Nimûneya Pirsên Nîqaşê yên Hîdrolîza Xwêyê
Hîdrolîza xwê diyardeyeke kîmyayî ye ku tê de reaksiyona xwêyekê bi avê re heye, ku wekî berhemeke alîgir asîd an bingehek çêdike. Ev pêvajo pir caran di dersên kîmyayê de mijareke girîng e ji ber ku têgihîştina hîdrolîza xwêyê dikare têgihîştineke bingehîn li ser taybetmendiyên çareseriyan peyda bike û di destnîşankirina pH-ya çareseriyan de bibe alîkar. Di vê gotarê de, em ê li ser çend mînakên pirsgirêkan û çareseriyên wan ên têkildarî hîdrolîza xwêyê nîqaş bikin.
Têgehên bingehîn ên hîdrolîza xwêyê
Hîdrolîza xwêyê dema ku xwê di nav avê de hildiweşe û iyonên wê bi molekulên avê re reaksiyonê dikin da ku asîd an bingehek çêbikin çêdibe. Ne hemû xwê di nav avê de hîdrolîz dibin; hin ji wan bêalî ne, ango ew pH-ya çareseriyê naguherînin. Lêbelê, hin xwê dikarin çareseriyên asîdî an bazîk çêbikin, li gorî çavkaniya asîd û bingeha ku xwê pêk aniye.
Ji bo fêmkirina vê mekanîzmê, girîng e ku meriv bizanibe ku ev tişt:
- Xwêyên asîdên bihêz û bazên bihêz (wek NaCl) bi gelemperî hîdrolîzê derbas nakin û çareserî bêalî dimîne.
– Xwêyên asîdên qels û bazên bihêz (wek CH3COONa) bi gelemperî çareseriyên bingehîn çêdikin.
– Xwêyên asîdên bihêz û bazên qels (wek NH4Cl) bi gelemperî çareseriyên asîdî çêdikin.
- Xwêyên asîdên qels û bazên qels dikarin bi avê re reaksiyonê bikin û pH-ya dawî li gorî hêza nisbî ya asîd û baz diyar bikin.
Pirsên Nimûne û Gotûbêj
Pirsa 1: Hîdrolîza Asetata Potasyûmê (CH3COOK)
Pirs:
Gelo çareseriya asetata potasyûmê (CH3COOK) asîdî, bazîk, an bêalî ye? Reaksiyona hîdrolîzê ya ku çêdibe binivîse û pH-ya çareseriyê diyar bike.
Nîqaş:
Asetata potasyûmê (CH3COOK) xwêya asîdek qels (asîda asetîk, CH3COOH) û bingehek bihêz (hîdroksîda potasyûmê, KOH) ye. Ji vê yekê, em dikarin bigihîjin wê encamê ku çareseriya CH3COOK bi îhtîmaleke mezin basîkî ye ji ber ku îyona asetatê (CH3COO⁻) dikare di avê de hîdrolîz bibe.
Reaksiyon wiha ye:
\[ CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^- \]
Îyonên asetat (CH3COO⁻) protonan (H⁺) ji avê (H2O) digirin û asîda asetîk (CH3COOH) û îyonên hîdroksîd (OH⁻) çêdikin. Hebûna îyonên hîdroksîd (OH⁻) di çareseriyê de wê dike bingehîn.
Ji bo diyarkirina pH-ê, pêdivîya me bi rêjeya îyonên OH⁻ heye. Bo nimûne, çareseriyeke me ya CH3COOK a 0,1 M heye û sabîta îyonîzasyonê ya asîda asetîk (Ka) 1,8 × 10⁻⁵ e.
