Туз гидролизин талкуулоо боюнча суроолордун мисалы
Туздун гидролизи - бул туздун суу менен реакциясына кириши менен коштолгон химиялык кубулуш, анда кошумча продукт катары кислота же негиз пайда болот. Бул процесс көбүнчө химия сабактарында маанилүү тема болуп саналат, анткени туз гидролизин түшүнүү эритмелердин касиеттери жөнүндө фундаменталдык түшүнүк бере алат жана эритмелердин рН маанисин аныктоого жардам берет. Бул макалада биз туз гидролизине байланыштуу бир нече мисал маселелерди жана алардын чечимдерин талкуулайбыз.
Туз гидролизинин негизги түшүнүктөрү
Туздун гидролизи туз сууда ажырап, анын иондору суу молекулалары менен реакцияга кирип, кислота же негиз пайда кылганда пайда болот. Бардык эле туздар сууда гидролизденбейт; айрымдары нейтралдуу, башкача айтканда, алар эритменин рН маанисин өзгөртпөйт. Бирок, кээ бир туздар тузду түзгөн кислотанын жана негиздин булагына жараша кислоталуу же негиздүү эритмелерди пайда кылышы мүмкүн.
Бул механизмди түшүнүү үчүн төмөнкүлөрдү билүү маанилүү:
– Күчтүү кислоталардын жана күчтүү негиздердин (мисалы, NaCl) туздары адатта гидролизге дуушар болбойт жана эритме нейтралдуу бойдон калат.
– Алсыз кислоталардын жана күчтүү негиздерден (мисалы, CH3COONa) турган туздар, адатта, негиздүү эритмелерди пайда кылат.
– Күчтүү кислоталардын жана алсыз негиздерден (мисалы, NH4Cl) турган туздар, адатта, кислоталуу эритмелерди пайда кылат.
– Алсыз кислоталардын жана алсыз негиздердин туздары суу менен реакцияга кирип, кислота менен негиздин салыштырмалуу күчүнө жараша акыркы рН маанисин аныктай алат.
Үлгү суроолор жана талкуу
1-суроо: Калий ацетатынын (CH3COOK) гидролизи
Суроо:
Калий ацетатынын (CH3COOK) эритмеси кычкылдуубу, негиздүүбү же нейтралдуубу? Болуп өткөн гидролиз реакциясын жазып, эритменин рН маанисин аныктагыла.
Талкуу:
Калий ацетаты (CH3COOK) – алсыз кислотанын (уксус кислотасы, CH3COOH) жана күчтүү негиздин (калий гидроксиди, KOH) тузу. Мындан улам, CH3COOK эритмеси, кыязы, негиздүү деп жыйынтык чыгарсак болот, анткени ацетат иону (CH3COO⁻) сууда гидролизге учурай алат.
Реакция төмөнкүдөй:
\[ CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^- \]
Ацетат иондору (CH3COO⁻) суудан (H2O) протондорду (H⁺) кабыл алып, уксус кислотасын (CH3COOH) жана гидроксид иондорун (OH⁻) пайда кылат. Эритмеде гидроксид иондорунун (OH⁻) болушу аны негиздүү кылат.
рН аныктоо үчүн бизге OH⁻ иондорунун концентрациясы керек. Мисалы, бизде 0,1 М CH3COOK эритмеси бар жана уксус кислотасынын (Ka) иондоштуруу константасы 1,8 × 10⁻⁵.
