Jony, które pochodzą z dysocjacji soli, mogą w roztworach wodnych wchodzić w reakcje z cząsteczkami wody, co prowadzi do pojawienia się w roztworze jonów oksoniowych lub wodorotlenkowych.

bg‑gold

Podział soli ze względu na odczyn roztworu

Reakcja hydrolizy następuje natychmiast po reakcji dysocjacji elektrolitycznejdysocjacja elektrolitycznadysocjacji elektrolitycznej soli. Jej konsekwencją jest odczyn wodnych roztworów soli. Ze względu na odczyn wodnego roztworu, wyróżniamy następujące sole:

RVzkWfPVnl0MO1
Mapa myśli zawierająca podział soli ze względu na odczyn wodnego roztworu. Lista elementów:
  • Nazwa kategorii: SOLE
    • Elementy należące do kategorii SOLE
    • Nazwa kategorii: o odczynie obojętnym
      • Elementy należące do kategorii o odczynie obojętnym
      • Nazwa kategorii: słabego kwasu [br]i słabej zasady
      • Nazwa kategorii: mocnego kwasu [br]i mocnej zasady
      • Koniec elementów należących do kategorii o odczynie obojętnym
    • Nazwa kategorii: o odczynie zasadowym
      • Elementy należące do kategorii o odczynie zasadowym
      • Nazwa kategorii: słabego kwasu [br]i mocnej zasady
      • Koniec elementów należących do kategorii o odczynie zasadowym
    • Nazwa kategorii: o odczynie kwasowym
      • Elementy należące do kategorii o odczynie kwasowym
      • Nazwa kategorii: mocnego kwasu [br]i słabej zasady
      • Koniec elementów należących do kategorii o odczynie kwasowym
      Koniec elementów należących do kategorii SOLE
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Sole słabych kwasów i mocnych zasad

Składają się z anionu słabego kwasu i kationu metalu.

CH3COONadysocjacjaCH3COO-+Na+
CH3COO-+H2OhydrolizaCH3COOH+OH-

Odczyn roztworu takiej soli jest zasadowy. Jest to anionowy typ hydrolizy.

Sole mocnych kwasów i słabych zasad

Do tej grupy związków należą np. sole amonowe związków nieorganicznych i organicznych czy sole wodorotlenków słabych i mocnych kwasów.

NH4CldysocjacjaNH4++Cl-
NH4++H2OhydrolizaNH3+H3O+

Odczyn wodnych roztworów tych soli jest kwasowy. Jest to kationowy typ hydrolizy.

Sole słabych kwasów i słabych zasad
CH3COONH4dysocjacjaNH4++CH3COO-
CH3COO-+H2OhydrolizaCH3COOH+OH-
NH4++2 H2OhydrolizaNH3·H2O+H3O+

Odczyn roztworów tych soli jest zależny od stałych dysocjacji i zazwyczaj zbliżony do odczynu obojętnego. Sole te ulegają katinowo‑anionowej hydrolizie.

Zwróć uwagę, że w harmonii nie znajdują się sole mocnych kwasów i zasad. Sole te są w wodzie całkowicie zdysocjowane na jony i nie ulegają reakcjom hydrolizy.

bg‑gold

Jak obliczyć pH roztworu soli?

Z poprzedniej części już wiesz, jak można przewidzieć odczyn wodnego roztworu soli. W przypadku, gdy chcesz obliczyć pH roztworu soli, musisz się zapoznać z następującymi pojęciami:

  • stopień hydrolizy – określa, jaka część danego jonu uległa procesowi hydrolizy w roztworze:

    βh=CC0
    • C0 – stężenie wyjściowe (liczba moli) jonu w roztworze, powstałe w wyniku dysocjacji soli;

    • C – stężenie (liczba moli) zhydrolizowanej części jonu (równe stężeniu lub liczbie moli jonów oksoniowych lub wodorotlenkowych powstających w danej reakcji hydrolizy),

  • iloczyn jonowy wody – iloczyn stężeń jonów oksoniowych (H3O+) oraz wodorotlenkowych (OH);

    KH2O=H3O+·OH-=10-14

    W wodzie wynosi 10-14 w temperaturze 25°C.

