pH হল একটি দ্রবণ কতটা অম্লীয় বা মৌলিক তার পরিমাপ। প্রথম নীতিগুলি থেকে কীভাবে এটি গণনা করা যায় তা বোঝা রসায়ন, জীববিজ্ঞান, ওষুধ এবং পরিবেশ বিজ্ঞানের জন্য মৌলিক।
pH সূত্র
pH কে হাইড্রোজেন আয়ন ঘনত্বের ঋণাত্মক বেস-10 লগারিদম হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়:
pH = −log₁₀[H⁺]
যেখানে [H⁺] হল প্রতি লিটারে মোলে হাইড্রোজেন আয়নের ঘনত্ব (mol/L বা M)।
উদাহরণ 1: [H⁺] = 0.001 M (10⁻³ M):
- pH = −log(0.001) = −(−3) = 3 (অম্লীয়)
উদাহরণ 2: [H⁺] = 1 × 10⁻⁷ M (বিশুদ্ধ জল):
- pH = −log(10⁻⁷) = 7 (নিরপেক্ষ)
উদাহরণ 3: [H⁺] = 1 × 10⁻¹¹ M:
- pH = 11 (মৌলিক/ক্ষারীয়)
পিএইচ স্কেল
| পিএইচ | শ্রেণীবিভাগ | উদাহরণ |
|---|---|---|
| 0-2 | দৃঢ়ভাবে অম্লীয় | ব্যাটারি অ্যাসিড, পাকস্থলীর অ্যাসিড (1-2) |
| 3-4 | অম্লীয় | ভিনেগার (2.4), কমলার রস (3.5) |
| 5-6 | হালকা অম্লীয় | কালো কফি (5), বৃষ্টির জল (5.6) |
| 7 | নিরপেক্ষ | বিশুদ্ধ পানি |
| ৮-৯ | হালকা মৌলিক | সমুদ্রের জল (8), বেকিং সোডা (8.3) |
| 10-12 | মৌলিক | ম্যাগনেসিয়ার দুধ (10.5) |
| 13-14 | দৃঢ়ভাবে মৌলিক | ব্লিচ (12.5), ড্রেন ক্লিনার (14) |
pH থেকে [H⁺] গণনা করা হচ্ছে
বিপরীত গণনা - পিএইচ থেকে আয়ন ঘনত্ব খুঁজে বের করা:
[H⁺] = 10^(−pH)
উদাহরণ: pH = 4.5:
- [H⁺] = 10^(−4.5) = 3.16 × 10⁻⁵ mol/L
pH এবং pOH এর মধ্যে সম্পর্ক
25 ডিগ্রি সেলসিয়াসে জলীয় দ্রবণে:
pH + pOH = 14
pOH = −log₁₀[OH⁻]
আপনি যদি হাইড্রোজেন আয়নের পরিবর্তে হাইড্রোক্সাইড আয়ন ঘনত্ব জানেন:
উদাহরণ: [OH⁻] = 1 × 10⁻³ M:
- pOH = −log(10⁻³) = 3
- pH = 14 − 3 = 11 (মৌলিক)
শক্তিশালী অ্যাসিডের pH গণনা করা
শক্তিশালী অ্যাসিড (HCl, HNO₃, H₂SO₄) সম্পূর্ণরূপে পানিতে বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়:
[H⁺] = Concentration of acid (for monoprotic acids)
pH = −log[acid concentration]
উদাহরণ: 0.05 M HCl:
- [H⁺] = 0.05 M
- pH = −log(0.05) = 1.30
H₂SO₄ (diprotic): [H⁺] = 2 × [H₂SO₄]
দুর্বল অ্যাসিডের pH গণনা করা (কা ব্যবহার করে)
দুর্বল অ্যাসিড আংশিকভাবে বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়। অ্যাসিড বিয়োজন ধ্রুবক Ka ব্যবহার করুন:
[H⁺] = √(Ka × C)
pH = −log(√(Ka × C)) = ½ × (pKa − log C)
যেখানে C = প্রাথমিক অ্যাসিড ঘনত্ব, Ka = বিয়োজন ধ্রুবক।
উদাহরণ: 0.1 M অ্যাসিটিক অ্যাসিড (Ka = 1.8 × 10⁻⁵):
- [H⁺] = √(1.8 × 10⁻⁵ × 0.1) = √(1.8 × 10⁻⁶) = 1.34 × 10⁻³
- pH = −log(1.34 × 10⁻³) = 2.87
(শক্তিশালী অ্যাসিডের তুলনায়: 0.1 M HCl-এর pH = 1.0 হবে — অনেক বেশি অ্যাসিডিক)
শক্তিশালী বেসের pH গণনা করা
শক্তিশালী ঘাঁটি (NaOH, KOH) সম্পূর্ণরূপে বিচ্ছিন্ন করে:
[OH⁻] = concentration of base
pOH = −log[OH⁻]
pH = 14 − pOH
উদাহরণ: 0.02 M NaOH:
- pOH = −log(0.02) = 1.70
- pH = 14 − 1.70 = 12.30
বাফার সলিউশন
একটি বাফার pH পরিবর্তন প্রতিরোধ করে। Henderson-Hasselbalch সমীকরণ বাফার pH গণনা করে:
pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
যেখানে [A⁻] = সংযুক্ত বেস ঘনত্ব, [HA] = দুর্বল অ্যাসিড ঘনত্ব।
উদাহরণ: অ্যাসিটিক অ্যাসিড/এসিটেট বাফার, pKa = 4.74, সমান ঘনত্ব:
- pH = 4.74 + লগ(1) = 4.74 + 0 = 4.74
pKa-এর ±1 pH ইউনিটের মধ্যে বাফারগুলি সবচেয়ে ভাল কাজ করে।
ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশন
ব্লাড pH: বাইকার্বোনেট বাফারিং দ্বারা 7.35-7.45 এ বজায় রাখা হয়। 7.35 এর নিচে = অ্যাসিডোসিস; 7.45 এর উপরে = অ্যালকালসিস।
সুইমিং পুল: সর্বোত্তম পিএইচ ৭.২–৭.৮। 7.0 এর নিচে চোখ জ্বালা করে এবং যন্ত্রপাতি ক্ষয় করে; 7.8 এর উপরে ক্লোরিন কার্যকারিতা হ্রাস করে।
মাটির pH: পুষ্টির প্রাপ্যতাকে প্রভাবিত করে। বেশিরভাগ গাছপালা 6.0-7.0 এ বৃদ্ধি পায়; ব্লুবেরি 4.5-5.5 পছন্দ করে।
pH এবং pOH গণনার জন্য দ্রুত −log মানগুলি গণনা করতে আমাদের লগারিদম ক্যালকুলেটর ব্যবহার করুন।