Buffer solution Questions in Hindi

(B) अभिक्रिया: $CH_3NH_2 + HCl \rightarrow CH_3NH_3^+ + Cl^-$
प्रारंभिक मोल: $CH_3NH_2 = 0.1 \ mol$,$HCl = 0.08 \ mol$.
अभिक्रिया के बाद: $CH_3NH_2 = 0.02 \ mol$,$CH_3NH_3^+ = 0.08 \ mol$.
यह एक क्षारीय बफर विलयन बनाता है।
क्षारीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करने पर:
$pOH = pK_b + \log \frac{[salt]}{[base]}$
$pK_b = -\log(5 \times 10^{-4}) = 4 - 0.699 = 3.301$.
$pOH = 3.301 + \log \frac{0.08}{0.02} = 3.301 + 0.602 = 3.903$.
$pH = 14 - pOH = 14 - 3.903 = 10.097$.
$[H^{+}] = 10^{-pH} = 10^{-10.097} \approx 8 \times 10^{-11} \ M$.

(A) एक बफर विलयन आमतौर पर एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार (दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार का लवण) का मिश्रण होता है।
विकल्प $A$ में,$CH_3COOH$ एक दुर्बल अम्ल है और $CH_3COONa$ प्रबल क्षार $(NaOH)$ के साथ इसका लवण है,जो एक अम्लीय बफर बनाता है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(B) अम्लीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
दिया गया है: $pH = 6$ और $K_a = 10^{-5}$।
सबसे पहले,$pK_a$ की गणना करें: $pK_a = -\log K_a = -\log(10^{-5}) = 5$।
समीकरण में मान रखने पर: $6 = 5 + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$।
पुनर्व्यवस्थित करने पर: $\log \frac{[Salt]}{[Acid]} = 6 - 5 = 1$।
दोनों तरफ एंटीलॉग लेने पर: $\frac{[Salt]}{[Acid]} = 10^1 = 10$।
अतः,लवण और अम्ल की सांद्रता का अनुपात $10 : 1$ है।

(D) बफर विलयन वह विलयन है जो अम्ल या क्षार की थोड़ी मात्रा मिलाने पर $pH$ में होने वाले परिवर्तन का विरोध करता है।
$(a)$ दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार से बने बफर को अम्लीय बफर कहा जाता है।
$(b)$ दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल से बने बफर को क्षारीय बफर कहा जाता है।
$(c)$ $pH$ परिवर्तन का विरोध करना बफर विलयन का मूलभूत गुण है।
चूंकि सभी कथन $(a)$,$(b)$ और $(c)$ सही हैं,इसलिए सही विकल्प $(d)$ है।

(A) प्रबल अम्लीय प्रकृति का बफर विलयन एक प्रबल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार द्वारा बनता है।
दिए गए विकल्पों में,$HCOOH$ (फॉर्मिक अम्ल) एसिटिक अम्ल,बोरिक अम्ल और ऑक्सालिक अम्ल की तुलना में अधिक प्रबल अम्ल है।
इसलिए,$HCOOH + HCOO^-$ का मिश्रण कम $pH$ वाला बफर विलयन बनाता है,जो इसकी प्रबल अम्लीय प्रकृति को दर्शाता है।

(A) बफर विलयन वह होता है जो अम्ल या क्षार की थोड़ी मात्रा मिलाने पर $pH$ में होने वाले परिवर्तन का विरोध करता है। इसमें आमतौर पर एक दुर्बल अम्ल और उसका संयुग्मी क्षार,या एक दुर्बल क्षार और उसका संयुग्मी अम्ल होता है।
$HCl$ एक प्रबल अम्ल है और $NaCl$ एक प्रबल अम्ल और प्रबल क्षार का लवण है।
चूंकि $HCl$ एक प्रबल अम्ल है,यह पानी में पूरी तरह से वियोजित हो जाता है,जिससे विलयन की $pH < 7$ हो जाती है।
चूंकि यहाँ कोई दुर्बल अम्ल-संयुग्मी क्षार युग्म मौजूद नहीं है,इसलिए यह मिश्रण बफर विलयन के रूप में कार्य नहीं करता है।
अतः,यह एक बफर विलयन नहीं है और इसकी $pH < 7$ है।

