حل سؤال هیدرولیز نمک؛ تشخیص اسیدی یا بازی بودن محلول
حل سؤال هیدرولیز نمک با تشخیص منشأ یون‌ها آغاز می‌شود: نمکِ اسید ضعیف و باز قوی محلولی بازی، نمکِ اسید قوی و باز ضعیف محلولی اسیدی و نمکِ حاصل از هر دو ماده قوی تقریباً خنثی می‌سازد. سپس فقط یونِ مزدوجِ ماده ضعیف را در رابطه تعادل وارد کنید.
حل سؤال هیدرولیز نمک؛ از کجا شروع کنیم؟
هیدرولیز واکنش یون نمک با آب است. یونِ حاصل از اسید ضعیف، مانند CH₃COO⁻، با آب واکنش می‌دهد و OH⁻ می‌سازد؛ یونِ حاصل از باز ضعیف، مانند NH₄⁺، با آب واکنش می‌دهد و H₃O⁺ تولید می‌کند. یون‌های Cl⁻ و Na⁺ که از اسید و باز قوی آمده‌اند، در سطح معمول سؤال هیدرولیز نمی‌شوند. دام اصلی این است که دانش‌آموز همه یون‌ها را هیدرولیزشونده فرض کند یا به‌جای ثابت یونِ مزدوج، ثابت ماده اصلی را به‌کار ببرد.
روش گام‌به‌گام
- فرمول نمک را به یون‌های سازنده تفکیک کنید و منشأ هر یون را مشخص کنید.
- اگر کاتیون از باز ضعیف آمده باشد، واکنش اسیدی آن را بنویسید: NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺.
- اگر آنیون از اسید ضعیف آمده باشد، واکنش بازی آن را بنویسید: CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻.
- برای یون مزدوج، ثابت مناسب را از رابطه KₐK_b=K_w به‌دست آورید؛ مثلاً برای CH₃COO⁻، مقدار K_b برابر K_w/Kₐ اسید است.
- اگر غلظت نمک C و ثابت هیدرولیز K کوچک باشد، برای یون تولیدشده از تقریب x=√(KC) استفاده کنید و در پایان pH یا pOH را حساب کنید.
- پیش از انتخاب گزینه، اسیدی یا بازی بودن نتیجه را با نوع یون کنترل کنید؛ تولید H₃O⁺ باید pH کمتر از ۷ و تولید OH⁻ باید pH بیشتر از ۷ بدهد.
برای محلول ۰٫۱۰ مولار NH₄Cl، داده‌ٔ K_b آمونیاک برابر ۱٫۸×۱۰⁻⁵ و K_w برابر ۱٫۰×۱۰⁻¹⁴ است. یون Cl⁻ هیدرولیز نمی‌شود، اما NH₄⁺ اسید مزدوج NH₃ است؛ بنابراین K_a(NH₄⁺)=K_w/K_b=5٫۶×۱۰⁻¹⁰. اگر x غلظت H₃O⁺ باشد، x≈√(K_aC)=√(5٫۶×۱۰⁻¹¹)=۷٫۵×۱۰⁻⁶ مولار. پس pH≈۵٫۱۳ و محلول اسیدی است.
چطور این مبحث را مرور کنیم؟
کنترل نهایی را در سه لایه انجام دهید: نخست منشأ یون، سپس نوع ثابت تعادل، و در پایان علامت pH. در NH₄Cl باید K_a یون NH₄⁺ استفاده شود، نه K_b آمونیاک. در CH₃COONa باید K_b یون استات استفاده شود، نه K_a اسید استیک. در NaCl هیچ‌کدام از یون‌ها در این مدل هیدرولیز نمی‌شوند و محلول تقریباً خنثی است.
اشتباه رایج این است که چون نمک از یک اسید و یک باز ساخته شده، محلول را حتماً خنثی بدانیم. خنثی بودن فقط برای ترکیب اسید قوی و باز قوی نتیجه می‌دهد؛ در NH₄Cl، قدرت اسیدی NH₄⁺ تعیین‌کننده است و در CH₃COONa، بازی‌بودن CH₃COO⁻. اشتباه دوم، حذف رابطه K_w و استفاده مستقیم از ثابت ماده ضعیف است.
جمع‌بندی
برای حل سؤال هیدرولیز نمک، ابتدا یونِ ضعیف را پیدا کنید، سپس ثابت یون مزدوج را بسازید و فقط همان تعادل را محاسبه کنید. این ترتیب، هم نوع محلول را سریع مشخص می‌کند و هم مانع جابه‌جایی Kₐ و K_b در گزینه‌های نزدیک می‌شود.
مطالعه مطلب آموزشی مرتبط ←