15.11: Tuz Çözeltilerinin pH'sını Belirleme
Bir tuz çözeltisinin pH'sı, bileşen anyonları ve katyonları tarafından belirlenir. Nötr pH anyonlar ve hidronyum iyon üreten katyonlar içeren tuzlar, pH değeri 7'nin altında olan bir çözelti oluşturur. Örneğin, amonyum nitrat (NH4NO3) çözelti, NO3− iyonları su ile reaksiyona girmezken NH4+ iyonları asidik çözelti ile sonuçlanan hidronyum iyonlarını üretir. Buna karşılık, pH nötr katyonlar ve hidroksit iyonu üreten anyonlar içeren tuzlar, pH'ı 7'den büyük olan bir çözelti oluşturur. Örneğin, sodyum florür (NaF) çözeltisinde, Na+ nötr pH’lıdır, ancak F- hidroksit iyonları üretir ve bazik çözelti oluşturur. Güçlü bir asit veya bazın karşı iyonları nötr pH’lıdır ve bu tür karşı iyonlar tarafından oluşturulan tuzlar, pH'ı 7'ye eşit olan nötr bir çözelti oluşturur. Örneğin, KBr'de K+ katyonu etkisizdir ve pH'yı etkilemeyecektir. Bromür iyonu, kuvvetli bir asidin eşlenik tabanıdır ve bu nedenle ihmal edilebilir baz kuvvetine sahiptir (kayda değer bir baz iyonizasyonu yoktur). Çözelti nötrdür.
Bazı tuzlar hem asidik bir katyon hem de bazik bir anyon içerir. Bir çözeltinin genel asitliği veya bazlığı, Ka ve Kb kullanılarak karşılaştırılabilen katyon ve anyonun nispi kuvveti ile belirlenir. Örneğin, NH4'de NH4+ iyonu asidiktir ve F− iyonu baziktir (zayıf asit HF'nin eşlenik bazı). İki iyonlaşma sabitinin karşılaştırılması: NH4+’un Ka’sı 5,6 × 10−10’dur ve F−’nin Kb’si 1,6 × 10−11’dir, bu yüzden çözelti asidiktir çünkü Ka > Kb.
Asidik Tuz Çözeltisinin pH'sını Hesaplama
Anilin, boya üretiminde kullanılan bir amindir. Anilin, zayıf baz anilin ve hidroklorik asidin reaksiyonu ile hazırlanan bir tuz olan anilinyum klorür, [C6H5NH3+]Cl olarak izole edilmiştir. 0,233 M anilinyum klorür çözeltisinin pH'ı nedir?
Anilinyum iyonu için Ka, anilin olan onun eşlenik bazı için Kb’den türetilir:
Sağlanan bilgiler kullanarak, bu sistem için bir ICE tablosu hazırlanır:
|C6H5NH3+ (aq)||H3O+ (aq)||C6H5NH2(aq)|
|Başlangıç Konsantrasyonu (M)||0,233||~0||0|
|Değişim (M)||−x||+x||+x|
|Denge Konsantrasyonu (M)||0,233 − x||x||x|
Bu denge konsantrasyon terimlerinin Ka ifadesine yerleştirilmesi şunu verir
x << 0,233 varsayarsak, denklem basitleşir ve x: çözülür;
ICE tablosu, hidronyum iyon molaritesi olarak x’i tanımlar ve böylece pH şu şekilde hesaplanır
[Al(H2O)6]3+ Hidrolizi
Hidratlanmış alüminyum iyonunu [Al(H2O)6]3+ çözeltisine vermek için tamamen çözünen 0,10 M alüminyum klorür çözeltisinin pH'sını hesaplayın.
Reaksiyon ve Ka için denklem:
Sağlanan bilgilere sahip bir ICE tablosu
|Al(H2O)6+3(aq)||H3O+(aq)||Al(H2O)5(OH)+2(aq)|
|Başlangıç Konsantrasyonu (M)||0,10||~0||0|
|Değişim (M)||−x||+x||+x|
|Denge Konsantrasyonu (M)||0,10 − x||x||x|
Denge konsantrasyonlarının ifadelerini iyonizasyon sabiti için denkleme yerleştirmek şunu verir:
x << 0,10 varsaymak ve basitleştirilmiş denklemi çözmek şunu sağlar:
ICE tablosu, x em>’i hidronyum iyon konsantrasyonuna eşit olarak tanımlar ve bu yüzden pH, 2,92 olarak hesaplanır ve çözelti asidiktir.
Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 14.4: Hydrolysis of Salts.