(A) अम्लीय बफर का $pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करके गणना की जाती है:
$pH = pK_a + \log \left( \frac{[Salt]}{[Acid]} \right)$
दिया गया है:
$[Acid] = [HCN] = 0.1 \ M$
$[Salt] = [NaCN] = 0.2 \ M$
$pK_a = 9.30$
मान रखने पर:
$pH = 9.30 + \log \left( \frac{0.2}{0.1} \right)$
$pH = 9.30 + \log(2)$
चूंकि $\log(2) \approx 0.3010$:
$pH = 9.30 + 0.3010 = 9.6010 \approx 9.60$
अतः,सही विकल्प $A$ है.

(A) यह विलयन एक बफर है जिसमें एक दुर्बल अम्ल (एसिटिक एसिड) और उसका लवण (सोडियम एसीटेट) मौजूद है।
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हुए: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
लवण के मिली-इक्विवेलेंट्स = $10 \ mL \times 1 \ N = 10 \ meq$.
अम्ल के मिली-इक्विवेलेंट्स = $50 \ mL \times 2 \ N = 100 \ meq$.
कुल आयतन = $60 \ mL$.
अनुपात में आयतन कट जाता है,इसलिए: $\frac{[Salt]}{[Acid]} = \frac{10}{100} = 0.1$.
$pK_a = -\log(1.8 \times 10^{-5}) \approx 4.745$.
$pH = 4.745 + \log(0.1) = 4.745 - 1 = 3.745$.
यह मान लगभग $4$ है।

(A) बफर विलयन वह विलयन है जो थोड़ी मात्रा में प्रबल अम्ल या प्रबल क्षार मिलाने पर $pH$ में होने वाले परिवर्तन का विरोध करता है।
अतः,जब बफर विलयन में थोड़ी मात्रा में प्रबल अम्ल मिलाया जाता है,तो $pH$ लगभग स्थिर रहता है।

(B) अम्लीय बफर का $pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करके गणना की जाती है:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
दिया गया है: $pK_a = 4.75$,$[Salt] = 0.1 \ M$,और $[Acid] = 0.1 \ M$।
मान रखने पर:
$pH = 4.75 + \log \frac{0.1}{0.1}$
$pH = 4.75 + \log(1)$
चूंकि $\log(1) = 0$,
$pH = 4.75 + 0 = 4.75$।

(D) एक अम्लीय बफर,दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार के साथ उसके लवण को मिलाकर तैयार किया जाता है।
ऐसे बफर का उपयोग आमतौर पर $pH$ को अम्लीय सीमा में,विशेष रूप से $pH$ $4 - 5$ के बीच बनाए रखने के लिए किया जाता है।
अतः,सही मिश्रण एक दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार के साथ उसका लवण है।

(D) अम्लीय बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार के साथ उसके लवण के मिश्रण से तैयार किया जाता है।
एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ एक दुर्बल अम्ल है और सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ प्रबल क्षार $(NaOH)$ के साथ इसका लवण है।
इसलिए,$CH_3COOH$ और $CH_3COONa$ का मिश्रण एक अम्लीय बफर बनाता है।

(B) एक अम्लीय बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार के साथ उसके लवण को मिलाकर तैयार किया जाता है।
$CH_3COOH$ एक दुर्बल अम्ल है और $CH_3COONa$ प्रबल क्षार $(NaOH)$ के साथ इसका लवण है।
अतः,$CH_3COOH + CH_3COONa$ का मिश्रण एक अम्लीय बफर बनाता है।

