14. Tuz Çözeltilerinin pH Hesaplanması ( Prof. Dr. Mustafa DEMİR )

AMFİPROTİK TUZ ÇÖZELTİLERİNİN PH LARININ HESAPLANMASI

Hem asidik hem de bazik özellik gösteren tuzlara amfiprotik(amfoterik) tuzlar denir. Bu tür tuzlar çok değerlikli asit ve tuzların nötürleştirilmeleri sırasında oluşur.

Örneğin H A asidi NaOH ile nötürleştirilirse; 2 H A+NaOH→NaHA+H A 2 2 – Oluşan HA iyonu; () − 2− 1 HA +H O ⇔A +H O 2 3 ( ) − − 2 HA +H O ⇔H A +OH 2 2 gereğince asit veya baz oluşabilir.Benzer şekilde;

Benzer şekilde; () − − + 3 HCO +H O ⇔CO +H O 3 2 3 3 ( ) − 4 HCO +H O ⇔H CO +OH 3 2 2 3 () − + 2− 5 H PO +H O ⇔H O +HPO 2 4 2 3 4 ( ) − − 6 H PO 4 +H O ⇔H PO +OH 2 2 3 4 ( ) 2− + 3− 7 HPO +H O ⇔H O +PO 4 2 3 4 () 2− − − 8 HPO +H O ⇔OH +H PO 4 2 2 4 oluştura bilir.

Görüldüğü gibi bunlardan birine göre ortamda ,diğerlerine göre OH- bulunacaktır. Bu durumda çözelti hangi özelliği gösterecektir? zBurada belirleyici olan her birinin denge sabiti değerleridir.

Örnek H A ⇔H + +HA − K 2 a 1 HA − ⇔H + +A 2− K a 2 + 2− [ ][ ] H O A HA − +H 2 O ⇔A 2− +H 3 O+ K a 2 = 3 − [ ] HA − − − [ ][ ] K H A OH HA +H 2 O ⇔H 2 A +OH K b 2 = 2 = SU − Ka [ ] 1 K b 2 〉K a 2 →bazik HA K a 2 〉K b 2 →asidik

Amfoterik bir tuz çözeltisinin PH sını hesaplamak için sistematik yaklaşım uygundur.

HA − +H O ⇔A 2− +H O+ 2 3 HA − +H O ⇔H A +OH − 2 2 2 H O ⇔H O+ +OH − 2 3 + − [ ][ ] H O A K a 2 = 3 ( 1) − [ ] HA − K [ ][ ] H A OH K b2 = su = 2 ( 2) K a 1 − [ ] HA M.DEMİR(ADU-AYDIN) 14-AMFİPROTİK TUZLARIN PH 8 HESAPLAMALARI

+ − −14 [ ][ ] H OH =1.0 ×10 − 2− [ ] [ ] [ ] kütle → C = HA + H A + A N aHA 2 + + − 2− − [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] yük → Na + H 3 O = HA +2 A + OH (3) C N a+ =C N aAH olduğundan + − 2− − [ ] [ ] [ ] [ ] C N aHA + H O = HA +2 A + OH (4) 3 + − [ ][ ] K SU = H OH (5)

Bilinmeyenler: – 2- – z[HA ], [H A], [A ], [H O], [OH ] denklem 2 3 sayısı 5 tir. zAncak uzun ve zahmetli bir yoldur.Yöntem ; yaklaştırma yapılabilir.

Çözüm: Yük denkliği eşitliğinden ,kütle denkliği eşitliğini ;yani denklem 4 den ,denklem 3 ü çıkaralım; + − 2− − [ ] [ ] [ ] [ ] C + H O = HA +2 A + OH N aHA 3 − 2− [ ] [ ] [ ] C = H A + HA + A N aHA 2 2− − [ ] [ ] [ ] [ ] H 3 O = A + OH − H 2 A (6)

2 nolu eşitlikten [H A] çekelim; 2 K SU − [ ] HA − + − − [ ] K HA K [ ][ ][ ] H OH HA 1 [ ] b 2 a 1 H A = = = × 2 [ − ] [ − ] K [ − ] OH OH a 1 OH . + − [ ][ ] H O HA [ ] 3 H A = 2 Ka 1

1 nolu denklemden [A2-] çekelim; − [ ] Ka HA 2− 2 [ ] A = [ + ] H O 3 bu değerleri ve Ksu yu 6 nolu denklemde yerine koyalım. + 2− − [ ] [ ] [ ] [ ] H O = A + OH − H A 3 2 − + − [ ] [ ][ ] Ka HA K H O HA [ + ] 2 SU 3 H O = + − 3 [ + ] [ + ] Ka H 3 O H 3 O 1

+ − [ ][ ] H O HA + 2 − 3 [ ] = [ ]+ − H O Ka HA Ksu 3 2 Ka 1 ⎛ − ⎞ [ ] HA + 2 ⎜ ⎟ − [ ] + [ ] H O 1 =Ka HA +Ksu 3 ⎜ Ka ⎟ 2 ⎝ 1 ⎠ − [ ]+ Ka HA Ksu [ + ]= 2 H O 3 − [ ] HA 1+ Ka 1

− [ ] Ka HA +Ksu [ + ] 2 H O = 3 − [ ] HA 1+ Ka 1

Varsayım: C − − [ ] [ ] N aHA HA HA i) 〉〉 1⇒1+ ≅ Ka Ka Ka 1 1 1 i i) Ka 2 ⋅C N aHA 〉〉K SU ⇒Ka 2 ⋅CN aHA +K SU ≅Ka 2 ⋅CN aHA bu durumda;

