.5 \ mol$ $CH_3COOH$ બનશે.
હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણનો ઉપયોગ કરતા: $pH_1 = pK_a + \log(\frac{[Salt]}{[Acid]}) = pK_a + \log(\frac{0.5}{0.5}) = pK_a$.
બીજા દ્રાવણ માટે: $1 \ mol$ $CH_3COONa$ અને $1 \ mol$ $CH_3COOH$ હાજર છે.
$pH_2 = pK_a + \log(\frac{1}{1}) = pK_a$.
તેથી,$pH$ નો ગુણોત્તર $pH_1 : pH_2 = pK_a : pK_a = 1 : 1$ થાય.

(C) બફર દ્રાવણ માટે,હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ છે: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
અહીં $50\%$ એસિડનું આયનીકરણ થયેલું હોવાથી,ક્ષાર (સંયુગ્મી બેઝ) ની સાંદ્રતા બાકી રહેલા આયનીકરણ ન પામેલા એસિડની સાંદ્રતા જેટલી જ હશે.
તેથી,$[Salt] = [Acid]$,અને $\log(1) = 0$.
$pH = pK_a = 4.5$.
આપણે જાણીએ છીએ કે $pH + pOH = 14$.
$pOH = 14 - pH = 14 - 4.5 = 9.5$.

(A) આપેલ દ્રાવણ એ નિર્બળ એસિડ $(HCN)$ અને પ્રબળ બેઇઝ સાથેના તેના ક્ષાર $(KCN)$ નું બફર દ્રાવણ છે.
એસિડિક બફર માટે હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણનો ઉપયોગ કરતા:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
આપેલ છે:
$pK_a = 9.30$
ક્ષારના મોલ $(KCN)$ = $2.5 \ mol$
એસિડના મોલ $(HCN)$ = $2.5 \ mol$
કદ સમાન હોવાથી,સાંદ્રતાનો ગુણોત્તર એ મોલના ગુણોત્તર જેટલો જ થશે:
$pH = 9.30 + \log \left( \frac{2.5}{2.5} \right)$
$pH = 9.30 + \log(1)$
કારણ કે $\log(1) = 0$,
$pH = 9.30 + 0 = 9.30$

(B) એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ $(NH_4OH)$ એ નિર્બળ બેઇઝ છે અને એમોનિયમ ક્લોરાઇડ $(NH_4Cl)$ એ પ્રબળ એસિડ સાથેનો તેનો ક્ષાર છે,જે બેઝિક બફર દ્રાવણ બનાવે છે.
બેઝિક બફર માટે,$OH^-$ આયનની સાંદ્રતાનું સૂત્ર: $[OH^-] = K_b \times \frac{[Base]}{[Salt]}$
આપેલ છે: $K_b = 1.8 \times 10^{-5}$,$[Base] = 0.05 \, M$,$[Salt] = 0.001 \, M$.
કિંમતો મૂકતા: $[OH^-] = 1.8 \times 10^{-5} \times \frac{0.05}{0.001}$
$[OH^-] = 1.8 \times 10^{-5} \times 50$
$[OH^-] = 90 \times 10^{-5} = 9.0 \times 10^{-4} \, M$.

(A) પરિણામી દ્રાવણ એ બફર દ્રાવણ છે. $pH$ ની ગણતરી હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ દ્વારા કરવામાં આવે છે:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
પ્રથમ,$pK_a$ શોધો:
$pK_a = -\log(1.5 \times 10^{-5}) = 5 - \log(1.5) = 5 - 0.176 = 4.824$
કદ સમાન હોવાથી,સાંદ્રતાનો ગુણોત્તર એ મોલના ગુણોત્તર જેટલો જ રહેશે:
$pH = 4.824 + \log \left( \frac{0.30}{0.20} \right)$
$pH = 4.824 + \log(1.5) = 4.824 + 0.176 = 5.0$
આમ,દ્રાવણની $pH = 5$ છે.