Көрүлгөн кадамдар:
1. CH3COO⁻ иону үчүн базалык константаны (Kb) колдонуу:
\[ K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{10^{-14}}{1,8 \times 10^{-5}} = 5,56 \times 10^{-10} \]
2. Эритмедеги CH3COO⁻ иондорун диссоциациялаңыз:
\[ K_b = \frac{[CH_3COOH][OH^-]}{[CH_3COO^-]} \]
Диссоциация даражасын 'x' деп коёлу:
\[ 5,56 \times 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
Бөлүүчүдөгү кичине \(x\)ти эске албаганда, биз жөнөкөйлөштүрө алабыз:
\[x^2 \болжол менен 5,56 \убакыт 10^{-11} \Оң бурчтуу x = \sqrt{5,56 \убакыт 10^{-11}} = 7,45 \убакыт 10^{-6} \]
OH⁻ концентрациясы:
\[ [OH^-] = 7,45 \убакыт 10^{-6} \]
эритменин рН:
\[ pOH = -\log [OH^-] = -\log (7,45 \убакыт 10^{-6}) \болжол менен 5,13 \]
рН жана pOH ортосундагы байланышты колдонуу менен:
\[ pH = 14 – pOH = 14 – 5,13 = 8,87 \]
Ошентип, CH3COOK эритмеси негиздүү, рН болжол менен 8,87 түзөт.
2-суроо: Аммоний хлоридинин (NH4Cl) гидролизи
Суроо:
Аммоний хлоридинин (NH4Cl) эритмеси кычкылдуубу, негиздүүбү же нейтралдуубу? Болуп өткөн гидролиз реакциясын жазып, эритменин рН маанисин аныктагыла.
Талкуу:
Аммоний хлориди (NH4Cl) – күчтүү кислотанын (HCl) жана алсыз негиздин (NH3) тузу. Мындан улам, эритме кычкылдуу деген тыянак чыгарсак болот, анткени аммоний иону (NH4⁺) сууда гидролизге учурай алат.
Реакция төмөнкүдөй:
\[ NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 + H_3O^+ \]
Аммоний иондору (NH4⁺) протондорду (H⁺) суу молекулаларына (H2O) берип, аммиак (NH3) жана гидроний иондорун (H3O⁺) пайда кылат. Бул эритмеде гидроний иондорунун (H3O⁺) болушу эритменин кислоталуу болушуна алып келет.
Мисалы, бизде 0,1 М NH4Cl эритмеси бар. NH3 үчүн базалык иондоштуруу константасы (Kb) 1,8 × 10⁻⁵.
Көрүлгөн кадамдар:
1. NH4⁺ иону үчүн кислота константасын (Ka) колдонуу:
\[ K_a = \frac{K_w}{K_b} = \frac{10^{-14}}{1,8 \times 10^{-5}} = 5,56 \times 10^{-10} \]
2. Эритмедеги NH4⁺ иондорун диссоциациялаңыз:
\[ K_a = \frac{[NH_3][H_3O^+]}{[NH_4^+]} \]
Диссоциация даражасын 'x' деп коёлу:
\[ 5,56 \times 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
Бөлүүчүдөгү кичине \(x\)ти эске албаганда, биз жөнөкөйлөштүрө алабыз:
\[x^2 \болжол менен 5,56 \убакыт 10^{-11} \Оң бурчтуу x = \sqrt{5,56 \убакыт 10^{-11}} = 7,45 \убакыт 10^{-6} \]
H3O⁺ концентрациясы:
\[ [H_3O^+] = 7,45 \убакыт 10^{-6} \]
эритменин рН мааниси:
\[рН = -\log[H_3O^+] = -\log (7,45 \убакыт 10^{-6}) \болжол менен 5,13 \]
Ошентип, NH4Cl эритмеси кислоталуу, рН болжол менен 5,13.
Жогорудагы эки мисалда тең гидролиздин түрүн аныктоо эритменин мүнөзүн аныктоого кандайча жардам берерин көрөбүз. Иондоштуруу тең салмактуулугунун константасын (Ka же Kb) жана бир нече жөнөкөй божомолдорду колдонуу менен, биз бул маселелерди абдан оңой чече алабыз.
Туз гидролизинин көйгөйлөрүн талкуулоо математикалык эсептөөлөрдөгү аналитикалык көндүмдөрдү гана үйрөтпөстөн, эритме химиясынын негизги түшүнүктөрүн түшүнүүнү тереңдетет. Ар кандай келип чыккан иондордун суу молекулаларына протондорду же акцепторлорду кантип кошорун жана бул эритменин рН деңгээлине кандай таасир этерин түшүнүү химиядагы көптөгөн алдыңкы темаларды өздөштүрүү үчүн абдан маанилүү.