− [ ] Ka HA [ + ] 2 H O = 3 − [ ] HA Ka 1 [ + ] H O = Ka ⋅Ka 3 2 1

☺Örnek z0,10 M NaHCO3 çözeltisinin PH ı nedir? (Ka1=4,45×10-7 , Ka2 = 4,69×10-11)

Çözüm: Hatırlarsak Ka ⋅C +K [ + ] 2 N aHA SU H O = 3 − [ ] HA 1+ Ka 1 eşitliğinin basitleştirilmişşekli; [ + ] H O = Ka ⋅Ka idi 3 1 2

Burada Varsayım: − − [ ] [ ] HA HA 1+ ≅ −−> ? Ka Ka 1 1 Ka C +K ≅Ka C −−> ? 2 N aHA SU 2 N aHA

Kontrol: [NaHCO3 ] 0,1 i ) 1+ =1+ −7 =1+224719 ≅224719 Ka 4,45 ×10 1 ii ) 4,69 ×10−11 ×0,1=4,69 ×10−12 〉〉1.0 ×10−14

Sonuç: [ + ] −7 −11 −19 H 3 O = Ka 1 ⋅Ka 2 = 4,69 ×10 ⋅4,69 ×10 =4,56 ×10 [ ] −19 H 3 O =4,56 ×10 ⇒PH =8,34

Soru: z1.0×10-3 M Na HPO çözeltisinin PH ı 2 4 nedir? z(Ka1=7,11×10-3;Ka2=6,32×10-8 zKa3=4,5×10-13)

2− − − HPO +H O ⇔ H PO +OH 4 2 2 4 − [ ] [ − ] H PO OH 2 4 Ksu Kb = = 2 [ 2− ] Ka 2 HPO 4 2− 3− HPO +H O ⇔PO +H O 4 2 4 3 [ 3− ] [ + ] PO H O 4 3 Ka = 3 [ 2− ] HPO 4

Çözüm: [ + ] H O = Ka ⋅Ka 3 2 3 kullanılabilir mi ?

Varsayım kontrolü: [ 2−] 1.0 ×10−3 HPO 4 = =15822 〉〉1 Ka 6,32 ×10−8 [ 2−] [ 2−] HPO HPO 1+ 4 ≅ 4 Ka Ka 1 2 Ka 3 ⋅CHPO4 2 − +Ksu =4,5 ×10−13 ×1.0 ×10−3 +1.0 ×10−14 −16 −14 =4,5 ×10 〈1.0 ×10 ⇒ geçerli değil.

O halde uygun çözüm gerekli. Ka ⋅C +Ksu 3 N a2 HPO4 [ + ]= H O 3 [Na HPO ] 1+ 2 4 Ka 2 [ + ] (4,5 ×10−13 )(1.0 ×10−3 )+1.0 ×10−14 H O = 3 −3 1.0 ×10 1+ 6,32 ×10−8

4,5 ×10−16 +1.0 ×10−14 [H 3 O+] = −3 1.0 ×10 6,32 ×10−8 1,045 ×10−14 = = 6,6 ×10−19 ⇒ 15822 [ + ] −10 H 3 O =8,12×10 ⇒ PH =9,09 dur .

Doğrudan çözülseydi: [ + ] H O = Ka ⋅Ka 3 2 3 ( −8 )( −13 ) −20 = 6,32 ×10 4,5×10 = 2,84×10 [ + ] −10 H 3 O =1,68 ×10 ⇒PH =9,77 9,09 100 = ⇒%107 %7 hata kabul edilemez. 9,77 ×

Soru: z0,01 M NaH PO çözeltisinin PH ı 2 4 nedir? z(Ka1=7,11×10-3, Ka2 = 6,38×10-8 , zKa3 = 4,5×10-13)

Çözüm: − H PO +H O ⇔H PO +OH − 2 4 2 3 4 + − [ ][ ] H O OH Ksu Kb = 3 = 1 − Ka [ ] 1 H PO 2 4 + 2− 2− [ ][ ] − + H O HPO H PO 4 +H O ⇔H O +HPO 3 4 2 2 3 4 Ka = 2 [ − ] H PO 2 4 [ + ] H O = Ka ⋅Ka kullanabilirmiyiz ? 3 1 2

Varsayım kontrolü: [ − ] Ka ⋅H PO 4 +Ksu [ + ] 2 2 H O = 3 [ − ] H PO 4 2 1+ Ka 1 0.01 −3 =1,46 ⇒1+1,46 ≠1 7,11×10 ( −8 )( ) −10 −14 6,38 ×10 0.01 =6,38 ×10 〉〉1.0 ×10 o halde basit şekil kullanılamaz.

Kısmen basitleştirilerek kullanılabilir.Yani; [ − ] Ka H PO 2 2 4 [ + ] H O = 3 [ − ] H PO 2 4 1+ Ka 1 ( −8 )( ) −10 −10 6,32 ×10 0.01 6,32 ×10 6,32 ×10 −10 = = = = 2,626 ×10 0.01 1+1,406 2,406 1+ (7,11×10−3 ) [ + ] −5 H 3 O =1,61×10 ⇒ PH =4,79

Skoog: s . 399

Amfiprotik tuz çözeltilerinin pH hesaplamaları

Ödev: Amfiprotik türler zSkoog Bölüm 15: z3,4,5,7,8,9,10,11,12,16,17,18,20,21,28 M.DEMİR(ADU-AYDIN) 14-AMFİPROTİK TUZLARIN PH 48 HESAPLAMALARI

Kaynak: http://web.adu.edu.tr/user/mdemir/

Facebook Yorumları

Bir Cevap Yazın