(B) માનવ રૂધિરની $pH$ કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ અને બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ ના બફર તંત્ર દ્વારા આશરે $7.4$ જેટલી અચળ જળવાય છે. દ્રાવણમાં થોડા પ્રમાણમાં એસિડ કે બેઇઝ ઉમેરવા છતાં $pH$ માં થતા ફેરફારનો વિરોધ કરવાની આ ક્ષમતાને $Buffer \ action$ (બફર પ્રક્રિયા) કહે છે.

(A) પ્રક્રિયા: $CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$.
$60\%$ એસિડ તટસ્થ થતો હોવાથી,ક્ષારની સાંદ્રતા $[Salt] = 0.6$ અને બાકી રહેલા એસિડની સાંદ્રતા $[Acid] = 0.4$ થશે.
હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણનો ઉપયોગ કરતા:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
$pH = 4.7 + \log \frac{0.6}{0.4}$
$pH = 4.7 + \log(1.5)$
અહીં $\log(1.5) \approx 0.176$ હોવાથી,
$pH = 4.7 + 0.176 = 4.876$.
આ મૂલ્ય $4.7$ કરતા વધુ અને $5.0$ કરતા ઓછું છે.

(C) બફર દ્રાવણ માટે હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
$pK_a = -\log(5 \times 10^{-10}) = 9.3$.
$9 = 9.3 + \log \frac{5 \times V}{2 \times 10}$.
$-0.3 = \log \frac{V}{4}$.
$10^{-0.3} = \frac{V}{4} \approx 0.5 = \frac{V}{4}$.
$V = 2 \, mL$.

(A) બફર ક્ષમતા એટલે $pH$ માં એક એકમનો ફેરફાર કરવા માટે પ્રતિ લિટર ઉમેરવામાં આવતા એસિડ અથવા બેઝના મોલની સંખ્યા.
સૂત્ર: $\beta = \frac{\Delta n}{\Delta pH}$.
આપેલ છે: $\Delta n = 0.02 \ mol/L$ અને $\Delta pH = 5.80 - 5.75 = 0.05$.
તેથી,$\beta = \frac{0.02}{0.05} = 0.4$.

(A) બફર દ્રાવણ એ નિર્બળ એસિડ અને તેના સંયુગ્મી બેઝ અથવા નિર્બળ બેઝ અને તેના સંયુગ્મી એસિડનું મિશ્રણ છે.
$H_3BO_3$ (બોરિક એસિડ) એ નિર્બળ એસિડ છે.
બોરેક્ષ $(Na_2B_4O_7 \cdot 10H_2O)$ પાણીમાં જળવિભાજન પામીને $H_3BO_3$ અને $Na^+ + OH^-$ બનાવે છે.
$H_3BO_3$ અને તેના સંયુગ્મી બેઝ (બોરેટ આયન) નું મિશ્રણ એસિડિક બફર તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેથી,સાચો જવાબ $A$ છે.

(D) બફર દ્રાવણ એ નિર્બળ એસિડ અને તેના સંયુગ્મી બેઇઝ અથવા નિર્બળ બેઇઝ અને તેના સંયુગ્મી એસિડનું મિશ્રણ છે.
$NaCl + NaOH$ એ પ્રબળ ક્ષાર અને પ્રબળ બેઇઝનું મિશ્રણ છે,જે બફર બનાવતું નથી.
$NaOH + NH_4OH$ એ પ્રબળ બેઇઝ અને નિર્બળ બેઇઝનું મિશ્રણ છે,જે બફર બનાવતું નથી.
$CH_3COONH_4 + HCl$ ના મિશ્રણથી $CH_3COOH$ (નિર્બળ એસિડ) અને $NH_4Cl$ (નિર્બળ બેઇઝ અને પ્રબળ એસિડનો ક્ષાર) બને છે,પરંતુ આપેલ મિશ્રણ પોતે પ્રમાણિત બફર સિસ્ટમ નથી.
આમ,આપેલ તમામ વિકલ્પો બફર દ્રાવણ તરીકે વર્તતા નથી,તેથી સાચો જવાબ $D$ છે.

