VODENIRASTVORISOLI

•Kiselo-bazna reakcija vodenih rastvora soli

•Hidroliza

pH vodenih rastvora soli koje hidrolizuju

Stepen hidrolize

Stepen hidrolize

pH rastvora i stepen hidrolize vs koncentracija soli

Koncentracije jona u rastvoru soli koja hidrolizuje

Pospešivanje i suzbijanje hidrolize

•Poređenje kiselo-baznih osobina molekulskih i anjonskih baza

•Poređenje kiselo-baznih osobina molekulskih i katjonskih kiselina

1

6 ,7-11-2013

Soli u vodenom rastvoru disosuju na jone (katjone i anjone)

-u razblaženim rastvorima disocijacija soli je potpuna

Kiselo-bazne osobine vodenih rastvora soli

Kiselost (baznost) vodenog rastvora soli zavisi od kiselo-baznih

osobina njenih jona

-u razblaženim rastvorima disocijacija soli je potpuna

Joni soli u vodenom rastvoru mogu da deluju kao:

-kiseline

-baze

-ne utiču na pH

Hidroliza (ne sve soli): reakcija jona soli sa vodom pri čemu nastaje

2

Hidrolizuju soli nastale iz:

-jakih baza i slabih kiselina

-slabih baza i jakih kiselina

-slabih baza i slabih kiselina

Hidroliza (ne sve soli): reakcija jona soli sa vodom pri čemu nastaje

slaba kiselina i/ili slaba baza

1. Soli jakih baza i jakih kiselina (JB-JK)

2. Soli jakih baza i slabih kiselina (JB-SK)

3. Soli slabih baza i jakih kiselina (SB-JK)

4. Soli slabih baza i slabih kiselina (SB-SK)

•NORMALNE (neutralne) SOLI

Plan predavanja

4. Soli slabih baza i slabih kiselina (SB-SK)

•HIDROGEN (kisele) SOLI

•HIDROKSID (bazne) SOLI

3

1. SOLI JAKIH BAZA I JAKIH KISELINA (JB-JK)

NaCl Na++ Cl-

H2O

100 %

Normalne soli

jaka kiselina/jaka baza

NORMALNE (neutralne) SOLI

H2O

⇄H++ OH-

Na+i Cl-ne reaguju sa vodom

-ne remete H+-OH-ravnotežu u vodi

-ne utiču na pH

100 %

jaka kiselina/jaka baza

Neutralan

vodeni rastvor

Joni koji ne reaguju sa vodom:

Primeri soli čiji vodeni rastvor reaguje neutralno:

NaNO3, KCl, NaI, NaBr, KClO

4, KMnO4

4

Joni koji ne reaguju sa vodom:

anjoni: Cl

–, Br

–, I

–, NO3

–, ClO

3–, ClO

4–, MnO4-

katjoni: Li+, Na+, K+, Rb+, Sc+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Ag+

2.SOLI JAKIH BAZA I SLABIH KISELINA (SB-JK)

-HIDROLIZA ANJONA

Na primeru NaCH3COO

NaCH3COO

Na+ + CH3COO-

H2O

100 %

Na+je prateći jon (posmatrač), ne reaguje sa jonima vode

NaCH3COO

Na+ CH3COO

H2O

⇄OH-+ H

+

⇅

100 %

CH3COOH

Po

me

ran

je r

av

no

teže

①

②(L

e C

ha

teli

er

pri

nci

p)

Naje prateći jon (posmatrač), ne reaguje sa jonima vode

(ne utiče na promenu pH)

CH3COO-vezuje H+jone vode pri čemu nastaju molekuli slabe

kiseline CH3COOH

Zbog viška OH-jona rastvor reaguje bazno

5

CH3COO-+ H

2O

⇄OH-+ CH3COOH

Jednačina hidrolize acetatnog jona (anjona)

rast

vor

rea

gu

je b

azn

oa

njo

nsk

a b

aza

U suštini protolitička reakcija –tradicionalno se naziva hidroliza

]COO

[CH

]COOH][OH

[CH

KK

-

3

3b

h

−

==

Konstanta ravnoteže Kh-kanstanta hidrolize

Kb-bazna konstanta (po protolitičkoj teoriji)

6

GP

na

po

me

na

. Z

a o

va p

red

ava

nja

ko

rist

ila

sa

m o

be

ozn

ake

, K

bi

Kh

an

jon

ske

ba

ze.

Kb

–d

a s

e v

idi

an

alo

gij

a s

a m

ole

kuls

kim

ba

zam

a (

izra

čun

ava

nje

pH

), a

Kh

–ko

d r

ela

cije

ste

pe

n h

idro

lize

-ko

nst

an

ta

hid

roli

ze.

Isto

va

ži i

za

Ka

i K

hka

tjo

nsk

e k

ise

lin

e.

