Tuz gidrolizi bo'yicha muhokama savollariga misol
Tuz gidrolizi - bu tuzning suv bilan reaksiyaga kirishishi va natijada qo'shimcha mahsulot sifatida kislota yoki ishqor hosil bo'lishi bilan bog'liq kimyoviy hodisa. Bu jarayon ko'pincha kimyo darslarida muhim mavzu hisoblanadi, chunki tuz gidrolizini tushunish eritmalarning xususiyatlari haqida fundamental tushuncha beradi va eritmalarning pH qiymatini aniqlashga yordam beradi. Ushbu maqolada biz tuz gidrolizi bilan bog'liq bir nechta misol muammolar va ularning yechimlarini muhokama qilamiz.
Tuz gidrolizining asosiy tushunchalari
Tuz gidrolizi tuz suvda parchalanib, uning ionlari suv molekulalari bilan reaksiyaga kirishib, kislota yoki asos hosil qilganda sodir bo'ladi. Hamma tuzlar ham suvda gidrolizlanmaydi; ba'zilari neytral, ya'ni ular eritmaning pH qiymatini o'zgartirmaydi. Biroq, ba'zi tuzlar tuzni hosil qilgan kislota va asos manbaiga qarab kislotali yoki asosli eritmalar hosil qilishi mumkin.
Ushbu mexanizmni tushunish uchun quyidagilarni bilish muhimdir:
– Kuchli kislotalar va kuchli asoslarning (masalan, NaCl) tuzlari odatda gidrolizga uchramaydi va eritma neytral bo'lib qoladi.
– Kuchsiz kislotalar va kuchli asoslarning (masalan, CH3COONa) tuzlari odatda asosli eritmalar hosil qiladi.
– Kuchli kislotalar va kuchsiz asoslarning (masalan, NH4Cl) tuzlari odatda kislotali eritmalar hosil qiladi.
– Kuchsiz kislotalar va kuchsiz asoslarning tuzlari suv bilan reaksiyaga kirishib, kislota va asosning nisbiy kuchiga qarab yakuniy pH ni aniqlashi mumkin.
Namunaviy savollar va muhokama
1-savol: Kaliy asetatning (CH3COOK) gidrolizi
Savol:
Kaliy asetat (CH3COOK) eritmasi kislotali, ishqoriymi yoki neytralmi? Hosil bo'ladigan gidroliz reaksiyasini yozing va eritmaning pH qiymatini aniqlang.
Munozara:
Kaliy asetat (CH3COOK) kuchsiz kislota (sirka kislotasi, CH3COOH) va kuchli asos (kaliy gidroksid, KOH) ning tuzidir. Bundan xulosa qilishimiz mumkinki, CH3COOK eritmasi, ehtimol, asosli, chunki asetat ioni (CH3COO⁻) suvda gidrolizlanishi mumkin.
Reaksiya quyidagicha:
\[ CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^- \]
Asetat ionlari (CH3COO⁻) suvdan (H2O) protonlarni (H⁺) qabul qilib, sirka kislotasi (CH3COOH) va gidroksid ionlarini (OH⁻) hosil qiladi. Eritmada gidroksid ionlarining (OH⁻) mavjudligi uni asosli qiladi.
pH ni aniqlash uchun bizga OH⁻ ionlarining konsentratsiyasi kerak. Masalan, bizda 0,1 M CH3COOK eritmasi mavjud va sirka kislotasining (Ka) ionlanish konstantasi 1,8 × 10⁻⁵ ga teng.