(A) પ્રક્રિયા છે: $HCOOH + KOH \rightarrow HCOOK + H_2O$.
એસિડ અડધું તટસ્થ હોવાથી,ક્ષારની સાંદ્રતા $[HCOOK]$ એ બાકી રહેલા એસિડની સાંદ્રતા $[HCOOH]$ જેટલી છે.
એસિડિક બફર માટે હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણનો ઉપયોગ કરતા: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
આપેલ છે $K_a = 2 \times 10^{-4}$,તેથી $pK_a = -\log(2 \times 10^{-4}) = 4 - \log 2 = 4 - 0.3010 = 3.6990$.
કારણ કે $[Salt] = [Acid]$,ગુણોત્તર $\frac{[Salt]}{[Acid]} = 1$ છે.
તેથી,$pH = 3.6990 + \log(1) = 3.6990 + 0 = 3.6990$.

(C) બેઝિક બફર માટે હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$pOH = pK_b + log \frac{[\text{Conjugate Acid}]}{[\text{Base}]}$
આપેલ સમીકરણ:
$pOH - pK_b = 1$
આ કિંમત હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણમાં મૂકતા:
$1 = log \frac{[\text{Conjugate Acid}]}{[\text{Base}]}$
બંને બાજુ એન્ટિલોગ લેતા:
$10^1 = \frac{[\text{Conjugate Acid}]}{[\text{Base}]}$
તેથી,$\frac{[\text{Conjugate Acid}]}{[\text{Base}]} = 10$
આનો અર્થ એ છે કે ગુણોત્તર $[\text{Conjugate Acid}] : [\text{Base}] = 10 : 1$ છે.

(A) બફર દ્રાવણ માટે,બેઝિક ઘટકનું હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ: $pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$.
અહીં $[Salt] = [Base]$ આપેલ હોવાથી,સમીકરણ થશે: $pOH = pK_b + \log(1)$.
$K_b = 10^{-10}$ હોવાથી,$pK_b = -\log(10^{-10}) = 10$.
તેથી,$pOH = 10 + 0 = 10$.
$pH$ ની ગણતરી: $pH = 14 - pOH = 14 - 10 = 4$.

(C) બફર દ્રાવણનો $pH$ હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ દ્વારા આપવામાં આવે છે:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
આપેલ છે:
$pH = 4.0$,$pK_a = 3.7$
$[Acid] = 0.05 \, M$,$Volume_{acid} = 50 \, mL$
$[Salt] = 0.10 \, M$,$Volume_{salt} = V$
કિંમતો મૂકતા:
$4.0 = 3.7 + \log \frac{0.10 \times V}{0.05 \times 50}$
$0.3 = \log \frac{0.10 \times V}{2.5}$
કારણ કે $\log 2 \approx 0.3$,તેથી:
$2 = \frac{0.10 \times V}{2.5}$
$0.10 \times V = 5.0$
$V = 50 \, mL$

(B) બેઝિક બફર માટે,$pOH$ હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ દ્વારા આપવામાં આવે છે: $pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$.
શરૂઆતમાં,ગુણોત્તર $\frac{[Salt]}{[Base]} = \frac{1}{1} = 1$ છે,તેથી $pOH = pK_b + \log(1) = pK_b$.
$pH + pOH = 14$ હોવાથી,શરૂઆતની $pH = 14 - pK_b$ થાય.
જ્યારે ગુણોત્તર $\frac{2}{1} = 2$ થાય,ત્યારે નવી $pOH' = pK_b + \log(2)$ થાય.
$\log(2) \approx 0.301$ હોવાથી,$pOH$ વધે છે.
$pH = 14 - pOH$ હોવાથી,$pOH$ માં વધારો થવાથી $pH$ ના મૂલ્યમાં ઘટાડો થાય છે.