Gavên ku hatine avêtin ev in:
1. Bi karanîna sabita bingehîn (Kb) ji bo îyona CH3COO⁻:
\[ K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{10^{-14}}{1,8 \car 10^{-5}} = 5,56 \car 10^{-10} \]
2. Îyonên CH3COO⁻ di çareseriyê de ji hev veqetînin:
\[ K_b = \frac{[CH_3COOH][OH^-]}{[CH_3COO^-]} \]
Bila pileya veqetandinê 'x' be:
\[ 5,56 caran 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
Ger em guh nedin \(x\) ya biçûk di jimarkerê de, em dikarin hêsan bikin:
\[ x^2 \nêzîkî 5,56 \caran 10^{-11} \tîra rastê x = \sqrt{5,56 \caran 10^{-11}} = 7,45 \caran 10^{-6} \]
Têkeliya OH⁻:
\[ [OH^-] = 7,45 \car 10^{-6} \]
pOH ya çareseriyê:
\[ pOH = -\log [OH^-] = -\log (7,45 \car 10^{-6}) \nêzîkî 5,13 \]
Bi karanîna têkiliya di navbera pH û pOH de:
\[ pH = 14 - pOH = 14 - 5,13 = 8,87 \]
Ji ber vê yekê, çareseriya CH3COOK bazîk e û pH-a wê nêzîkî 8,87 e.
Pirsa 2: Hîdrolîza Klorîda Amonyûmê (NH4Cl)
Pirs:
Gelo çareseriya klorîda amonyûmê (NH4Cl) asîdî, bazîk, an bêalî ye? Reaksiyona hîdrolîzê ya ku çêdibe binivîse û pH-ya çareseriyê diyar bike.
Nîqaş:
Klorîda amonyûmê (NH4Cl) xwêya asîdek bihêz (HCl) û bingehek qels (NH3) ye. Ji vê yekê, em dikarin bigihîjin wê encamê ku çareserî asîdî ye ji ber ku îyona amonyûmê (NH4⁺) dikare di avê de hîdrolîz bibe.
Reaksiyon wiha ye:
\[ NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 + H_3O^+ \]
Îyonên amonyûmê (NH4⁺) protonan (H⁺) didin molekulên avê (H2O) da ku amonyak (NH3) û îyonên hîdronyûmê (H3O⁺) çêbikin. Hebûna îyonên hîdronyûmê (H3O⁺) di vê çareseriyê de dibe sedema asîdîbûna çareseriyê.
Bo nimûne, çareseriyeke NH4Cl ya 0,1 M heye. Sabîta îyonîzasyona baz (Kb) ji bo NH3 1,8 × 10⁻⁵ e.
Gavên ku hatine avêtin ev in:
1. Bi karanîna sabita asîdê (Ka) ji bo îyona NH4⁺:
\[ K_a = \frac{K_w}{K_b} = \frac{10^{-14}}{1,8 \car 10^{-5}} = 5,56 \car 10^{-10} \]
2. Îyonên NH4⁺ di çareseriyê de ji hev veqetînin:
\[ K_a = \frac{[NH_3][H_3O^+]}{[NH_4^+]} \]
Bila pileya veqetandinê 'x' be:
\[ 5,56 caran 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
Ger em guh nedin \(x\) ya biçûk di jimarkerê de, em dikarin hêsan bikin:
\[ x^2 \nêzîkî 5,56 \caran 10^{-11} \tîra rastê x = \sqrt{5,56 \caran 10^{-11}} = 7,45 \caran 10^{-6} \]
Pîvana H3O⁺:
\[ [H_3O^+] = 7,45 caran 10^{-6} \]
pH-ya çareseriyê:
\[ pH = -\log [H_3O^+] = -\log (7,45 \times 10^{-6}) \nêzîkî 5,13 \]
Ji ber vê yekê, çareseriya NH4Cl asîdî ye û pH-a wê nêzîkî 5,13 e.
Di herdu mînakên jorîn de, em dibînin ku çawa destnîşankirina celebê hîdrolîzê dikare bibe alîkar ku cewherê çareseriyê were destnîşankirin. Bi sepandina sabîta hevsengiya îyonîzasyonê (Ka an Kb) û çend texmînên hêsan, em dikarin van pirsgirêkan bi hêsanî çareser bikin.
Ev nîqaşa li ser pirsgirêkên hîdrolîza xwê ne tenê jêhatîyên analîtîk di hesabên matematîkî de perwerde dike, lê di heman demê de têgihîştina têgehên bingehîn ên kîmyaya çareseriyê jî kûrtir dike. Fêmkirina ka çawa îyonên ji çavkaniyên cûda proton an qebûlkeran di molekulên avê de beşdar dikin, û ev çawa bandorê li pH-ya çareseriyê dike, ji bo serweriya gelek mijarên pêşkeftî di kîmyayê de bingehîn e.