1

]][OH

[H

]][H

COO

[CH

COOH]

[CH

][H

][H

]COO

[CH

]COOH][OH

[CH

KK

-

3

3

-

3

3b

h

−+

+++

−

×=

×=

=

Kw

1/K

a

awb

hKK

KK

==

10

5-

-14

COOH)

(CH

a

w

)COO

(CH

b

)COO

(CH

h

10

65

10

1,810

K

KK

K

3

-3

-3

−×

=×

==

=,

7

CH3COO-+ H

2O

⇄OH-+ CH3COOH

Početno (mol/l) c ≈0 0

Promena (mol/l) -x +x +x

Ravnoteža (mol/l) (c –x) x x

pH u rastvoru soli JB-SK

Ravnoteža (mol/l) (c –x) x x

x –hidrolizovano

c –koncentracija anjona

]COO

[CH

]COOH][OH

[CH

K-

3

3

)COO

(CH

b

-3

−

=

8

x-cx

x-c(x)(x)

K2

)COO

(CH

b

-3

==

x = [OH- ] = [CH3COOH]

][OH

-c

][OH

K2

)COO

(CH

b

-3

−

−

=

0

cK -

][OH

K

][OH

)COO

(CH

b

)COO

(CH

b

2-

3-

3

=+

−−

(kvadratna jednačina)

2a

ac4

bb-

2−

±=

x

2

cK4

KK-

][OH

b

2 b

b

++

=−

Jedno realno rešenje, pozitivna

vrednost za [OH- ]

MOŽE DA SE POJEDNOSTAVI !!!

2a

Aproksimacija: (c –[OH- ]) = c

Za male vrednosti Kb →[OH- ] <<c

Aproksimacija moguća za % hidrolize < 5%

c

][OH

K2

)COO

(CH

b

-3

−

=c

)COO

(CH

b

3

cK

][OH

)COO

(CH

b

-3

=−

awb

KKK

=

cK

K]

[OH

COOH)

(CH

a

w 3

=−

9

cK

Klog

]log[OH

-COOH)

(CH

a

w 3

−=

−

logc

21pK

21pK

21pOH

aw

−−

=pKw = pH + pOH

Logaritmovan oblik jednačine:

22

2

logc

21pK

21pK

21pH

a

w+

+=

10

•PPR

(ako ste zaboravili, ili ne želite da pamtite gotove obrasce)

cK

][OH

)(A b

-=

−

UKRATKO. Pristupi za izračunavanje pH u vodenom rastvoru soli JB-SK :

•Primena konačnih obrazaca (ako želite da uštedite vreme):

cK

K]

[OH

(HA)

a

w=

−

logc

21pK

21pK

21pH

(HA)

aw

++

=

)(A b

11

Bez obzira na primenjen pristup neophodni parametri za izračunavanje

pH rastvora soli JB-SK su:

-količinska koncentracija anjona A-(soli)

-Kavrednost slabe kiseline HA

Stepen hidrolize (h) soli JB-SK

CH3COO-+ H

2O

⇄OH-+ CH3COOH

pocetno

-

3

ano

hidrolizov

-

3

]COO

[CH

]COO

[CH

h=

Definicija:

][OH

COOH]

[CH

]COO

[CH

3ano

hidrolizov

-

3

−=

= c]

COO

[CH

pocetno

-

3=

c

][OH

h−

=

][OH

−

(h = 0 –1)

% hidrolize = stepen hidrolize (%)100

c

][OH

100

h hidrolize

%

×=

×=

−

(% hidrolize = 0 -100 %)

12

Stepen hidrolize (h) vskonstanta hidroliza (Kh)

cK

][OH

h

=−

c

][OH

h−

=

cK

h ch

=

Kc

cKh

h=

•hzavisi od temperature i koncentracije:

manje c → veće h

•Khzavisi od temperature

manje c → veće h

veće c → manje h

Pit

an

je.

U k

om

rast

voru

je v

eći

ste

pe

nh

idro

lize

0,1

mo

l/l N

aC

H3C

OO

ili

0,0

1 m

ol/

l Na

CH

3C

OO

?

13

CN-+ H

2O ⇄

OH-+ HCN

Primer 1. Izračunati pH, procenat hidrolize i koncentraciju svih jona u 0,1 mol/l KCN.

10

(HCN)

a10

4K

−×

=

pH rastvora

cK

][OH

)(CN

b

-=

−

cK

K]

[OH

(HCN)

a

w=

−

mol/l

10

6,10,1

10

4

10

][OH

3

10

-

-14

−−

×=

×=

so 1:1 →

soli

CN

c

c-=

10

4×

pOH=2,8

pH=11,20

14

100

c

][OH

100

][CN]

[CN

hidrolize

%

pocetno

-

ano

hidrolizov

-

×=

×=

−

%6,1

100

1,0

10

6,1hidrolize

%

3

=×

×=

−

% Hidrolize

1,0

Opravdanost aproksimacije(c –[OH- ]) = c (slajd 9) ?