  • stała hydrolizy Kh – stosunek iloczynu jonowego wody, do stałej dysocjacji słabego kwasu lub słabej zasady:

Kh=KH2OK
  • pH – ujemny logarytm ze stężenia jonów oksoniowych:

pH=-logH3O+
pH+pOH=14
Przykład 1

Oblicz wartość stałej hydrolizy i stopnia hydrolizy anionu mrówczanowego oraz pH roztworu mrówczanu sodu o stężeniu 0,01 moldm3. Stała dysocjacji kwasowej kwasu mrówkowego wynosi 1,8·10-4. Wyniki podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

1
Krok 1. Zapisz równanie dysocjacji soli.
HCOONaHCOO-+Na+

Mrówczan sodu jest solą mocnej zasady – NaOH oraz słabego kwasu HCOOH – a więc ulega hydrolizie ulega tylko anion mrówczanowy. Jest to zatem hydroliza anionowa.

Zapisz równanie hydrolizy:

HCOO-+H2OHCOOH+OH-

Odczyn wodnego roztworu tej soli będzie zatem zasadowy.

Krok 2. Zapisz wyrażenie na stałą hydrolizy.

Ponieważ stężenie wody w roztworze rozcieńczonym jest praktycznie stałe, po przemnożeniu go przez stałą równowagi, uzyskamy wyrażenie na stałą hydrolizy:

Kh=HCOOH·OH-HCOO-

Wykorzystując zależności:

KH2O=H3O+·OH-=Ka·Kb=10-14
Kb=KH2OKa
oraz
Kh=KH2OKa

Powyższa stała opisuje stałą dysocjacji zasadowej, możemy przekształcić wzór:

Kh= HCOOH·OH-HCOO-=KH2OKa=Kb
Kh=1·10-141,8·10-4=5,6·10-11
Krok 3. Oblicz stopień hydrolizy soli.

Najpierw należy sprawdzić, czy możemy skorzystać z uproszczonego wzoru na stałą hydrolizy:

0,11,8·10-4=555,56

W takim wypadku (C0Ka>400) możemy skorzystać z uproszczonego wzoru na stałą hydrolizy soli:

Kh=C0·βh2
βh=KhC0=5,6·10-110,01=7,5·10-5
Krok 4. Oblicz stężenie jonów wodorotlenkowych.

Znając stopień hydrolizy anionu mrówczanowego, możemy obliczyć stężenie jonów wodorotlenkowych:

OH-=C0·βh=0,01 moldm3·7,5·10-5=7,5·10-7

Możemy teraz policzyć pOH:

pOH=-logOH-=-log7,5·10-7=6,1
Krok 5. Oblicz pH roztworu.

Korzystając z zależności pH+pOH=14, oblicz pH roztworu.

pH+pOH=14
pH=14-pOH=14-6,1=7,9
Krok 6. Zanotuj odpowiedź.

Wartość stałej hydrolizy anionu mrówczanowego wynosi 5,6·10-11, a jego stopień hydrolizy jest równy 7,5·10-5. Odczyn roztworu soli jest lekko zasadowy. pH roztworu wynosi 7,9.

Przykład 2

Oblicz pH wodnego roztworu chlorku amonu (NH4Cl) o stężeniu 0,25 moldm3. Stała dysocjacji zasadowej amoniaku wynosi 1,8·10-5. Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.

1
Krok 1. Zapisz równanie dysocjacji oraz hydrolizy.
NH4CldysocjacjaNH4++Cl-
NH4++H2OhydrolizaNH3+H3O+

Roztwór otrzymanej soli powinien być kwasowy.

Krok 2. Zapisz wyrażenie na stałą hydrolizy, oblicz stężenie jonów hydroniowych.
Kh=NH3·H3O+NH4+
NH3=H3O+
oraz
NH4+=C0-H3O+

Należy sprawdzić, czy możemy zastosować uproszczenie prawa rozcieńczeń Ostwalda:

C0K=0,251,8·10-5=13,889

W związku z tym, że 13,889>400, możemy zastosować uproszczenie.