(A) क्षारीय बफर के लिए,सूत्र $pOH = pK_b + \log \frac{[salt]}{[base]}$ है।
चूंकि आयतन समान हैं,इसलिए सांद्रता का अनुपात मोल के अनुपात के बराबर होगा।
$pOH = 5 + \log \frac{0.02}{0.2} = 5 + \log(0.1) = 5 - 1 = 4$.
चूंकि $pH + pOH = 14$ होता है,इसलिए $pH = 14 - 4 = 10$ होगा।

(B) दिया गया है: $[Salt] = 0.1 \, M$,$[Acid] = 0.1 \, M$ और $K_a = 1.8 \times 10^{-5}$।
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हुए: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$।
सबसे पहले,$pK_a$ की गणना करें: $pK_a = -\log(K_a) = -\log(1.8 \times 10^{-5}) = 5 - \log(1.8) \approx 5 - 0.255 = 4.745$।
मान रखने पर: $pH = 4.745 + \log \frac{0.1}{0.1} = 4.745 + \log(1) = 4.745 + 0 = 4.745$।
अतः,विलयन का $pH$ लगभग $4.7$ होगा।

(A) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार,या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल का मिश्रण होता है।
$NH_4OH$ एक दुर्बल क्षार है और $NH_4Cl$ एक प्रबल अम्ल $(HCl)$ के साथ इसका लवण है।
अतः,$NH_4Cl + NH_4OH$ का मिश्रण एक क्षारीय बफर विलयन के रूप में कार्य करता है।

(B) बफर विलयन एक ऐसा विलयन है जो अम्ल या क्षार की थोड़ी मात्रा मिलाने पर $pH$ में होने वाले परिवर्तन का विरोध करता है।
इसलिए,जब बफर विलयन में तनु $HCl$ की थोड़ी मात्रा मिलाई जाती है,तो $pH$ व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तित रहता है।

(A) क्षार $X^{-}$ के लिए,साम्यावस्था है: $X^{-} + H_2O \rightleftharpoons OH^{-} + HX$।
दिया गया है $K_b = 10^{-10}$।
हम जानते हैं कि $K_a \times K_b = K_w = 10^{-14}$।
अतः,$K_a = \frac{10^{-14}}{10^{-10}} = 10^{-4}$।
बफर विलयन के लिए,हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है: $pH = pK_a + \log\frac{[salt]}{[acid]}$।
चूंकि $X^{-}$ (लवण) और $HX$ (अम्ल) की सांद्रता समान है,$[X^{-}] = [HX]$।
अतः,$pH = pK_a + \log(1) = pK_a$।
$pH = -\log(K_a) = -\log(10^{-4}) = 4$।

(C) एक बफर विलयन आमतौर पर एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल से बना होता है।
विशेष रूप से,$H_2PO_4^-$ (डाईहाइड्रोजन फॉस्फेट,जो एक दुर्बल अम्ल के रूप में कार्य करता है) और $HPO_4^{2-}$ (हाइड्रोजन फॉस्फेट,जो इसके संयुग्मी क्षार के रूप में कार्य करता है) का मिश्रण जैविक तरल पदार्थों में एक प्रसिद्ध बफर प्रणाली बनाता है।
इसलिए,$[HPO_4^{2-}] , [H_2PO_4^{-}]$ का युग्म एक बफर विलयन बनाता है।

(C) बफर विलयन का $pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण द्वारा दिया जाता है: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
दिए गए बफर के लिए,$[Salt] = [Acid] = 1 \ M$ है,इसलिए $pH = pK_a$.
थोड़ी मात्रा में प्रबल अम्ल या क्षार मिलाने से $\frac{[Salt]}{[Acid]}$ अनुपात बदल जाएगा,लेकिन बफर क्षमता के कारण यह परिवर्तन सीमित रहता है।
विकल्प $C$ ($5 \ mL$ $5 \ M \ HCl$) $25 \ mmol$ $H^+$ आयन जोड़ता है,जो उपस्थित $25 \ mmol$ $CH_3COONa$ की तुलना में एक महत्वपूर्ण मात्रा है,जिससे $pH$ में भारी परिवर्तन होता है।
अतः,$5 \ mL$ $5 \ M \ HCl$ मिलाने पर $pH$ सबसे अधिक प्रभावित होगा।