Koncentracija svih jona u rastvoru 0,1 mol/l KCN

12

14

w10

26

10

K]

[H−

−

+×

==

=,

[OH- ] = 1,6×10-3 mol/l

15

12

3

w10

26

10

61

10

][OHK

][H

−

−−

+×

=×

==

,,

[Na+] = 0,1 mol/l

[CN- ] = 0,1 mol/l

Uticaj koncentracije anjona na pH rastvora soli JB-SK

Ko

nst

an

ta,

ne

za

vis

i o

d k

on

cen

tra

cije

--

A)

(A b

c K

][OH

=−

[OH- ] direktno proporcionalna koncentraciji anjona (soli):

•veće c → veća [ОH- ], bazniji rastvor (veće pH)

•manje c → manja [ОH- ], manje bazan rastvor (manje pH)

[OH- ] direktno proporcionalna koncentraciji anjona (soli):

16

a) 0,1 M NaCH3COO

b)0,1 M Ca(CH3COO) 2

c)0,2 M NaCH3COO

NaCH3COO→ Na+ + CH3COO-

Primer 2. Predvideti reakciju vodenih rastvora i uporediti pH (>, <, =):

Ca(CH3COO) 2 → Ca2+ + 2CH3COO-

⇄

Na+i Ca2+ joni su prateći joni, ne reaguju sa vodom

(ne utiču na promenu pH)

CH3COO-je odgovoran za promenu pH vode:

CH3COO-+ H

2O

⇄OH-+ CH3COOH

pH navedenih rastvora zavisi od koncentracije acetatnog jona:

17

baza

pH > 7

-3

-3

COO

CH

)COO

(CH

b

c K

][OH

=−

mol/l

1,0

cc

soli

COO

CH

-3

==

mol/l

0,2

2c

csoli

COO

CH

-3

==

a)0,1 M NaCH3COO; so 1:1

b)0,1 M Ca(CH3COO) 2; so 1:2 -

3-

3COO

CH

)COO

(CH

b

c K

][OH

=−

mol/l

0,2

cc

soli

COO

CH

-3

==

COO

CH3

c) 0,2 M NaCH3COO; so 1:1

veće c → veće [ОH- ] (veće pH)

pH(b) = pH(c) > pH(a)

18

Sva tri rastvora imaju pH >7, a njihov međusobni odnos je:

Uticaj razblaženja na pH soli JB-SK

Razblaženje = smanjenje koncentracije c

K]

[OH

=−

Razblaženjem rastvora (dodatak vode ili rastvora druge supstance sa kojom

data so ne reaguje) smanjuje se koncentracija soli.

Ko

nst

an

ta,

ne

za

vis

i o

d k

on

cen

tra

cije

-3

-3

COO

CH

)COO

(CH

b

c K

][OH

=−

Smanjenjem koncentracije soli smanjuje se i [ОH- ]

↓

Smanjuje se baznost rastvora, smanjuje se pH vrednost

Pit

an

je.

K

oli

koje

pH

ra

stvo

raN

aC

H3C

OO

pri

veli

kom

(be

sko

na

čno

m)

razb

laže

nju

?

19

Pospešivanje hidrolize soli JB-SK

•razblaživanje rastvora (dodatak vode)

•povećanje temperature (zagrevanje rastvora)

•vezivanje OH-jona (npr. dodatak kiseline)

Dodatak kiseline (HCl) u rastvor NaCH3COO:

CH3COO-+ H

2O

⇄OH-+ CH3COOH

H+ + Cl-

H2O

Po

me

ran

je r

avn

ote

že

(Le

Ch

ate

lie

rp

rin

cip

)

20

Suzbijanje hidrolize soli JB-SK

•koncentrovanje rastvora (isparavanje vode)

•snižavanje temperature (hlađenje rastvora)

•povećanje koncentracije OH-jona (dodatak baze)

Dodatak baze (NaOH) u rastvor NaCH3COO:

CH3COO-+ H

2O

⇄OH-+ CH3COOH

po

me

ran

je r

avn

ote

že

(Le

Ch

ate

lie

rp

rin

cip

)Na++ OH-

uti

caj

zaje

dn

ičko

g j

on

a

21

Primer 3. Kako na hidrolizu KCN utiče:

•dodatak HCl, KOH, KCl, H

2O

•zagrevanje

•hlađenje

K++ CN-+ H2O ⇄

K+ + OH-+ HCN

pospešuje hidrolizu

suzbija hidrolizu

•HCl → H+ + Cl-

•KOH → K+ + OH-

•KCl → K+ + Cl-

•H2O (razblaženje)

•zagrevanje

pospešuje hidrolizu

pospešuje hidrolizu

ne utiče na hidrolizu

22

•zagrevanje

•hlađenje

pospešuje hidrolizu

suzbija hidrolizu

So

Anjonska

baza

pH

%

hidrolize

Konjugovana

kiselina

Ka

NaNO2

NO2-

2,5×10-11

HNO2

4×10-4

Na-benzoat

C6H5COO-1,6×10-10

C6H5COOH

6,3×10-5

aw

KK=

Kb ( )

Poređenje. pH vrednosti i stepen hidrolize soli JB-SK istih koncentracija

Tablični podaci

65

65

NaCH3COO

CH3COO-5,6×10-10

CH3COOH

1,8×10-5

KCN

CN-

2,5×10-5

HCN

4×10-10

Na 2CO3

CO32-

2,2×10-4

HCO3-

4,6×10-11 (Ka2)

Na 3PO4

PO43-

2,1×10-2

HPO42-

4,8×10-13(K

a3)

cK

][OH

b

=−

100

c

][OH

hid.

