Gatz Hidrolisiaren Eztabaida Galderen Adibidea
Gatz hidrolisia urarekin gatz batek duen erreakzioan oinarritutako fenomeno kimikoa da, azido edo base bat sortuz azpiproduktu gisa. Prozesu hau gai garrantzitsua da askotan kimikako ikasgaietan, gatz hidrolisia ulertzeak disoluzioen propietateei buruzko oinarrizko ikuspegia eman dezakeelako eta disoluzioen pHa zehazten lagun dezakeelako. Artikulu honetan, gatz hidrolisiarekin lotutako hainbat arazo adibide eta haien irtenbide aztertuko ditugu.
Gatz hidrolisiaren oinarrizko kontzeptuak
Gatz hidrolisia gertatzen da gatz bat uretan deskonposatzen denean eta bere ioiek ur molekulekin erreakzionatzen dutenean azido edo base bat sortzeko. Gatz guztiak ez dira uretan hidrolizatuko; batzuk neutroak dira, hau da, ez dute disoluzioaren pHa aldatzen. Hala ere, gatz batzuek disoluzio azidoak edo basikoak sor ditzakete, gatza eratu duten azido eta basearen iturriaren arabera.
Mekanismo hau ulertzeko, garrantzitsua da jakitea:
– Azido sendoen eta base sendoen gatzak (NaCl bezalakoak) normalean ez dira hidrolisirik jasaten eta disoluzioa neutroa izaten jarraitzen du.
– Azido ahulen eta base sendoen gatzek (CH3COONa bezalakoek) disoluzio basikoak sortzen dituzte normalean.
Azido sendoen eta base ahulen gatzek (NH4Cl bezalakoak) disoluzio azidoak sortzen dituzte normalean.
– Azido ahulen eta base ahulen gatzak urarekin erreakzionatu dezakete eta azken pHa zehaztu azidoaren eta basearen indar erlatiboen arabera.
Galdera eta eztabaida adibideak
1. galdera: Potasio azetatoaren hidrolisia (CH3COOK)
Galdera:
Potasio azetatoaren (CH3COOK) disoluzioa azidoa, basikoa edo neutroa da? Idatzi gertatzen den hidrolisi erreakzioa eta zehaztu disoluzioaren pHa.
Eztabaida:
Potasio azetatoa (CH3COOK) azido ahul baten (azido azetikoa, CH3COOH) eta base sendo baten (potasio hidroxidoa, KOH) gatza da. Hortik ondoriozta dezakegu CH3COOK disoluzioa ziurrenik basikoa dela, azetato ioia (CH3COO⁻) uretan hidroliza daitekeelako.
Erreakzioa honako hau da:
\[ CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^- \]
Azetato ioiek (CH3COO⁻) protoiak (H⁺) hartzen dituzte uretatik (H2O) azido azetikoa (CH3COOH) eta hidroxido ioiak (OH⁻) sortzeko. Disoluzioan hidroxido ioien (OH⁻) presentziak basiko bihurtzen du.
pH-a zehazteko, OH⁻ ioien kontzentrazioa behar dugu. Adibidez, 0,1 M-ko CH3COOK disoluzio bat dugu eta azido azetikoaren ionizazio-konstantea (Ka) 1,8 × 10⁻⁵ da.
Emandako urratsak hauek dira:
1. CH3COO⁻ ioiaren oinarri-konstantea (Kb) erabiliz:
K_b = K_w/K_a = 10^{-14}}{1,8 × 10^{-5}} = 5,56 × 10^{-10}
2. CH3COO⁻ ioiak disoluzioan disoziatu:
K_b = \frac{[CH_3COOH][OH^-]}{[CH_3COO^-]}
Izan bedi disoziazio-maila 'x':
\[ 5,56 \times 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
Izendatzailean dagoen \(x\) txikia alde batera utzita, sinplifikatu dezakegu:
\[ x^2 \gutxi gorabehera 5,56 \times 10^{-11} \Rightarrow x = \sqrt{5,56 \times 10^{-11}} = 7,45 \times 10^{-6} \]
OH⁻ kontzentrazioa:
\[ [OH^-] = 7,45 \times 10^{-6} \]
Disoluzioaren pOH:
pOH = -log [OH-] = -log (7,45 × 10-6) 5,13 inguru
pH eta pOH arteko erlazioa erabiliz:
\[ pH = 14 – pOH = 14 – 5,13 = 8,87 \]
Beraz, CH3COOK disoluzioa basikoa da, 8,87 inguruko pHarekin.
2. galdera: Amonio kloruroaren (NH4Cl) hidrolisia
Galdera:
Amonio kloruroaren (NH4Cl) disoluzioa azidoa, basikoa edo neutroa da? Idatzi gertatzen den hidrolisi erreakzioa eta zehaztu disoluzioaren pHa.
Eztabaida:
Amonio kloruroa (NH4Cl) azido sendo baten (HCl) eta base ahul baten (NH3) gatza da. Hortik ondoriozta dezakegu disoluzioa azidoa dela, amonio ioia (NH4⁺) uretan hidroliza daitekeelako.
Erreakzioa honako hau da:
\[ NH_4^+ + H_2O \rightleftarpoons NH_3 + H_3O^+ \]
Amonio ioiek (NH4⁺) protoiak (H⁺) ematen dizkiete ur molekulei (H2O) amoniakoa (NH3) eta hidronio ioiak (H3O⁺) sortzeko. Disoluzio honetan hidronio ioien (H3O⁺) presentziak disoluzioa azidoa izatea eragiten du.
Adibidez, 0,1 M-ko NH4Cl disoluzio bat dugu. NH3-ren base ionizazio konstantea (Kb) 1,8 × 10⁻⁵ da.
Emandako urratsak hauek dira:
1. NH4⁺ ioiaren azido-konstantea (Ka) erabiliz:
K_a = K_w/K_b = 10^{-14}}{1,8 × 10^{-5}} = 5,56 × 10^{-10}
2. NH4⁺ ioiak disoluzioan disoziatu:
\[ K_a = \frac{[NH_3][H_3O^+]}{[NH_4^+]} \]
Izan bedi disoziazio-maila 'x':
\[ 5,56 \times 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
Izendatzailean dagoen \(x\) txikia alde batera utzita, sinplifikatu dezakegu:
\[ x^2 \gutxi gorabehera 5,56 \times 10^{-11} \Rightarrow x = \sqrt{5,56 \times 10^{-11}} = 7,45 \times 10^{-6} \]
H3O⁺ kontzentrazioa:
\[ [H_3O^+] = 7,45 \times 10^{-6} \]
Disoluzioaren pH-a:
pH = -log [H_3O^+] = -log (7,45 × 10^{-6}) \gutxi gorabehera 5,13\]
Beraz, NH4Cl disoluzioa azidoa da, 5,13 inguruko pHarekin.
Goiko bi adibideetan, hidrolisi mota identifikatzeak nola lagun dezakeen disoluzio baten izaera zehazten ikusten dugu. Ionizazio-oreka-konstantea (Ka edo Kb) eta zenbait hipotesi sinple aplikatuz, arazo hauek nahiko erraz konpon ditzakegu.
Gatz hidrolisi arazoei buruzko eztabaida honek ez ditu soilik kalkulu matematikoetan trebetasun analitikoak trebatzen, baita disoluzio kimikaren oinarrizko kontzeptuen ulermena sakontzen ere. Jatorri ezberdinetako ioiek nola laguntzen dieten protoiak edo hartzaileak ur molekuletara, eta horrek nola eragiten duen disoluzio baten pH-an, funtsezkoa da kimikako gai aurreratu asko menperatzeko.