(D) हेंडरसन-हेसलबाक समीकरण $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$ है।
बफर के सबसे प्रभावी होने के लिए,विलयन का $pH$ उपयोग किए गए दुर्बल अम्ल के $pK_a$ के जितना संभव हो उतना करीब होना चाहिए,अर्थात $pH \approx pK_a$।
लक्ष्य $pH = 3.58$ दिया गया है,इसलिए हम $3.58$ के सबसे करीब $pK_a$ मान वाले अम्ल की तलाश करते हैं।
दिए गए विकल्पों की तुलना करने पर:
$(A)$ $pK_a = 3.98$
$(B)$ $pK_a = 4.41$
$(C)$ $pK_a = 2.97$
$(D)$ $pK_a = 3.58$
चूंकि एसीटोएसेटिक अम्ल का $pK_a$ $3.58$ है,जो वांछित $pH$ के बराबर है,इसलिए यह इस $pH$ पर अधिकतम बफर क्षमता प्रदान करता है।

(A) एक दुर्बल अम्ल और उसके लवण वाले बफर विलयन के लिए,हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$ है।
माना प्रारंभिक अनुपात $R_1 = \frac{[Salt]}{[Acid]}$ है। तब $pH_1 = pK_a + \log(R_1)$.
प्रश्न के अनुसार,अम्ल और लवण का अनुपात दस गुना बढ़ा दिया जाता है,जिसका अर्थ है कि नया अनुपात $\frac{[Acid]}{[Salt]}$ प्रारंभिक अनुपात का $10$ गुना है।
इसलिए,लवण और अम्ल का नया अनुपात $R_2 = \frac{[Salt]}{[Acid]} = \frac{1}{10} \times R_1$ होगा।
नया $pH$ होगा $pH_2 = pK_a + \log(R_2) = pK_a + \log(\frac{R_1}{10}) = pK_a + \log(R_1) - \log(10)$.
चूंकि $\log(10) = 1$,इसलिए $pH_2 = pH_1 - 1$ प्राप्त होता है।
अतः,$pH$ में $1$ की कमी आती है।

(A) बफर विलयन वह विलयन है जो अम्ल या क्षार की थोड़ी मात्रा मिलाने पर अपने $pH$ में होने वाले परिवर्तन का विरोध करता है।
इसलिए,जब बफर विलयन में थोड़ी मात्रा में अम्ल या क्षार मिलाया जाता है,तो $pH$ व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तित रहता है या इसमें नगण्य परिवर्तन होता है।

(C) अम्लीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण: $pH = pK_a + \log\frac{[Salt]}{[Acid]}$
दिया है $pH = 5.5$,$pK_a = 4.5$,और $[Acid] = 0.1 \ M$।
मान रखने पर: $5.5 = 4.5 + \log\frac{[Salt]}{0.1}$
$\log\frac{[Salt]}{0.1} = 5.5 - 4.5 = 1$
दोनों तरफ एंटीलॉग लेने पर: $\frac{[Salt]}{0.1} = 10^1 = 10$
$[Salt] = 10 \times 0.1 = 1 \ M$।
चूंकि आयतन $1 \ L$ है,इसलिए सोडियम एसीटेट के आवश्यक मोल $1 \ mol$ होंगे।

(C) बफर विलयन वह है जो अम्ल या क्षार की थोड़ी मात्रा मिलाने पर $pH$ में होने वाले परिवर्तनों का विरोध करता है।
$(C)$ $CH_3COONH_4$ (अमोनियम एसीटेट) एक दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ और दुर्बल क्षार $(NH_4OH)$ का लवण है।
ऐसे लवण सरल बफर के रूप में कार्य करते हैं क्योंकि वे मिलाए गए $H^+$ और $OH^-$ दोनों आयनों को उदासीन कर सकते हैं।