%

×=

−

23

Veća vrednost Kb:

-rastvor soli ima veću [OH- ] (bazniji je, veće pH)

-veći stepen hidrolize

Za

uv

ežb

av

an

je.

Za

sva

kuso

iz

Tab

ele

izra

čun

ati

pH

vo

de

no

gra

stvo

raist

ep

en

hid

roli

ze(%

) za

kon

cen

tra

ciju

soli

0,1

mo

l/l.

Da

li j

e k

od

svih

na

ved

en

ih s

oli

ko

d izr

aču

na

van

ja p

H o

pra

vda

na

ap

roksi

ma

cija

(c

–[O

H- ]

) =

c

(sla

jd 9

)?

100

chid.

%

×=

Hidroliza

Jonizacija/Disocijacija

So/Baza

NaCH3COO

NaCN

NH3

NaOH

Soli

Baze

Poređenje. Anjonske (CH3COO- , CN- ) i molekulske (NH3, NaOH) baze

Plavim slovima -tablični podaci

So/Baza

koncentracija

NaCH3COO

0,1 mol/l

NaCN

0,1 mol/l

NH3

0,1 mol/l

NaOH

0,1 mol/l

Ka(odgovarajuće kis.)

1,8×10-5

4×10-10

--

Kbanjona/baze

5,6×10-10

2,5×10-5

1,8×10-5

velika

[OH- ]

(mol/l)

7,5×10-6

1,6×10-3

1,3×10-3

10-1

% hidrolize/jonizacije

0,0075%

1,6%

1,3%

100%

pH

8,88

11,20

11,11

13,00

pH

8,88

11,20

11,11

13,00

cK

][OH

b

=−

100

c

][OH

hid./jon.

%

×=

−

24c

][OH

=−

3. SOLI SLABIH BAZA I JAKIH KISELINA (SB-JK)

-HIDROLIZA KATJONA

NH4Cl

NH4+ + Cl-

H2O

100 %

Na primeru NH4Cl

NH4Cl

NH4+ Cl

H2O

⇄OH-+ H

+

⇅

100 %

NH3 + H

2O

Po

me

ran

je r

av

no

teže

①

②

Cl-je prateći jon (posmatrač), ne reaguje sa jonima vode

(Le

Ch

ate

lie

rp

rin

cip

)

25

Clje prateći jon (posmatrač), ne reaguje sa jonima vode

(ne utiče na promenu pH)

NH4+vezuje OH-vode pri čemu nastaju molekuli slabe baze NH3.

Zbog viška H+jona rastvor reaguje kiselo.

NH4++ H

2O

⇄NH3+ H

3O+

Jednačina hidrolize amonijum jona (katjona)

katj

on

ska

NH4+

⇄NH3+ H

+

Pojednostavljeno:

][NH

]][H

[NH

KK

4

3a

h+

+

==

Konstanta ravnoteže

rast

vor

rea

gu

je k

ise

loka

tjo

nsk

a

kis

eli

na

26

Ka-kiselinska konstanta (po protolitičkoj teoriji)

Kh-kanstanta hidrolize

1

]][OH

[H

]][OH

[NH

][NH

][OH

][OH

][NH

]][H

[NH

KK

4

3

4

3a

h

−+

−+

−−

+

+

×=

×=

=

K

Kw

1/K

b

bwa

hKK

KK

==

10

5-

-14

)(NH

b

w

)(NH

a)

(NH

h

10

6,5

10

1,810

K

KK

K

3

44

−×

=×

==

=+

+

27

][NH

]][H

[NH

K4

3a

+

+

=NH4+

⇄H++ NH3

Početno (mol/l) c ≈0 0

Promena (mol/l) -x +x +x

Ravnoteža (mol/l) (c –x) x x

pH u rastvoru soli SB-JK

Ravnoteža (mol/l) (c –x) x x

x –hidrolizovano

c –koncentracija katjona [H

+] = [NH3] = x

x-cx

x-c(x)(x)

K2

)(NH

a4

==

+

][H

2+

28

][H-

c

][H

K2

)(NH

a4

+

+

=+

(kva

dra

tna

je

dn

ači

na

)

aproksimacija(c –x) = c

c

][H

K2

)(NH

a4

+

=+

cK

][H

)(NH

a4+

=+

cK

][H

w=

+

bwa

KKK

=

KaNH4+ obično se ne navodi u

tabelama već se izračunava na

osnovu KbNH3

cK

][H

)(NH

b

w

3

=

Logaritmovan oblik jednačine:

cK

Klog

]log[H

-)

(NH

b

w

3

−=

+

11

1

29

logc

21pK

21pK

21pH

bw

−−

=

Neophodni parametri za izračunavanje pH rastvora soli SB-JK:

•količinska koncentracija katjona (soli)

•Kbvrednost slabe baze

Stepen hidrolize (h) soli SB-JK

pocetno

4

ano

hidrolizov

4

][NH

][NH

h+

+

=

NH4+

⇄H++ NH3

Definicija:

][H

][NH

][NH

3ano

hidrolizov

4

++

==

c]

[NH

pocetno

4=

+

c

][H

h+

=

pocetno

4]

[NH

(h = 0 –1)

c

% hidrolize = stepen hidrolize (%)

100

c

][H

100

h hidrolize

%

×=

×=

+

(% hidrolize = 0 -100 %)

30

Stepen hidrolize (h) vskonstanta hidroliza (Kh)

cK

][H

h

=+

c

][H

h+

=

cK

h ch

=

Kh

h=

c

c

Kh

h=

•hzavisi od temperature i koncentracije:

•Khzavisi od temperature

manje c → veće h

veće c → manje h

Pit

an

je.

U k

om

rast

voru

je v

eći

ste

pe

nh

idro

lize

0,1

mo

l/l N

H4C

l il

i0,0

1 m

ol/

l NH

4C

l?

31

Uticaj koncentracije katjona na pH rastvora soli SB-JK

Ko

nst

an

ta,

ne

za

vis

i o

d k

on

cen

tra

cije

++

=+

44

NH

)(NH

ac

K]

[H

•veće c → veća [H

+], kiseliji rastvor (manje pH)

•manje c → manja [H+], manje kiseo rastvor (veće pH)

[H+] direktno je proporcionalna koncentraciji katjona:

32

a) 0,1 mol/l NH4Cl

b)0,1 mol/l (NH4) 2SO4

c)0,2 mol/l NH4Br

Primer 4. Predvideti reakciju (kiselo, bazno, neutralno) vodenih rastvora sledećih soli i

uporediti stepen hidrolize i pH (<, >, =):

33

Uticaj razblaženja na pH soli SB-JK

Ko

nst

an

ta,

ne

za

vis

i o

d k

on

cen

tra

cije

++

=+

44

NH

)(NH

ac

K]

[H

Smanjenjem koncentracije soli smanjuje se i [H

+]

↓

smanjuje se kiselost rastvora, povećava se pH vrednost

Pit

an

je.

Ko

liko

je p

H r

ast

vora

NH

4C

l p

rive

liko

m(b

esk

on

ačn

om

) ra

zbla

žen

ju?

34

Primer 5. Izračunati pH, procenat hidrolize i koncentraciju svih jona u

0,1 mol/l NH4Cl.

5

)(NH

b

10

81

K3

−×

=,

NH4+

⇄H++ NH3

pH rastvora

++

=+

44

NH

)(NH

ac

K]

[H

cK

K]

[H)

(NH

b

w

3

=+

mol/l

10

5,7

0,1

10

][H

6-14

−+

×=

=

so 1:1 →

soli

NH

cc

4

=+

35

pH=5,12

mol/l

10

5,7

0,1

10

1,810

][H

6

5-

−+

×=

×=

100

c

][H

100

][NH

][NH

hidrolize

%

pocetno

4

ano

hidrolizov

4×

=×

=

+

+

+

%0075

,0

100

1,0

10

5,7

hidrolize

%

6

=×

×=

−

% hidrolize

1,0

Opravdanost aproksimacije(c –[OH- ]) = c?

Koncentracija svih jona u rastvoru 0,1 M NH4Cl

[H+] = 7,5×10-6 mol/l

36

mol/l

10

3,110

5,7

10

][HK

][OH

9

6

14

w−

−

−

+

−×

=×

==

[Cl-] = 0,1 mol/l

[NH4+] = 0,1 mol/l

Pospešivanje hidrolize soli SB-JK

•razblaživanje rastvora (dodatak vode)

•povećanje temperature (zagrevanje rastvora)

•vezivanje H+jona (npr. dodatak baze)

Dodatak baze (NaOH) u rastvor NH4Cl:

NH4+ ⇄

H++ NH3

OH-+ Na+

H2O

Po

me

ran

je r

av

no

teže

Dodatak baze (NaOH) u rastvor NH4Cl:

(Le

Ch

ate

lie

rp

rin

cip

)

37

Suzbijanje hidrolize soli SB-JK

•koncentrovanje rastvora (isparavanje rastvarača)

•snižavanje temperature (hlađenje rastvora)

•povećanje koncentracije H+jona (dodatak kiseline)

Dodatak kiseline (HCl) u rastvor NH4Cl:

NH4+

⇄NH3+ H+

po

me

ran

je r

av

no

teže

Dodatak kiseline (HCl) u rastvor NH4Cl:

(Le

Ch

ate

lie

rp

rin

cip

)

H++ Cl-

uti

caj

zaje

dn

ičko

g j

on

a

38

uti

caj

zaje

dn

ičko

g j

on

a

Primer 6. Kako na hidrolizu NH4Brutiče:

•dodatak HCl, KOH, KCl, H

2O

•zagrevanje

•hlađenje

NH4++ Br-

⇄NH3+ H+ + Br-

pospešuje hidrolizu

suzbija hidrolizu

•HCl → H+ + Cl-

•KOH → K+ + OH-

•KCl → K+ + Cl-

•H2O (razblaženje)

•zagrevanje

pospešuje hidrolizu

pospešuje hidrolizu

ne utiče na hidrolizu

39

•hlađenje

suzbija hidrolizu

Pit

an

je.