Qo'yilgan qadamlar:
1. CH3COO⁻ ioni uchun asos doimiysi (Kb) dan foydalanish:
\[ K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{10^{-14}}{1,8 \times 10^{-5}} = 5,56 \times 10^{-10} \]
2. Eritmada CH3COO⁻ ionlarini ajrating:
\[ K_b = \frac{[CH_3COOH][OH^-]}{[CH_3COO^-]} \]
Dissotsiatsiya darajasi 'x' bo'lsin:
\[ 5,56 \times 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
Maxrajdagi kichik \(x\) ni e'tiborsiz qoldirib, biz soddalashtirishimiz mumkin:
\[x^2 \taxminan 5,56 \times 10^{-11} \Rightarrow x = \sqrt{5,56 \times 10^{-11}} = 7,45 \times 10^{-6} \]
OH⁻ konsentratsiyasi:
\[ [OH^-] = 7,45 \marta 10^{-6} \]
eritmaning pOH qiymati:
\[ pOH = -\log [OH^-] = -\log (7,45 marta 10^{-6}) \taxminan 5,13 \]
pH va pOH o'rtasidagi bog'liqlikdan foydalanib:
\[ pH = 14 - pOH = 14 - 5,13 = 8,87 \]
Demak, CH3COOK eritmasi asosli bo'lib, pH qiymati taxminan 8,87 ga teng.
2-savol: Ammoniy xloridning (NH4Cl) gidrolizi
Savol:
Ammoniy xlorid (NH4Cl) eritmasi kislotali, ishqoriymi yoki neytralmi? Hosil bo'lgan gidroliz reaksiyasini yozing va eritmaning pH qiymatini aniqlang.
Munozara:
Ammoniy xlorid (NH4Cl) kuchli kislota (HCl) va kuchsiz asos (NH3) ning tuzidir. Bundan xulosa qilishimiz mumkinki, eritma kislotali, chunki ammoniy ioni (NH4⁺) suvda gidrolizlanishi mumkin.
Reaksiya quyidagicha:
\[ NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 + H_3O^+ \]
Ammoniy ionlari (NH4⁺) ammiak (NH3) va gidroniy ionlarini (H3O⁺) hosil qilish uchun protonlarni (H⁺) suv molekulalariga (H2O) beradi. Bu eritmada gidroniy ionlarining (H3O⁺) mavjudligi eritmaning kislotali bo'lishiga olib keladi.
Masalan, bizda 0,1 M NH4Cl eritmasi mavjud. NH3 uchun asos ionlanish konstantasi (Kb) 1,8 × 10⁻⁵ ga teng.
Qo'yilgan qadamlar:
1. NH4⁺ ioni uchun kislota konstantasidan (Ka) foydalanish:
\[ K_a = \frac{K_w}{K_b} = \frac{10^{-14}}{1,8 \times 10^{-5}} = 5,56 \times 10^{-10} \]
2. Eritmada NH4⁺ ionlarini ajrating:
\[ K_a = \frac{[NH_3][H_3O^+]}{[NH_4^+]} \]
Dissotsiatsiya darajasi 'x' bo'lsin:
\[ 5,56 \times 10^{-10} = \frac{x^2}{0,1-x} \]
Maxrajdagi kichik \(x\) ni e'tiborsiz qoldirib, biz soddalashtirishimiz mumkin:
\[x^2 \taxminan 5,56 \times 10^{-11} \Rightarrow x = \sqrt{5,56 \times 10^{-11}} = 7,45 \times 10^{-6} \]
H3O⁺ konsentratsiyasi:
\[[H_3O^+] = 7,45 \marta 10^{-6} \]
eritmaning pH qiymati:
pH = -\log [H_3O^+] = -\log (7,45 marta 10^{-6}) \taxminan 5,13 \]
Shunday qilib, NH4Cl eritmasi kislotali bo'lib, pH qiymati taxminan 5,13 ga teng.
Yuqoridagi ikkala misolda ham gidroliz turini aniqlash eritmaning tabiatini aniqlashga qanday yordam berishini ko'ramiz. Ionlanish muvozanat konstantasini (Ka yoki Kb) va bir nechta oddiy taxminlarni qo'llash orqali biz bu muammolarni juda oson hal qilishimiz mumkin.
Tuz gidrolizi muammolarining ushbu muhokamasi nafaqat matematik hisob-kitoblarda analitik ko'nikmalarni rivojlantiradi, balki eritma kimyosining asosiy tushunchalarini tushunishni ham chuqurlashtiradi. Turli kelib chiqishli ionlarning suv molekulalariga protonlar yoki akseptorlarni qanday qo'shishini va bu eritmaning pH qiymatiga qanday ta'sir qilishini tushunish kimyo bo'yicha ko'plab ilg'or mavzularni o'zlashtirish uchun juda muhimdir.