(D) बफर विलयन एक दुर्बल क्षार और उसके लवण का मिश्रण होता है।
विकल्प $D$ में,$NH_4OH$ एक दुर्बल क्षार है और $CH_3COONH_4$ एक दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ के साथ इसका लवण है। यह मिश्रण एक बफर विलयन के रूप में कार्य करता है।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(D) बफर विलयन को अम्ल,क्षार की थोड़ी मात्रा मिलाने या तनु करने पर $pH$ में होने वाले परिवर्तनों का विरोध करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
अम्लीय बफर का $pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण द्वारा दिया जाता है: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
तनु करने पर,लवण (सोडियम एसीटेट) और अम्ल (एसिटिक एसिड) दोनों की सांद्रता समान कारक से कम हो जाती है।
इसलिए,$\frac{[Salt]}{[Acid]}$ अनुपात स्थिर रहता है।
परिणामस्वरूप,$pH$ और $H^{+}$ आयन की सांद्रता प्रभावी रूप से अपरिवर्तित रहती है।

(D) बफर विलयन एक ऐसा विलयन है जो अम्ल या क्षार की थोड़ी मात्रा मिलाने पर अपने $pH$ में होने वाले परिवर्तन का विरोध करता है। एक सामान्य बफर विलयन दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार (जैसे,$CH_3COOH$ और $CH_3COO^-$) या दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल (जैसे,$NH_4OH$ और $NH_4^+$) से बना होता है। अतः,सही विकल्प $D$ है।

(C) एक बफर विलयन आमतौर पर एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार,या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल से बना होता है।
$A$,$B$,और $D$ दुर्बल अम्लों और उनके संयुग्मी क्षारों के मिश्रण हैं,जो प्रभावी बफर सिस्टम बनाते हैं।
$C$ एक प्रबल अम्ल $(HCl)$ और एक दुर्बल क्षार के लवण $(NH_4Cl)$ से बना है। चूंकि एक प्रबल अम्ल अपने लवण के साथ बफर नहीं बनाता है,इसलिए यह मिश्रण बफर के रूप में कार्य नहीं कर सकता है।

(C) मानव रक्त का $pH$ लगभग $7.4$ पर बनाए रखा जाता है।
यह हल्का क्षारीय $pH$ रक्त में मौजूद बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम $(HCO_3^- / H_2CO_3)$ द्वारा नियंत्रित होता है।

(C) बफर विलयन वह विलयन है जो इसमें थोड़ी मात्रा में अम्ल या क्षार मिलाने पर अपने $pH$ में होने वाले परिवर्तन का विरोध करता है।
यह एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल की उपस्थिति के कारण अपेक्षाकृत स्थिर $pH$ मान बनाए रखता है।

(B) बफर विलयन आमतौर पर एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार,या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल द्वारा बनता है।
$NH_4Cl + NH_4OH$ एक दुर्बल क्षार $(NH_4OH)$ और उसके संयुग्मी अम्ल $(NH_4^+)$ का मिश्रण है।
$Na_2HPO_4 + Na_3PO_4$ एक दुर्बल अम्ल $(HPO_4^{2-})$ और उसके संयुग्मी क्षार $(PO_4^{3-})$ का मिश्रण है।
$CH_3COOH + CH_3COONa$ एक दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ और उसके संयुग्मी क्षार $(CH_3COO^-)$ का मिश्रण है।
$NaCl + NaOH$ एक प्रबल अम्ल और प्रबल क्षार के लवण $(NaCl)$ और एक प्रबल क्षार $(NaOH)$ से बना है। चूंकि $NaCl$ एक दुर्बल अम्ल या क्षार नहीं है,इसलिए यह मिश्रण बफर विलयन के रूप में कार्य नहीं करता है।

(B) बफर विलयन के लिए,हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है: $pH = pK_a + \log\left(\frac{[Salt]}{[Acid]}\right)$.
चूंकि लवण $[X^{-}]$ और अम्ल $[HX]$ की सांद्रता समान है,इसलिए $[Salt] = [Acid]$ होगा।
समीकरण में मान रखने पर: $pH = pK_a + \log(1) = pK_a$.
चूंकि $pK_a = -\log(K_a)$,इसलिए $pK_a = -\log(10^{-8}) = 8$.
अतः,बफर का $pH$ मान $8$ है।

