Пример питања за дискусију о хидролизи соли
Хидролиза соли је хемијска појава која укључује реакцију соли са водом, при чему се као нуспроизвод ствара киселина или база. Овај процес је често важна тема на часовима хемије јер разумевање хидролизе соли може пружити фундаментални увид у својства раствора и помоћи у одређивању pH вредности раствора. У овом чланку ћемо размотрити неколико примера проблема и њихових решења везаних за хидролизу соли.
Основни концепти хидролизе соли
Хидролиза соли се дешава када се со разложи у води и њени јони реагују са молекулима воде да би произвели киселину или базу. Неће све соли хидролизовати у води; неке су неутралне, што значи да не мењају pH вредност раствора. Међутим, неке соли могу да произведу киселе или базне растворе, у зависности од извора киселине и базе које су формирале со.
Да би се разумео овај механизам, важно је знати да:
– Соли јаких киселина и јаких база (као што је NaCl) обично не подлежу хидролизи и раствор остаје неутралан.
– Соли слабих киселина и јаких база (као што је CH3COONa) обично производе базне растворе.
– Соли јаких киселина и слабих база (као што је NH4Cl) обично производе киселе растворе.
– Соли слабих киселина и слабих база могу реаговати са водом и одредити коначну pH вредност у зависности од релативних јачина киселине и базе.
Цонтох Соал и Пембахасан
Питање 1: Хидролиза калијум ацетата (CH3COOK)
Питања:
Да ли је раствор калијум ацетата (CH3COOK) кисео, базан или неутралан? Напишите реакцију хидролизе која се дешава и одредите pH вредност раствора.
пембахасан:
Калијум ацетат (CH3COOK) је со слабе киселине (сирћетне киселине, CH3COOH) и јаке базе (калијум хидроксид, KOH). Из овога можемо закључити да је раствор CH3COOK вероватно базан јер се ацетатни јон (CH3COO⁻) може хидролизовати у води.
Реакција је следећа:
\[ CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^- \]
Ацетатни јони (CH3COO⁻) прихватају протоне (H⁺) из воде (H2O) и формирају сирћетну киселину (CH3COOH) и хидроксидне јоне (OH⁻). Присуство хидроксидних јона (OH⁻) у раствору чини га базним.
Да бисмо одредили pH, потребна нам је концентрација OH⁻ јона. На пример, имамо 0,1 M раствор CH3COOK и константа јонизације сирћетне киселине (Ka) је 1,8 × 10⁻⁵.
Предузети кораци су:
1. Коришћењем базне константе (Kb) за јон CH3COO⁻:
\[ K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{10^{-14}}{1,8 \пута 10^{-5}} = 5,56 \пута 10^{-10} \]
2. Дисоцирати CH3COO⁻ јоне у раствору:
\[ K_b = \frac{[CH_3COOH][OH^-]}{[CH_3COO^-]} \]
Нека је степен дисоцијације 'x':
\[ 5,56 \пута 10^{-10} = \фракт{x^2}{0,1-x} \]
Занемарујући мало \(x\) у имениоцу, можемо поједноставити:
\[ x^2 \приближно 5,56 \пута 10^{-11} \Стрелова удесно x = \sqrt{5,56 \пута 10^{-11}} = 7,45 \пута 10^{-6} \]
Концентрација OH⁻:
\[ [OH^-] = 7,45 \пута 10^{-6} \]
pOH раствора:
\[pOH = -\log [OH^-] = -\log (7,45 \пута 10^{-6}) \приближно 5,13 \]
Користећи везу између pH и pOH:
\[ пХ = 14 – пОХ = 14 – 5,13 = 8,87 \]
Дакле, раствор CH3COOK је базан са pH вредношћу од око 8,87.
Питање 2: Хидролиза амонијум хлорида (NH4Cl)
Питања:
Да ли је раствор амонијум хлорида (NH4Cl) кисео, базан или неутралан? Напишите реакцију хидролизе која се дешава и одредите pH вредност раствора.
пембахасан:
Амонијум хлорид (NH4Cl) је со јаке киселине (HCl) и слабе базе (NH3). Из овога можемо закључити да је раствор кисео јер се амонијум јон (NH4⁺) може хидролизовати у води.
Реакција је следећа:
\[ NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 + H_3O^+ \]
Амонијум јони (NH4⁺) донира протоне (H⁺) молекулима воде (H2O) да би формирали амонијак (NH3) и хидронијум јоне (H3O⁺). Присуство хидронијум јона (H3O⁺) у овом раствору узрокује да раствор буде кисел.
На пример, имамо раствор NH4Cl концентрације 0,1 M. Константа јонизације базе (Kb) за NH3 је 1,8 × 10⁻⁵.
Предузети кораци су:
1. Коришћењем киселинске константе (Ka) за NH4⁺ јон:
\[ K_a = \frac{K_w}{K_b} = \frac{10^{-14}}{1,8 \пута 10^{-5}} = 5,56 \пута 10^{-10} \]
2. Дисоцирајте NH4⁺ јоне у раствору:
\[ К_а = \фрац{[НХ_3][Х_3О^+]}{[НХ_4^+]} \]
Нека је степен дисоцијације 'x':
\[ 5,56 \пута 10^{-10} = \фракт{x^2}{0,1-x} \]
Занемарујући мало \(x\) у имениоцу, можемо поједноставити:
\[ x^2 \приближно 5,56 \пута 10^{-11} \Стрелова удесно x = \sqrt{5,56 \пута 10^{-11}} = 7,45 \пута 10^{-6} \]
Концентрација H3O⁺:
\[ [H_3O^+] = 7,45 \пута 10^{-6} \]
pH вредност раствора:
pH = -\log [H_3O^+] = -\log (7,45 \puta 10^{-6}) \приближно 5,13 \]
Дакле, раствор NH4Cl је кисео са pH вредношћу од око 5,13.
У оба горња примера видимо како идентификација типа хидролизе може помоћи у одређивању природе раствора. Применом константе равнотеже јонизације (Ka или Kb) и неколико једноставних претпоставки, можемо прилично лако решити ове проблеме.
Ова дискусија о проблемима хидролизе соли не само да тренира аналитичке вештине у математичким прорачунима, већ и продубљује разумевање основних концепата хемије раствора. Разумевање како јони различитог порекла доприносе протонима или акцепторима молекулима воде и како то утиче на pH раствора, је од суштинског значаја за савладавање многих напредних тема из хемије.