(D) બફર દ્રાવણ એવું દ્રાવણ છે જે એસિડ અથવા બેઇઝના નાના જથ્થા ઉમેરવા છતાં તેના $pH$ માં થતા ફેરફારોનો પ્રતિકાર કરે છે.
એસિડિક બફર એ નિર્બળ એસિડ અને તેના પ્રબળ બેઇઝ સાથેના ક્ષારને મિશ્ર કરીને બનાવવામાં આવે છે.
ઉદાહરણ તરીકે,$CH_3COOH$ (નિર્બળ એસિડ) અને $CH_3COONa$ (નિર્બળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝનો ક્ષાર) નું મિશ્રણ બફર દ્રાવણ તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(D) બેઝિક બફર માટે,$pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$.
$pH = 9$ આપેલ હોવાથી,$pOH = 14 - 9 = 5$.
$pK_b = -\log(1.8 \times 10^{-5}) = 5 - \log(1.8) = 5 - 0.255 = 4.745$.
કિંમતો મૂકતા: $5 = 4.745 + \log \frac{[NH_4Cl]}{[NH_4OH]}$.
$0.255 = \log \frac{[NH_4Cl]}{1.0}$.
$[NH_4Cl] = 10^{0.255} \approx 1.8 \, M$.
કદ $1.0 \, L$ હોવાથી,$NH_4Cl$ ના મોલની સંખ્યા $1.8 \, mol$ થશે.

(B) માનવ રુધિરની $pH$ લોહીમાં રહેલા બફર તંત્રની ક્રિયા દ્વારા આશરે $7.4$ જેટલી જળવાઈ રહે છે. લોહીમાં મુખ્ય બફર તંત્ર કાર્બોનિક એસિડ-બાયકાર્બોનેટ બફર તંત્ર $(H_2CO_3 / HCO_3^-)$ છે. આ તંત્ર એસિડ અથવા બેઝના નાના જથ્થા ઉમેરવાથી $pH$ માં થતા ફેરફારોનો સામનો કરે છે,જેનાથી હોમિયોસ્ટેસિસ જળવાઈ રહે છે.

(A) પ્રક્રિયા: $CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$.
નિર્બળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝના અનુમાપન માટે,$pH$ હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ દ્વારા ગણવામાં આવે છે: $pH = pK_a + \log(\frac{[Salt]}{[Acid]})$.
$K_a = 10^{-5}$ આપેલ છે,તેથી $pK_a = 5$.
$25\%$ અનુમાપન પર: $[Salt] = 25$,$[Acid] = 75$. $pH = 5 + \log(25/75) = 5 + \log(1/3)$.
$50\%$ અનુમાપન પર: $[Salt] = 50$,$[Acid] = 50$. $pH = 5 + \log(50/50) = 5$.
$75\%$ અનુમાપન પર: $[Salt] = 75$,$[Acid] = 25$. $pH = 5 + \log(75/25) = 5 + \log(3)$.

(D) $HCl$ માંથી ઉમેરાયેલા $H^+$ આયનો $CH_3COO^-$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $CH_3COOH$ બનાવે છે.
શરૂઆતની સાંદ્રતા: $[CH_3COOH] = 1 \, M$,$[CH_3COO^-] = 1 \, M$.
$0.2 \, mol$ $HCl$ ઉમેર્યા પછી:
$[CH_3COOH]_{new} = 1 + 0.2 = 1.2 \, M$
$[CH_3COO^-]_{new} = 1 - 0.2 = 0.8 \, M$
હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણનો ઉપયોગ કરતા:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
$pK_a = -\log(1.8 \times 10^{-5}) = 5 - \log(1.8) = 5 - 0.255 = 4.745$
$pH = 4.745 + \log \frac{0.8}{1.2} = 4.745 + \log(0.667)$
$pH = 4.745 - 0.176 = 4.569 \approx 4.56$

(A) બેઝિક બફર માટે હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ: $pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$.
શરૂઆતમાં,$5 = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$.
જ્યારે ક્ષારની સાંદ્રતા ત્રણ ગણી કરવામાં આવે,ત્યારે નવી સાંદ્રતા $3 \times [Salt]$ થાય છે.
નવો $pOH$ આ મુજબ છે: $pOH_{new} = pK_b + \log \frac{3 \times [Salt]}{[Base]}$.
આને આ રીતે લખી શકાય: $pOH_{new} = (pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}) + \log 3$.
શરૂઆતની કિંમતો મૂકતા: $pOH_{new} = 5 + 0.48 = 5.48$.