(C) दिया गया विलयन एक दुर्बल अम्ल $(HCN)$ और प्रबल क्षार के साथ इसके लवण $(KCN)$ से बना बफर विलयन है।
हेंडरसन-हेसलबाक समीकरण का उपयोग करते हुए:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
दिया गया है:
$K_a = 5 \times 10^{-10}$
$pK_a = - \log(5 \times 10^{-10}) = 10 - \log 5 = 10 - 0.698 = 9.302$
लवण $(KCN)$ की सांद्रता = $\frac{0.15 \, mole}{0.5 \, dm^3} = 0.3 \, M$
अम्ल $(HCN)$ की सांद्रता = $\frac{1.5 \, mole}{0.5 \, dm^3} = 3.0 \, M$
$pH = 9.302 + \log \left( \frac{0.3}{3.0} \right)$
$pH = 9.302 + \log(0.1)$
$pH = 9.302 - 1 = 8.302$

(D) $pH > 7$ वाले बफर विलयन को क्षारीय (basic) बफर कहा जाता है।
$A$. $CH_3COOH + CH_3COONa$ एक अम्लीय बफर है $(pH < 7)$।
$B$. $HCOOH + HCOOK$ एक अम्लीय बफर है $(pH < 7)$।
$C$. $CH_3COONH_4$ एक दुर्बल अम्ल और दुर्बल क्षार का लवण है,जिसका $pH$ सामान्यतः $7$ के निकट होता है।
$D$. $NH_4OH + NH_4Cl$ एक दुर्बल क्षार $(NH_4OH)$ और प्रबल अम्ल के साथ इसके लवण $(NH_4Cl)$ का मिश्रण है,जो $pH > 7$ वाला एक क्षारीय बफर बनाता है।

(C) बफर विलयन का $pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करके गणना की जाती है: $pH = pK_a + \log\frac{[Salt]}{[Acid]}$.
चूंकि मिश्रण सममोलर है,लवण (सोडियम एसीटेट) की सांद्रता अम्ल (एसिटिक एसिड) की सांद्रता के बराबर है,इसलिए $\frac{[Salt]}{[Acid]} = 1$.
मान रखने पर: $pH = 4.74 + \log(1)$.
चूंकि $\log(1) = 0$,इसलिए $pH = 4.74 + 0 = 4.74$.

(C) बफर तब सबसे अच्छा काम करते हैं जब $pH = pK_a$ हो।
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण के अनुसार:
$pH = pK_a + \log_{10} \frac{[A^{-}]}{[HA]}$
यदि $pH = pK_a$ है,तो $\log_{10} \frac{[A^{-}]}{[HA]} = 0$,जिसका अर्थ है $\frac{[A^{-}]}{[HA]} = 1$।
एक बफर अम्ल और क्षार के योग के प्रति सबसे अधिक प्रतिरोध तब प्रदर्शित करता है जब संयुग्मी अम्ल और क्षार की सांद्रता समान होती है (अर्थात $pH = pK_a$ पर)।
बफर क्षमता तब सबसे अधिक होती है जब $pH$,$pK_a$ मान के करीब होता है। जैसे-जैसे $pH$,$pK_a$ मान से दूर होता जाता है,बफर क्षमता कम होती जाती है।

(D) क्षारीय बफर के लिए,हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है: $pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$.
दिया गया $pH = 9$ है,इसलिए $pOH = 14 - 9 = 5$.
दिया गया $K_b = 1.8 \times 10^{-5}$ है,इसलिए $pK_b = -\log(1.8 \times 10^{-5}) \approx 4.74$.
समीकरण में मान रखने पर: $5 = 4.74 + \log \frac{[NH_4Cl]}{1.0}$.
अतः,$\log [NH_4Cl] = 5 - 4.74 = 0.26$.
एंटीलॉग लेने पर: $[NH_4Cl] = 10^{0.26} \approx 1.8 \ M$.
चूंकि आयतन $1 \ L$ है,इसलिए आवश्यक $NH_4Cl$ के मोलों की संख्या $1.8 \ mol \times 1 \ L = 1.8 \ mol$ होगी।

