Намунаи саволҳои баҳсӣ оид ба гидролизи намак
Гидролизи намак як падидаи кимиёвӣ аст, ки реаксияи намакро бо об дар бар мегирад ва дар натиҷа кислота ё асос ҳамчун маҳсулоти иловагӣ ба вуҷуд меояд. Ин раванд аксар вақт мавзӯи муҳим дар дарсҳои химия аст, зеро фаҳмидани гидролизи намак метавонад фаҳмиши асосиро дар бораи хосиятҳои маҳлулҳо фароҳам оварад ва дар муайян кардани рН-и маҳлулҳо кӯмак расонад. Дар ин мақола, мо якчанд мисолҳои масъалаҳо ва роҳҳои ҳалли онҳоро, ки ба гидролизи намак алоқаманданд, баррасӣ хоҳем кард.
Мафҳумҳои асосии гидролизи намак
Гидролизи намак вақте рух медиҳад, ки намак дар об таҷзия мешавад ва ионҳои он бо молекулаҳои об реаксия карда, кислота ё асос ҳосил мекунанд. На ҳама намакҳо дар об гидролиз мешаванд; баъзеи онҳо бетарафанд, яъне онҳо рН-и маҳлулро тағйир намедиҳанд. Аммо, баъзе намакҳо вобаста ба манбаи кислота ва асосе, ки намакро ташкил додаанд, метавонанд маҳлулҳои туршӣ ё асосӣ ҳосил кунанд.
Барои фаҳмидани ин механизм, донистани он муҳим аст, ки:
– Намакҳои кислотаҳои қавӣ ва асосҳои қавӣ (масалан, NaCl) одатан гидролиз намешаванд ва маҳлул бетараф боқӣ мемонад.
– Намакҳои кислотаҳои заиф ва асосҳои қавӣ (масалан, CH3COONa) одатан маҳлулҳои асосӣ ҳосил мекунанд.
– Намакҳои кислотаҳои қавӣ ва асосҳои заиф (масалан, NH4Cl) одатан маҳлулҳои туршӣ ҳосил мекунанд.
– Намакҳои кислотаҳои заиф ва асосҳои заиф метавонанд бо об реаксия кунанд ва рН-и ниҳоиро вобаста ба қувваи нисбии кислота ва асос муайян кунанд.
Намунаҳои саволҳо ва муҳокима
Саволи 1: Гидролизи ацетати калий (CH3COOK)
Савол:
Оё маҳлули ацетати калий (CH3COOK) туршӣ, асосӣ ё бетараф аст? Реаксияи гидролизи ба амал омадаро нависед ва рН-и маҳлулро муайян кунед.
Муҳокима:
Ацетати калий (CH3COOK) намаки кислотаи заиф (кислотаи сирко, CH3COOH) ва асоси қавӣ (гидроксиди калий, KOH) мебошад. Аз ин, мо метавонем хулоса барорем, ки маҳлули CH3COOK эҳтимолан асосӣ аст, зеро иони ацетат (CH3COO⁻) метавонад дар об гидролиз шавад.
Реаксия чунин аст:
\[ CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^- \]
Ионҳои асетат (CH3COO⁻) протонҳоро (H⁺) аз об (H2O) қабул карда, кислотаи сирко (CH3COOH) ва ионҳои гидроксид (OH⁻)-ро ташкил медиҳанд. Мавҷудияти ионҳои гидроксид (OH⁻) дар маҳлул онро асоснок мекунад.
Барои муайян кардани рН, ба мо консентратсияи ионҳои OH⁻ лозим аст. Масалан, мо маҳлули 0,1 M CH3COOK дорем ва доимии ионизатсияи кислотаи сирко (Ka) 1,8 × 10⁻⁵ аст.