Otrzymujemy równanie:

Kh=H3O+2C0
H3O+=Kh·C0
Kh=KH2OKb
H3O+=KH2O·C0Kb=1·10-14·0,25 moldm31,8·10-5=1,18·10-5 moldm3
Krok 3. Oblicz pH roztworu.
pH=-logH3O+=-log1,18·10-5=4,9
Krok 4. Zapisz odpowiedź.

pH otrzymanego roztworu wynosi 4,9. Roztwór ma odczyn kwasowy.

Przykład 3

Oblicz pH roztworu mrówczanu amonu o stężeniu 0,1 moldm3. Stała dysocjacji kwasowej kwasu mrówkowego wynosi 1,8·10-4, a stała dysocjacji zasadowej amoniaku jest równa 1,8·10-5. Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.

1
Krok 1. Zapisz równanie dysocjacji soli oraz równania hydrolizy.
HCOONH4HCOO-+NH4+

Mrówczan amonu jest solą amoniaku – NH3 o charakterze słabej zasady oraz kwasu mrówkowego – HCOOH, który jest słabym kwasem. W takim wypadku hydrolizie ulegają obydwa powstałe w wyniku dysocjacji jony – jest to zatem hydroliza kationowo‑anionowa:

NH3+H2ONH4++OH-
HCOO-+H2OHCOOH+OH-

Odczyn wodnego roztworu tej soli będzie zatem zbliżony do obojętnego.

Krok 2. Wyznacz wzór na stężenie jonów oksoniowych.

W przypadku soli słabych kwasów i słabych zasad o charakterze mocnych elektrolitów, gdzie stosunek molowy jonów tworzących daną sól wynosi 1:1, występuje zależność:

A-=BH+
AH=B

Zatem w tym przypadku dana zależność wygląda następująco:

HCOO-=NH4+
HCOOH=NH3

Możemy zatem podstawić odpowiednie jony we wzorze na stosunek stałej dysocjacji zasadowej do stałej dysocjacji kwasowej, otrzymując następujący wzór:

KbKa=NH3OH-NH4+NH3H3O+NH4+=OH-H3O+

Podstawiając do otrzymanego wzoru wzór na iloczyn jonowy wody:

Kw=OH-·H3O+

otrzymujemy:

KbKa=Kw[H3O+]2

Teraz można wyprowadzić wzór na stężenie jonów oksoniowych w roztworze:

[H3O+]2=Kw·KaKb
[H3O+]=Kw·KaKb
Krok 3. Oblicz stężenie jonów oksoniowych.

Podstawiamy dane do wzoru:

[H3O+]=1·10-14·1,8·10-41,8·10-5=3,2·10-7
Krok 4. Oblicz pH roztworu.
pH=-log[H3O+]=-log[3,2·10-7]=6,5
Krok 5. Zanotuj odpowiedź.

pH roztworu wynosi 6,5.

Przy obliczaniu pH roztworów soli, musisz zwrócić uwagę na typ soli, na podstawie którego możesz przewidzieć, jaki będzie odczyn jej wodnego roztworu. Na początku najlepiej napisać równanie dysocjacji, a następnie równanie hydrolizy.

Polecenie 1

Zapoznaj się z poniższym materiałem, w którym omówione zostały krok po kroku sposoby na obliczanie pH roztworów soli, również tych zawierających w sobie jony pochodzące od słabych elektrolitów. Następnie zweryfikuj swoją wiedzę, rozwiązując dołączone ćwiczenia.

R1QErFmF2MljO1
Film wyjaśniający schemat obliczania pH roztworu soli.
R31sle9PHJGUt1
Film opisujący sposób na obliczanie pH roztworu soli posiadającej jony pochodzące od słabych elektrolitów.
Ćwiczenie 1

Uzupełnij poniższe informacje dotyczące wodnych roztworów dwóch soli – chlorku litu (LiCl) i etanianu (octanu) amonu (CH3COONH4).

RVodBuafKCPwP
Chlorek litu to sól, która pochodzi od słabej zasady i słabego kwasusłabej zasady i mocnego kwasumocnej zasady i mocnego kwasu. Odczyn wodnego roztworu chlorku litu jest kwasowyobojętnyzasadowy, a jego pH zależynie zależy od początkowego stężenia roztworu. pH wodnego roztworu chlorku litu o stężeniu molowym jeden przecinek zero, razy, dziesięć indeks górny, minus, cztery, koniec indeksu górnego, początek ułamka, mol, mianownik, dm indeks górny, trzy, koniec indeksu górnego, koniec ułamka wynosi 4710.