(B) अम्लीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है: $pH = pK_a + \log \frac{[salt]}{[acid]}$
दिया गया है $K_a = 10^{-4}$,इसलिए $pK_a = - \log(10^{-4}) = 4$.
समीकरण में मान रखने पर: $5 = 4 + \log \frac{[salt]}{[acid]}$
$\log \frac{[salt]}{[acid]} = 5 - 4 = 1$
दोनों पक्षों का एंटीलॉग लेने पर: $\frac{[salt]}{[acid]} = 10^1 = 10$
अतः,$[salt]$ और $[acid]$ का अनुपात $10:1$ है।

(D) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार (लवण) या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल (लवण) से बना होता है।
$NH_4OH$ एक दुर्बल क्षार है और $NH_4Cl$ प्रबल अम्ल $(HCl)$ के साथ इसका लवण है।
अतः,($NH_4OH$ और $NH_4Cl$) का युग्म एक क्षारीय बफर विलयन बनाता है।
सही विकल्प $(D)$ है।

(C) एक बफर विलयन आमतौर पर एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार (लवण) या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल (लवण) का मिश्रण होता है।
$NH_4Cl + NH_4OH$ एक क्षारीय बफर है (दुर्बल क्षार + प्रबल अम्ल का लवण)।
$CH_3COOH + CH_3COONa$ एक अम्लीय बफर है (दुर्बल अम्ल + प्रबल क्षार का लवण)।
$Borax + \text{Boric acid}$ एक बफर विलयन के रूप में कार्य करता है।
$CH_3COONH_4$ एक दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ और एक दुर्बल क्षार $(NH_4OH)$ का लवण है। यह एक लवण विलयन है,बफर विलयन नहीं।

(A) यह मिश्रण एक अम्लीय बफर विलयन बनाता है।
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हुए: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
दिया गया है: एसिटिक एसिड का $pK_a$ लगभग $4.74$ है।
एसिड के मिली-तुल्यांक $= 50 \ mL \times 2 \ N = 100 \ meq$.
लवण के मिली-तुल्यांक $= 10 \ mL \times 1 \ N = 10 \ meq$.
$pH = 4.74 + \log \frac{10}{100} = 4.74 + \log(0.1) = 4.74 - 1 = 3.74$.
अनुमानित मान $4$ है।

(B) मानव रक्त का $pH$ बफर प्रणालियों की क्रिया द्वारा लगभग $7.4$ के स्थिर मान पर बनाए रखा जाता है।
विशेष रूप से,बाइकार्बोनेट बफर प्रणाली $(H_2CO_3 / HCO_3^-)$ और सीरम प्रोटीन अम्ल या क्षार की थोड़ी मात्रा मिलाने पर $pH$ में होने वाले परिवर्तनों का विरोध करने के लिए बफर के रूप में कार्य करते हैं।

(D) वह विलयन जो थोड़ी मात्रा में प्रबल अम्ल या क्षार मिलाने पर ( $1\%$ से कम) या विलयन को तनु करने पर अपने $pH$ मान में परिवर्तन का विरोध करता है,उसे बफर विलयन कहते हैं।
अम्लीय बफर विलयन दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार के साथ उसके लवण के मिश्रण से बना होता है।
क्षारीय बफर विलयन दुर्बल क्षार और प्रबल अम्ल के साथ उसके लवण के मिश्रण से बना होता है।
अतः,बफर विलयन को दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार के साथ उसके लवण को मिलाकर तैयार किया जा सकता है।