Қадамҳои андешидашуда инҳоянд:
1. Истифодаи доимии асосӣ (Kb) барои иони CH3COO⁻:
\[ K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{10^{-14}}{1,8 \times 10^{-5}} = 5,56 \times 10^{-10} \]
2. Ионҳои CH3COO⁻-ро дар маҳлул ҷудо кунед:
\[ K_b = \frac{[CH_3COOH][OH^-]}{[CH_3COO^-]} \]
Бигзор дараҷаи диссотсиатсия 'x' бошад:
\[ 5,56 \times 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
Бо сарфи назар кардани банди хурди \(x\) дар махраҷ, мо метавонем содда кунем:
\[x^2 \тақрибан 5,56 \вақт 10^{-11} \Растотарроу x = \sqrt{5,56 \вақт 10^{-11}} = 7,45 \вақт 10^{-6} \]
Консентратсияи OH⁻:
\[ [OH^-] = 7,45 \times 10^{-6} \]
pOH-и маҳлул:
\[ pOH = -\log [OH^-] = -\log (7,45 \times 10^{-6}) \tақрибан 5,13 \]
Бо истифода аз робитаи байни рН ва pOH:
\[ pH = 14 - pOH = 14 - 5,13 = 8,87 \]
Пас, маҳлули CH3COOK дорои рН тақрибан 8,87 мебошад.
Саволи 2: Гидролизи хлориди аммоний (NH4Cl)
Савол:
Оё маҳлули хлориди аммоний (NH4Cl) туршӣ, асосӣ ё бетараф аст? Реаксияи гидролизи ба амал омадаро нависед ва рН-и маҳлулро муайян кунед.
Муҳокима:
Хлориди аммоний (NH4Cl) намаки кислотаи қавӣ (HCl) ва асоси заиф (NH3) аст. Аз ин мо метавонем хулоса барорем, ки маҳлул туршӣ аст, зеро иони аммоний (NH4⁺) метавонад дар об гидролиз шавад.
Реаксия чунин аст:
\[ NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 + H_3O^+ \]
Ионҳои аммоний (NH4⁺) протонҳоро (H⁺) ба молекулаҳои об (H2O) барои ташкил додани аммиак (NH3) ва ионҳои гидроний (H3O⁺) медиҳанд. Мавҷудияти ионҳои гидроний (H3O⁺) дар ин маҳлул боиси турш шудани маҳлул мегардад.
Масалан, мо маҳлули 0,1 М NH4Cl дорем. Константаи ионизатсияи асосӣ (Kb) барои NH3 1,8 × 10⁻⁵ аст.
Қадамҳои андешидашуда инҳоянд:
1. Истифодаи доимии кислота (Ka) барои иони NH4⁺:
\[ K_a = \frac{K_w}{K_b} = \frac{10^{-14}}{1,8 \times 10^{-5}} = 5,56 \times 10^{-10} \]
2. Ионҳои NH4⁺-ро дар маҳлул ҷудо кунед:
\[ K_a = \frac{[NH_3][H_3O^+]}{[NH_4^+]} \]
Бигзор дараҷаи диссотсиатсия 'x' бошад:
\[ 5,56 \times 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
Бо сарфи назар кардани банди хурди \(x\) дар махраҷ, мо метавонем содда кунем:
\[x^2 \тақрибан 5,56 \вақт 10^{-11} \Растотарроу x = \sqrt{5,56 \вақт 10^{-11}} = 7,45 \вақт 10^{-6} \]
Консентратсияи H3O⁺:
\[ [H_3O^+] = 7,45 \вақт 10^{-6} \]
pH-и маҳлул:
\[ pH = -\log [H_3O^+] = -\log (7,45 \times 10^{-6}) \tақрибан 5,13 \]
Пас, маҳлули NH4Cl бо рН тақрибан 5,13 туршӣ аст.
Дар ҳарду мисоли дар боло овардашуда, мо мебинем, ки чӣ гуна муайян кардани намуди гидролиз метавонад ба муайян кардани хусусияти маҳлул мусоидат кунад. Бо истифода аз доимии мувозинати ионизатсия (Ka ё Kb) ва чанд фарзияи оддӣ, мо метавонем ин масъалаҳоро хеле осон ҳал кунем.
Ин муҳокимаи масъалаҳои гидролизи намак на танҳо малакаҳои таҳлилиро дар ҳисобҳои математикӣ меомӯзонад, балки фаҳмиши мафҳумҳои асосии химияи маҳлулҳоро низ амиқтар мекунад. Фаҳмидани он, ки чӣ гуна ионҳои пайдоиши гуногун ба молекулаҳои об протонҳо ё қабулкунандаҳоро ворид мекунанд ва чӣ гуна ин ба рН-и маҳлул таъсир мерасонад, барои азхуд кардани бисёр мавзӯъҳои пешрафтаи химия муҳим аст.