(B) બફર દ્રાવણ એવું દ્રાવણ છે જે થોડા પ્રમાણમાં પ્રબળ એસિડ કે બેઇઝ ઉમેરવા છતાં તેની $pH$ માં થતા ફેરફારનો વિરોધ કરે છે. તેથી,બફર દ્રાવણમાં થોડા પ્રમાણમાં મંદ $HCl$ ઉમેરવાથી તેની $pH$ માં નહિવત ફેરફાર થશે.

(A) આ દ્રાવણ નિર્બળ એસિડ અને તેના ક્ષારનું બનેલું બફર દ્રાવણ છે.
હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણનો ઉપયોગ કરતા: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
આપેલ છે: $K_a = 10^{-5}$,તેથી $pK_a = -\log(10^{-5}) = 5$.
ક્ષારના તુલ્યાંક = $1 \, N \times 10 \, mL = 10 \, meq$.
એસિડના તુલ્યાંક = $2 \, N \times 50 \, mL = 100 \, meq$.
કિંમતો મૂકતા: $pH = 5 + \log \frac{10}{100} = 5 + \log(0.1) = 5 + (-1) = 4$.

(A) જ્યારે બફર દ્રાવણમાં થોડા પ્રમાણમાં એસિડ $(H^{+})$ અથવા બેઇઝ $(OH^{-})$ ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે તે બફરના ઘટકો સાથે પ્રક્રિયા કરીને અનુક્રમે નિર્બળ એસિડ અથવા નિર્બળ બેઇઝ બનાવે છે. આ દ્રાવણના $pH$ માં નોંધપાત્ર ફેરફાર થતો અટકાવે છે.

(B) એસિડિક બફર એ નિર્બળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝ સાથેના તેના ક્ષારનું મિશ્રણ છે.
$CH_3COOH$ એ નિર્બળ એસિડ છે અને $CH_3COONa$ એ પ્રબળ બેઇઝ $(NaOH)$ સાથેનો તેનો ક્ષાર છે.
તેથી,$CH_3COOH + CH_3COONa$ નું મિશ્રણ એસિડિક બફર તરીકે કાર્ય કરે છે.
$NH_4OH + NH_4Cl$ એ બેઝિક બફર છે (નિર્બળ બેઇઝ + પ્રબળ એસિડ સાથેનો તેનો ક્ષાર).
$NaOH + HCl$ એ પ્રબળ એસિડ-પ્રબળ બેઇઝનું મિશ્રણ છે,જે બફર નથી.

(C) આ બફર દ્રાવણ નિર્બળ બેઇઝ $(NH_3)$ અને તેના ક્ષાર $(NH_4Cl)$ નું બનેલું છે.
બેઝિક બફર માટે હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ:
$pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$
$K_b = 1.8 \times 10^{-5}$ હોવાથી,$pK_b = -\log(1.8 \times 10^{-5}) \approx 4.7447$.
ક્ષાર અને બેઇઝના મોલની ગણતરી:
$NH_4Cl$ ના મોલ $= 500 \, mL \times 0.5 \, M = 250 \, mmol$.
$NH_3$ ના મોલ $= 300 \, mL \times 0.3 \, M = 90 \, mmol$.
$pOH = 4.7447 + \log \left( \frac{250}{90} \right) = 4.7447 + 0.4437 = 5.1884$.
$pH + pOH = 14$ હોવાથી,$pH = 14 - 5.1884 = 8.8116$.

(A) $1 \ M \ NaCl$ અને $1 \ M \ HCl$ ના મિશ્રણમાં પ્રબળ એસિડ $(HCl)$ અને પ્રબળ બેઇઝ સાથેનો તેનો ક્ષાર $(NaCl)$ હોય છે.
$HCl$ એ પ્રબળ એસિડ હોવાથી,તે સંપૂર્ણપણે આયનીકરણ પામીને $H^+$ આયનોની ઊંચી સાંદ્રતા આપે છે,જેના પરિણામે $pH < 7$ મળે છે.
બફર દ્રાવણ તરીકે કાર્ય કરવા માટે,દ્રાવણમાં નિર્બળ એસિડ અને તેનો સંયુગ્મી બેઇઝ,અથવા નિર્બળ બેઇઝ અને તેનો સંયુગ્મી એસિડ હોવો જરૂરી છે.
અહીં $HCl$ પ્રબળ એસિડ હોવાથી,આ મિશ્રણ એસિડ કે બેઇઝના ઉમેરા સામે $pH$ માં થતા ફેરફારનો વિરોધ કરી શકતું નથી.
તેથી,તે બફર દ્રાવણ નથી.