(A) अम्लीय बफर का $pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण द्वारा दिया जाता है: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
प्रारंभ में,मान लें कि अनुपात $R = \frac{[Salt]}{[Acid]}$ है। इसलिए,$pH_1 = pK_a + \log(R)$.
जब अनुपात को दस गुना बढ़ा दिया जाता है,तो नया अनुपात $10R$ हो जाता है।
नया $pH$ है $pH_2 = pK_a + \log(10R)$.
$pH_2 = pK_a + \log(10) + \log(R) = pK_a + 1 + \log(R)$.
दोनों की तुलना करने पर,$pH_2 = pH_1 + 1$.
अतः,$pH$ में $1$ की वृद्धि होती है।

(D) सही उत्तर $D$ है।
बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार (प्रबल क्षार का लवण) या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल (प्रबल अम्ल का लवण) को मिलाकर तैयार किया जाता है।
$1$. सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ और एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ एक अम्लीय बफर बनाते हैं क्योंकि एसिटिक एसिड एक दुर्बल अम्ल है और सोडियम एसीटेट एक प्रबल क्षार $(NaOH)$ के साथ इसका लवण है।
$2$. अमोनिया $(NH_3)$ और अमोनियम क्लोराइड $(NH_4Cl)$ एक क्षारीय बफर बनाते हैं क्योंकि अमोनिया एक दुर्बल क्षार है और अमोनियम क्लोराइड एक प्रबल अम्ल $(HCl)$ के साथ इसका लवण है।
$3$. सोडियम एसीटेट और हाइड्रोक्लोरिक एसिड $(HCl)$ अभिक्रिया करके एसिटिक एसिड और सोडियम क्लोराइड बनाते हैं,जो बफर प्रणाली नहीं बनाते हैं।
अतः,$A$ और $C$ दोनों सही हैं।

(D) एक बफर विलयन आमतौर पर एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार (लवण) या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल (लवण) से बना होता है।
$A$. $NaCl$ (प्रबल विद्युत अपघट्य) और $NaOH$ (प्रबल क्षार) बफर नहीं बनाते हैं।
$B$. $NaOH$ (प्रबल क्षार) और $NH_4OH$ (दुर्बल क्षार) बफर नहीं बनाते हैं।
$C$. $CH_3COONH_4$ एक दुर्बल अम्ल और दुर्बल क्षार का लवण है,और इसमें $HCl$ (प्रबल अम्ल) मिलाने से मानक बफर प्रणाली नहीं बनती है।
चूंकि दिए गए संयोजनों में से कोई भी बफर विलयन के मानदंडों को पूरा नहीं करता है,इसलिए सही उत्तर $D$ है।

(D) यह विलयन एक दुर्बल अम्ल $(HCN)$ और उसके लवण $(NaCN)$ का बफर विलयन है।
अम्ल वियोजन स्थिरांक के व्यंजक का उपयोग करने पर: $K_a = \frac{[H^{+}][CN^{-}]}{[HCN]}$
दिया गया है: $K_a = 6.2 \times 10^{-10}$,$[HCN] = 0.01 \ M$,और $[CN^{-}] = 0.02 \ M$.
मान रखने पर: $6.2 \times 10^{-10} = \frac{[H^{+}](0.02)}{0.01}$
$[H^{+}] = \frac{6.2 \times 10^{-10} \times 0.01}{0.02}$
$[H^{+}] = 3.1 \times 10^{-10} \ M$.

(B) यह विलयन एक बफर विलयन है जिसमें एक दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ और प्रबल क्षार के साथ उसका लवण $(CH_3COONa)$ उपस्थित है।
हम हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हैं: $pH = pK_a + \log \frac{[salt]}{[acid]}$.
दिया गया है: $pK_a = 4.57$,$[salt] = 0.10\,M$,$[acid] = 0.03\,M$.
मान रखने पर: $pH = 4.57 + \log \frac{0.10}{0.03} = 4.57 + \log(3.33)$.
चूंकि $\log(3.33) \approx 0.52$,इसलिए $pH = 4.57 + 0.52 = 5.09$ प्राप्त होता है।