PH এর মান PK_a এর যত নিকটে হবে ঐ বাফার দ্রবণের কার্যকারিতা কেমন হবে?

প্রশ্নঃ অম্লীয় প্রকৃতির বাফার দ্রবণের কৌশল বর্ণনা কর। অথবা, অম্লীয় প্রকৃতির বাফার দ্রবণে সামান্য পরিমাণ এসিড বা ক্ষারক যোগ করলে এর pH মানের কোন ধরনের পরিবর্তন হবে তা ব্যাখ্যা করো। 

উত্তর:

অম্লীয় প্রকৃতির স্কোর দ্রবণ । যেমন- CH3​COOH এবং CH3​COONa মিশ্রণে এসিড এবং লবণ নিম্নরূপে আয়নিত অবস্থায় থাকে

CH3​COOH⇌CH3​COO−+H+ CH3​COONa→CH3​COO−+Na+

এ বাফার দ্রবণে CH3​COO− এর ঘনমাত্রা CH3​COONa এর ঘনমাত্রার প্রায় সমান। কারণ CH3​COOH দুর্বল এসিড তাছাড়া সমআয়ন প্রভাবের কারণেও এর বিয়োজন হ্রাস পায়।

বহিরাগত H+ আয়নের অপসারণ (Removal of H+ ions):

যদি সামান্য পরিমাণ এসিড অর্থাৎ H+ এই বাফার দ্রবণে যোগ করা হয়। তখন তা দ্রবণে বিদ্যমান CH3​COO−এর সাথে বিক্রিয়া করে দুর্বল এসিড CH3​COOH এ পরিণত হয়। যেহেতু এটি একটি দুর্বল এসিড তাই এর বিয়োজনের পরিমাণ খুবই কম হয়। তাছাড়া সমআয়ন CH3​COO− প্রভাবের কারণেও এর বিয়োজন এতই হ্রাস পায় যে, তা থেকে উৎপন্ন H+ আয়ন দ্রবণের pH মানের তেমন কোনো পরিবর্তন করতে পারে না।

অর্থাৎ প্রায় অপরিবর্তিত থাকে।

CH3​COO−+H+⇌CH3​COOH

বা, CH3​COONa+HCl→CH3​COOH+NaCl

CH3​COOH⇌CH3​COO−+H+ 

বহিরাগত OH− আয়নের অপসারণ (Removal of OH− ion)::

বাফার দ্রবণে সামান্য পরিমাণ ক্ষার অর্থাৎ OH− আয়ন যোগ করা হলে তা বাফার দ্রবণে বিদ্যমান H+ এর সাথে বিক্রিয়া করে H2​O উৎপন করে । H2​O একটি মৃদু তড়িৎ বিশ্লেষ্য হওয়ার কারণে তা দ্রবণের pH মানের তেমন কোনো পরিবর্তন করতে পারে না। তাছাড়া এই বিক্রিয়ার ফলে দ্রবণে H+ এর ঘাটতি হতে পারে কিন্তু অবিয়োজিত ইথানয়িক এসিড বিয়োজিত হয়ে H+ আয়ন তৈরি করে বিক্রিয়ারত H+ আয়নের অভাব পূরণ করে।

H++OH−⟶H2​O 

বা,   CH3​COOH+NaOH→CH3​COONa+H2​O

CH3​COO−+H+⟶CH3​COOH

অতএব, দেখা যায় যে, বাফার দ্রবণে সামান্য পরিমাণ এসিড বা ক্ষার যোগ করা হলে তাই বাফার দ্রবণের উপাদানের সাথে আন্তঃক্রিয়ার করলে অপসারিত হয়। ফলে pH মান প্রায় অপরিবর্তিত থাকে।

ক্ষারীয় প্রকৃতির বাফার দ্রবণের ক্রিয়াকৌশল (Mechanism of buffer solution of alkaline nature):

ক্ষারীয় প্রকৃতির বাফার দ্রবণে ক্ষার এবং লবণ নিম্নরূপে আয়নিত থাকে। যেমন-

NH4​OH⇌NH4+​+OH−

HCl+NH4​OH→NH4​Cl+H2​O [এক্ষেত্রে NH4+​ এর ঘনমাত্রা NH4​CI এর ঘনমাত্রার প্রায় সমান)।

NH4​OH একটি দুর্বল ক্ষারক এবং সমআয়ন প্রভাবের কারণে NH4​OH এর বিয়োজন খুবই হ্রাস পায়।

বহিরাগত H+ এর অপসারণ (Removal of H+ ion):

এই বাফার দ্রবণে সামান্য পরিমাণ এসিড তথা H+ আমন যোগ করা হলে তা বাফার দ্রবণের OH− এর সাথে বিক্রিয়া করে খুবই দুর্বল তড়িৎ বিশ্লেষ্য তথা নিরপেক্ষ যৌগ পানিতে পরিণত হয়। এর ফলে PH মান প্রায় অপরিবর্তিত থাকে।

H++HO−⟶H2​O

বা,  HCl+NH4​OH⟶NH4​Cl+H2​O

এই বিক্রিয়ার ফলে দ্রবণে যে OH− আয়নের অভাব তৈরি হয় তা অবিয়োজিত NH4​OH এর বিয়োজনের মাধ্যমে পূরণ হয়।

NH4​OH⇌NH4+​+OH−

বহিরাগতOH−এর অপসারণ (Removal of OH− ion):

এই বাফার দ্রবণে সামান্য পরিমাণ ক্ষার বাOH− আয়ন যোগ করা হলে তা বাফার দ্রবণের NH4+​ এর সাথে বিক্রিয়া করে NH4​OH এ পরিনত হয়। যা একটি দুর্বল তড়িৎ বিশ্লেষ্য। তাছাড়া সমআয়ন প্রভাবের কারণেও NH4​OH এর বিয়োজিত হবার প্রবণতা হ্রাস পায়। তাই দ্রবণের pH মান প্রায় অপরিবর্তিত।

NH4+​+OH−⇌NH4​OH বা, NH4​Cl+NaOH→NH4​OH+NaCl​

অর্থাৎ উপরোক্ত কারণে দ্রবণের pH মান প্রায় অপরিবর্তিত থাকে।