Etanian (octan) amonu to sól, która pochodzi od słabej zasady i słabego kwasusłabej zasady i mocnego kwasumocnej zasady i mocnego kwasu. Odczyn wodnego roztworu etanianu amonu jest kwasowyobojętnyzasadowy, a jego pH zależynie zależy od początkowego stężenia roztworu. Stężenie kationów oksoniowych w wodnym roztworze etanianu amonu można obliczyć korzystając ze wzoru nawias kwadratowy H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, O indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, zamknięcie nawiasu kwadratowego, równa się, pierwiastek kwadratowy z początek ułamka, K indeks dolny, w, koniec indeksu dolnego, K indeks dolny, a, koniec indeksu dolnego, mianownik, C indeks dolny, zero, koniec indeksu dolnego, koniec ułamkanawias kwadratowy H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, O indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, zamknięcie nawiasu kwadratowego, równa się, pierwiastek kwadratowy z początek ułamka, K indeks dolny, w, koniec indeksu dolnego, K indeks dolny, a, koniec indeksu dolnego, mianownik, K indeks dolny, b, koniec indeksu dolnego, koniec ułamkanawias kwadratowy H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, O indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, zamknięcie nawiasu kwadratowego, równa się, pierwiastek kwadratowy z początek ułamka, K indeks dolny, w, koniec indeksu dolnego, C indeks dolny, zero, koniec indeksu dolnego, mianownik, K indeks dolny, b, koniec indeksu dolnego, koniec ułamka. pH wodnego roztworu etanianu amonu o stężeniu molowym jeden przecinek zero, razy, dziesięć indeks górny, minus, trzy, koniec indeksu górnego, początek ułamka, mol, mianownik, dm indeks górny, trzy, koniec indeksu górnego, koniec ułamka wynosi 4710.
1
Ćwiczenie 2

W wodnym roztworze soli słabej zasady i mocnego kwasu, iloczyn jonowy wody Kw w temperaturze 25°C można przedstawić jako iloczyn wartości stałej dysocjacji słabej zasady Kb, od której wywodzi się analizowana sól oraz wartości tzw. stałej hydrolizy sprzężonego z tą zasadą kwasu Brønsteda Kah.

Kw=Kb·Kah=1,0·10-14

t=25°C

Korzystając z powyższej informacji, oblicz pH wodnego roztworu bromku amonu o stężeniu molowym 3,0·10-4 moldm3, przygotowanego w temperaturze 25°C. Stała dysocjacji dla amoniaku wynosi w tej temperaturze 1,8·10-5. Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.

R10KzTVx7Hp6Y
Obliczenia: (Uzupełnij) Odpowiedź: (Uzupełnij).
R1TrIP8O7QTXj
(Uzupełnij).
1
Ćwiczenie 3

W wodnym roztworze soli mocnej zasady i słabego kwasu, iloczyn jonowy wody Kw w temperaturze 25°C można przedstawić jako iloczyn wartości stałej dysocjacji słabego kwasu Ka, od którego wywodzi się analizowana sól oraz wartości tzw. stałej hydrolizy, sprzężonej z tym kwasem zasady Brønsteda Kbh.

Kw=Ka·Kbh=1,0·10-14

t=25°C

Korzystając z powyższej informacji, oblicz pH wodnego roztworu fluorku wapnia o stężeniu molowym 1,0·10-4 moldm3, przygotowanego w temperaturze 25°C. Stała dysocjacji dla kwasu fluorowodorowego wynosi w tych warunkach 6,3·10-4. Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.

RvfXFYyJl1Q7j
Obliczenia: (Uzupełnij) Odpowiedź: (Uzupełnij).
R1Z1zoj4Canqw
(Uzupełnij).
bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
dysocjacja elektrolityczna
dysocjacja elektrolityczna

samorzutny proces rozpadu cząsteczek elektrolitów (kwasów, zasad, soli) w roztworach na dodatnio i ujemnie naładowane cząstki, tj. jony