(D) બેઝિક બફર માટે,$pOH$ ની ગણતરી હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે:
$pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$
અહીં $NH_4Cl$ (ક્ષાર) અને $NH_4OH$ (બેઝ) ની સાંદ્રતા સમાન હોવાથી,$[Salt] = [Base]$.
તેથી,$\log \frac{[Salt]}{[Base]} = \log(1) = 0$.
$pOH = pK_b + 0 = 4.74$.
$25^{\circ}C$ તાપમાને $pH + pOH = 14$ હોવાથી,
$pH = 14 - pOH = 14 - 4.74 = 9.26$.

(A) આપેલ દ્રાવણ એ બેઝિક બફર દ્રાવણ છે જે નિર્બળ બેઇઝ $(NH_4OH)$ અને પ્રબળ એસિડ સાથેના તેના ક્ષાર $(NH_4Cl)$ નું બનેલું છે.
બફર દ્રાવણમાં થોડું પાણી ઉમેરવાથી મંદન થાય છે,જેનાથી ઘટકોની સાંદ્રતા બદલાય છે,પરંતુ $[Salt]/[Base]$ નો ગુણોત્તર અચળ રહે છે.
હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ મુજબ: $pOH = pK_b + \log(\frac{[Salt]}{[Base]})$.
મંદન કરવાથી $[Salt]/[Base]$ ગુણોત્તર બદલાતો ન હોવાથી,બફર દ્રાવણની $pH$ બદલાતી નથી.
તેથી,$1 \, mL$ પાણી ઉમેરવાથી $pH$ બદલાશે નહીં.

(A) આ દ્રાવણ નિર્બળ એસિડ $(CH_3COOH)$ અને તેના ક્ષાર $((CH_3COO)_2Ba)$ ધરાવતું બફર દ્રાવણ છે.
હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણનો ઉપયોગ કરતા: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
પ્રથમ,$pK_a = -\log(1.8 \times 10^{-5}) = 4.7447$ ગણો.
$(CH_3COO)_2Ba$ નું આયનીકરણ $(CH_3COO)_2Ba \rightarrow 2CH_3COO^- + Ba^{2+}$ મુજબ થાય છે,તેથી સંયુગ્મી બેઇઝની સાંદ્રતા $[CH_3COO^-] = 2 \times 0.1 \, M = 0.2 \, M$ થશે.
એસિડની સાંદ્રતા $[CH_3COOH] = 0.1 \, M$ છે.
કિંમતો મૂકતા: $pH = 4.7447 + \log \frac{0.2}{0.1} = 4.7447 + \log(2) = 4.7447 + 0.301 = 5.0457 \approx 5.046$.

(C) $NaHCO_3$ દ્રાવણનું કદ $= x \, mL$ ધારો.
$5 \, M$ $NaHCO_3$ ના $x \, mL$ માં $NaHCO_3$ ના મોલ $= \frac{5x}{1000} = 0.005x \, mol$.
$2 \, M$ $H_2CO_3$ ના $10 \, mL$ માં $H_2CO_3$ ના મોલ $= \frac{2 \times 10}{1000} = 0.02 \, mol$.
હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણનો ઉપયોગ કરતા:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
$pK_a = -\log(7.8 \times 10^{-7}) = 7 - 0.892 = 6.108$.
$7.4 = 6.108 + \log \left( \frac{0.005x}{0.02} \right)$.
$1.292 = \log(0.25x)$.
$0.25x = 10^{1.292} \approx 19.59$.
$x = \frac{19.59}{0.25} = 78.36 \, mL$.