Ka

ko n

a h

idro

lizu

NH

4B

r u

tiče

do

da

tak

KC

N?

3a. Soli koje sadrže mali katjon metala velikog naelektrisanja

(npr. Al3+, Fe3+, Fe2+, Cr3+)

Vodeni rastvori ovih soli sa jakim kiselinama reaguju kiselo:

AlCl 3, Al 2(SO4) 3, Al(NO3) 3, FeSO4, FeCl 3, ...

AlCl→ Al3++ 3Cl-

Disocijacija:

U vodenom rastvoru joni metala su hidratisani:

[Al(H2O) 6]3+ ,[Fe(H2O) 6]2+ , [Fe(H2O) 6]3+

AlCl 3→ Al3++ 3Cl-

Hidrolza hidratisanog katjona:

Disocijacija:

40

[Al(H2O) 6]3++ H2O

⇄ [AlOH(H

2O) 5]2+ + H3O+

5

3

62

2

52

a10

21

]O)

[Al(H

]][H

O)

[AlOH(H

K−

+

++

×=

=,

kis

eli

na

OH

2+

Elektronski par

pomeren od atoma

kiseonika prema Al3+

OH

H3+

δ+

δ+

oslabljena veza O-H

Al

OH

H2O

H2O

OH2

OH2

OH2

+ H

2O

⇄+ H3O+

Al

O

H2O

H2O

OH2

OH2

OH2

hidratisan Al3+

41

hidratisan Al

donor protona -kiselina

Al3++ H

2O ⇄AlOH2+ + H

+

Uobičajeno skraćeno prikazivanje hidrolize jona metala:

Katjon

Jonski radijus

(A)

Hidratisan katjon

Ka

Na+

1,16

[Na(H2O) 6]+?

1,0×10-14

Mg2+

0,85

[Mg(H

2O) 6]2+

3,0×10-12

Al3+

0,68

[Al(H2O) 6]3+

1,2×10-5

Fe2+

0,76

[Fe(HO)]2+

3,0×10-10

Tablični podaci. Kavrednosti hidratisanih jona metala

Fe2+

0,76

[Fe(H2O) 6]2+

3,0×10-10

Fe3+

0,64

[Fe(H2O) 6]3+

4,0×10-3

Co2+

0,74

[Co(H

2O) 6]2+

5,0×10-10

Co3+

0,63

[Co(H

2O) 6]3+

1,7×10-2

•Katjoni iste periode:

manji katjon većeg naelektrisanja → jača kiselina

•Katjoni istog elementa različitog oksidacionog stanja:

42

•Katjoni istog elementa različitog oksidacionog stanja:

manji katjon većeg naelektrisanja → jača kiselina

Hidrolza hidratisanog jona metala:

•u većini slučajeva odvija se samo u prvom stupnju

•u nekim slučajevima se uspostavljaju veoma složene ravnoteže (polimerizacija)

•mogu da nastanu teško rastvorljivi hidroksidi ili bazne soli (hidroksid-soli)

Primer 7. Izračunati pH, procenat hidrolize i koncentraciju svih jona u 0,1 mol/l AlCl 3.

Ka=1,2×10-5 za hidratisani [Al(H2O) 6]3+.

Al3++ H2O ⇄

AlOH2+ + H+

[Al(H2O) 6]3+se uobičajeno prikazuje kao Al3+

5

32

a10

21

][Al

]][H

[AlOH

K−

+

++

×=

=,

Početno (mol/l) 0,1 0 ≈0

Promena (mol/l) -x +x +x

Ravnoteža (mol/l) (0,1-x) = 0,1 x x

Izračunavanje pH

43

][Al 0,1

(x)(x)

10

21

5=

×−

, x = [H+] = 1,1×10-3 mol/l

pH=2,96

(prilično kiselo!)

Izračunavanje pH

može i direktno: c

K]

[H a

=+

100

c

][H

100

][Al]

[Al

hidrolize

%

pocetno

3

ano

hidrolizov

3

×=

×=

+

+

+

%,

,

,11

100

1010

11

hidrolize

%

3

=×

×=

−

% hidrolize

,10

mol/l

10

1,9

10

1,1

10

][HK

][OH

12

3

14

w−

−

−

+

−×

=×

==

Koncentracija svih jona u 0,1 mol/lAlCl 3 rastvoru:

[H+] = 1,1×10-3 mol/l

44

mol/l

10

1,9

10

1,1]

[H]

[OH

3−

+×

=×

==

[Cl-] = 0,3 mol/l

[Al3+] = 0,1 mol/l

So

Katjonska

kiselina

Ka

pH

%

hidrolize

Konjugovana

baza

Kb

NH4Cl

NH4+

5,6×10-10*

NH3

1,8×10-5

Poređenje. pH vrednosti soli SB-JK istih koncentracija

Tablični podaci

EfedrinHClEfedrinH+

4,3×10-10 *

Piridin

2,3×10-5

PiridinHClPiridinH+

5,6×10-6 *

Efedrin

1,8×10-9

AlCl 3

[Al(H2O) 6]3+1,2×10-5

cK

][H

a=

+

bwa

KKK*

=

45

Veća vrednost Ka:

rastvor soli ima veću [H+]

(kiseliji je, manje pH)

Efedrin

Piridin

Za

uv

ežb

av

an

je.

