شبیه سازی عددی تعادل اسید-باز و محاسبه pH محلول های اسید ضعیف با استفاده از نرم افزار متلب

در این مطالعه، از نرم افزار متلب بعنوان یک ابزار قدرتمند محاسباتی برای شبیه سازی عددی تعادل شیمیایی و محاسبه pH محلول های اسید ضعیف استفاده شده است. با تمرکز بر سیستم های اسید-باز، رفتار یونش یک اسید ضعیف مانند استیک اسید (CH₃COOH) در آب مدل سازی شده است و با حل عددی معادله تعادل شیمیایی، غلظت یون هیدروژن [H⁺] و در نتیجه pH محلول با دقت بالا تعیین گردید. برخلاف روش های تقریبی رایج در شیمی فیزیک که فرض می کنند تفکیک اسید بسیار کم است، در این روش از حل دقیق معادله غیرخطی تعادل با استفاده از الگوریتم های عددی در متلب مانند fzero استفاده شده است. نتایج با روش تقریبی مقایسه شدند و خطای نسبی این روش ساده سازی شده در غلظت های مختلف بررسی گردید. همچنین، تغییرات pH برحسب غلظت اولیه اسید بصورت پویا شبیه سازی و نمودارهای مربوطه رسم شدند. یافته ها نشان داد که روش عددی در غلظت های پایین، دقت بسیار بالاتری نسبت به روش تقریبی دارد. این کار گامی در جهت استفاده از ابزارهای محاسباتی در آموزش و پژوهش شیمی فیزیک محسوب می شود و می تواند بعنوان مدلی برای شبیه سازی سیستم های شیمیایی پیچیده تر مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

شیمی فیزیک ، اسید ضعیف ، pH ، شبیه سازی عددی ، متلب ، تعادل شیمیایی