(B) એસિડિક બફર માટે હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ:
$pH = pK_a + \log \frac{[\text{સંયુગ્મિત બેઇઝ}]}{[\text{એસિડ}]}$
આને ફરીથી ગોઠવતા:
$pH - pK_a = \log \frac{[\text{સંયુગ્મિત બેઇઝ}]}{[\text{એસિડ}]}$
આપેલ છે કે $pH - pK_a = 5$,તેથી:
$5 = \log \frac{[\text{સંયુગ્મિત બેઇઝ}]}{[\text{એસિડ}]}$
બંને બાજુ એન્ટિલોગ લેતા:
$10^5 = \frac{[\text{સંયુગ્મિત બેઇઝ}]}{[\text{એસિડ}]}$
તેથી,$[\text{સંયુગ્મિત બેઇઝ}] = [\text{એસિડ}] \times 10^5$
અથવા,$[\text{એસિડ}] = [\text{સંયુગ્મિત બેઇઝ}] \times 10^{-5}$
આપેલ વિકલ્પો સાથે સરખાવતા,વિકલ્પ $B$ સાચો છે.

(C) બફર દ્રાવણ એ નિર્બળ એસિડ અને તેના સંયુગ્મી બેઇઝ (એસિડિક બફર) અથવા નિર્બળ બેઇઝ અને તેના સંયુગ્મી એસિડ (બેઝિક બફર) નું મિશ્રણ છે.
$H_3PO_4 + NaH_2PO_4$ એ નિર્બળ એસિડ અને તેના ક્ષારનું મિશ્રણ છે,જે એસિડિક બફર બનાવે છે.
$NaHCO_3 + H_2CO_3$ એ નિર્બળ એસિડ અને તેના ક્ષારનું મિશ્રણ છે,જે એસિડિક બફર બનાવે છે.
$CH_3COOH + CH_3COONa$ એ નિર્બળ એસિડ અને તેના ક્ષારનું મિશ્રણ છે,જે એસિડિક બફર બનાવે છે.
$NH_4Cl + HCl$ માં નિર્બળ બેઇઝનો ક્ષાર $(NH_4Cl)$ અને પ્રબળ એસિડ $(HCl)$ હોય છે. પ્રબળ એસિડ અને નિર્બળ બેઇઝના ક્ષારનું મિશ્રણ બફર દ્રાવણ બનાવતું નથી.

(B) આપેલ છે: $[Salt] = 0.1 \ M$,$[Acid] = 0.1 \ M$,$K_a = 1.8 \times 10^{-5}$.
હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણનો ઉપયોગ કરતા: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
પ્રથમ,$pK_a$ ની ગણતરી કરો: $pK_a = -\log(K_a) = -\log(1.8 \times 10^{-5}) = 5 - \log(1.8) \approx 5 - 0.26 = 4.74$.
સમીકરણમાં કિંમતો મૂકતા: $pH = 4.74 + \log \frac{0.1}{0.1}$.
કારણ કે $\log(1) = 0$,તેથી $pH = 4.74 + 0 = 4.74$.

(A) એસિડિક બફરનું $pH$ હેન્ડરસન-હેસલબેક સમીકરણ દ્વારા આપવામાં આવે છે: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
બફરિંગ અસર મહત્તમ હોવા માટે,બફર ક્ષમતા ત્યારે સૌથી વધુ હોય છે જ્યારે $pH = pK_a$ હોય.
આ ત્યારે થાય છે જ્યારે $\log \frac{[Salt]}{[Acid]} = 0$,જેનો અર્થ છે કે $\frac{[Salt]}{[Acid]} = 10^0 = 1$.
તેથી,ક્ષાર અને એસિડનો ગુણોત્તર $1$ છે.

(D) $H_2CO_3 / HCO_3^-$ બફર સિસ્ટમ આપણા લોહીમાં રહેલ મુખ્ય બફર છે.
તે લોહીની $\text{pH}$ ને $7.35$ થી $7.45$ ની વચ્ચે જાળવી રાખે છે.

(B) લોહીનું $pH$ બાયકાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમ દ્વારા જાળવવામાં આવે છે.
આ સિસ્ટમ કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ અને તેના સંયુગ્મી બેઝ,બાયકાર્બોનેટ આયન $(HCO_3^{-})$ ની બનેલી છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(B)$ છે.