Izra

čun

ati

pH

vo

de

nih

rast

vora

i%

hid

roli

zeso

li d

ati

h u

Ta

be

li z

a k

on

cen

tra

ciju

0

,01

mo

l/l.

Hidroliza

Jonizacija

So/kiselina

koncentracija

NH4Cl

0,1 mol/l

AlCl 3

0,1 mol/l

CH3COOH

0,1 mol/l

HCl

0,1 mol/l

Soli

Kiseline

Poređenje.Katjonske (NH4+, [Al(H2O) 6]3+) i molekulske (CH3COOH i HCl) kiseline

Plavim slovima –tablični podaci

koncentracija

0,1 mol/l

0,1 mol/l

0,1 mol/l

0,1 mol/l

Kb(odgovarajuće baze)

1,8×10-5

Ka katjona/kiseline

5,6×10-10

1,2×10-5

1,8×10-5

velika

[H+] (mol/l)

7,5×10-6

1,1×10-3

1,3×10-3

10-1

% hidrolize/jonizacije

0,0075%

1,1%

1,3%

100%

pH

5,12

2,96

2,89

1,0

cK

][H

a=

+

100

c

][H

hid./jon.

%

×=

+

46

c]

[H=

+

4. SOLI SLABIH BAZA I SLABIH KISELINA (SB-SK)

-HIDROLIZA KATJONA I ANJONA

Na primeru NH4CN

NHCN → NH

++ CN-

Disocijacija soli:

NH4CN → NH4++ CN-

CN-+ H

2O

⇄OH-+ HCN

NH4+

⇄H++ NH3

Disocijacija soli:

Hidroliza anjona:

Hidroliza katjona:

47

Jednačina hidrolize:

NH4++ CN-

⇄NH3+ HCN

Reakcija vodenog rastvora soli SB-SK zavisi od relativne jačine slabe baze i

slabe kiseline.

•neutralno,ako je Kb = K

a

NH4CH3COO

5

COOH)

(CH

a10

8,1K

3

−×

=

5

)(NH

b10

81

K3

−×

=,

•kiselo, ako je Kb < K

a

NH4NO2

)(NH

b10

81

K3

×=,

5

)(NH

b10

81

K3

−×

=,

4

)(HNO

a10

54

K2

−×

=,

48

•bazno, ako je Kb > K

a

NH4CN

10

(HCN)

a10

4K

−×

=

5

)(NH

b

10

81

K3

−×

=,

VODENI RASTVORI HIDROGEN SOLI

•nazivaju se i kisele soli

•soli poliprotičnih kiselina

•sadrže anjone HA- , H

2A- , HA2-

NaHSO4, NaHCO3, NAH2PO4, Na 2HPO4, NaHS

•sadrže anjone HA- , H

2A- , HA2-

U vodenom rastvori ovi anjoni mogu da budu:

•anjonske kiseline (daju proton) –rastvor reaguje kiselo

HA-

⇄H++ A2-

ili

49

•anjonske baze (primaju proton) –rastvor reaguje bazno

HA-+ H

2O ⇄H2A + OH-

(hid

roli

za)

ili

Kako će se ponašati u vodenom rastvoru zavisi da li je anjon jača

kiselina ili baza:

•ako je Ka (HA- ) > K

b (HA- )rastvor reaguje kiselo

•ako je Ka (HA- ) = K

b (HA- )rastvor reaguje neutralno

•ako je Ka (HA- ) < K

b (HA- )rastvor reaguje bazno

50

Na

po

me

na

.P

ravit

e r

azl

iku

izm

eđ

u k

ise

lo-b

azn

e r

ea

kcij

e v

od

en

og

ra

stvo

ra h

idro

ge

n-s

oli

i re

akc

ije

so

li s

a

do

da

tim

kis

eli

na

ma

i b

aza

ma

. V

od

en

i ra

stvo

r “s

am

e”

hid

rog

en

-so

li m

ože

da

bu

de

kis

eo

ili

ba

zan

, a

s

ob

ziro

m d

a s

ad

rži

am

fote

rni

an

jon

mo

že d

a r

ea

gu

je i

sa

HC

l i

sa N

aO

H (

ako

se

do

da

ju u

ra

stvo

r so

li).

NaHSO4→ Na++ HSO4-

(disocijacija soli)

NaHSO4

HSO4-

⇄ H++ SO42-

kis

eli

na

rast

vor

rea

gu

je k

ise

lo

H2SO4

Ka1~103

Ka2 = 1,2×10-2

2

)(HSO

a

10

21

K4

−×

=−

,

17

314

)SO

(Ha

w

)(HSO

b

10

10

10

K

KK

42

-4

−

−

==

=

Ka> K

b

HSO

-jača kiselina nego baza

51

HSO4-jača kiselina nego baza

NaHCO3

NaHCO3 →Na++ HCO3-

HCO3-

⇄H++ CO32-

11

)(HCO

a

10

6,4

K-3

−×

=

ili

H2CO3Ka1= 1,3×10-4

Ka2 = 4,6×10-11

11

4

14

)CO

(Ha

w

)(HCO

b

10

7,7

10

3,1

10

K

KK

32

-3

−

−

−

×=

×=

=HCO3-+ H

2O ⇄

OH-+ H

2CO3

)(HCO

b

)(HCO

a

-3

-3

K

K<

ili

rast

vor

rea

gu

je b

azn

o

HCO3-jača baza nego kiselina

52

HCO3-jača baza nego kiselina

NaH

2PO4

NaH

2PO4 →Na++ H

2PO4-

H2PO4-

⇄H++ HPO42-

8

)PO

(H a

10

26

K-4

2

−×

=,

rast

vor

rea

gu

je k

ise

lo

H3PO4Ka1= 7,5×10-3

Ka2 = 6,2×10-8

Ka3 = 4,8×10-13

12

3

14

)PO

(Ha

w

)PO

(H b10

3,110

5,7

10

K

KK

43

-4

2

−

−

−

×=

×=

=H2PO4-+ H

2O ⇄

OH-+ H

3PO4

)PO

(H b

)PO

(H a

--

K

K>

ili

rast

vor

rea

gu

je k

ise

lo

53

)PO

(H b

)PO

(H a

-4

2-4

2

K

K>

H2PO4-jača kiselina nego baza

Na 2HPO4

Na 2HPO4 →2Na++ HPO42-

HPO42-

⇄H++ PO43-

13

)(HPO

a

10

84

K-24

−×

=,

ili

H3PO4Ka1= 7,5×10-3

Ka2 = 6,2×10-8

Ka3 = 4,8×10-13 7

8

14

)PO

(Ha

w

)(HPO

b10

6,110

2,6

10

K

KK

-4

2

-24

−

−

−

×=

×=

=HPO42-+ H

2O ⇄

OH-+ H

2PO4-

)(HPO

b

)(HPO

a

-24

-24

K

K<

ili

rast

vor

rea

gu

je b

azn

o

54

HPO42-jača baza nego kiselina

VODENI RASTVORI HIDROKSID SOLI

•nazivaju se i bazne soli

•soli više-funkcionalnih baza, npr. Cu2(OH) 2CO3

•slabo rastvorljive u vodi, ravnoteže u rastvoru

nemaju praktični značaj

55

Za vežbavanje

56

Kiselina

Ka

HNO2

4,5×10-4

C6H5COOH

(benzoeva kiselina)

6,3×10-5

CH3COOH

1,8×10-5

HClO

4×10-8

Baza

Kb

NH3

1,8×10-5

Efedrin

2,3×10-5

Tablični podaci

HClO

4×10-8

HCN

4×10-10

H2SO4

Ka1~103

Ka2 = 1,2×10-2

H2S

Ka1= 1×10-7

Ka2 = 1,3×10-13

H2CO3

Ka1= 1,3×10-4

Ka2 = 4,6×10-11

HPO

K= 7,5×10-3

H3PO4

Ka1= 7,5×10-3

Ka2 = 6,2×10-8

Ka3 = 4,8×10-13

[Al(H2O) 6]3+

1,2×10-5

[Cu(H

2O) 6]2+

1×10-8

[Fe(H2O) 6]2+

3×10-10

57

1.Izračunati koncentracije (mol/l) svih jona u 0,01 mol/l rastvorima:

a)NH4Cl

b)NH3

c)NaCl

d)NaOH

e)HCl

2. Napisati jednačine reakcija koje se odvijaju u vodenim rastvorima:

2. Napisati jednačine reakcija koje se odvijaju u vodenim rastvorima:

a) NaNO2 ,b) NaCN.

Izračunati bazne konstante (konstante hidrolize) jona NO2-i CN- .

Za istukoličinskukoncentraciju soli, uporediti pH vrednosti rastvora.

3. Uporediti pH vrednosti vodenih rastvora,istih koncentracija: a) Na 2CO3, b) NaHCO3.

Napisati jednačine koje se odvijaju u vodenim rastvorima ovih soli.

4. Kolike su brojne vrednosti K

ai Kbjona HS- . Kako reaguje vodeni rastvor NaHS?

4. Kolike su brojne vrednosti K

ai Kbjona HS- . Kako reaguje vodeni rastvor NaHS?

Prikazati jednačinom.

5. Uporediti pH vrednosti vodenih rastvora NaHS i Na 2S.

6. Izračunati koncentraciju rastvora NaOH (mol/l) koji ima pH kao 0,1 mol/l rastvor KCN. 58

8. Izračunati pH u 0,05 mol/l rastvorima:

a) efedrin-sulfata (C

10H15NO) 2·H

2SO4; b) efedrin-hlorida C10H15NO·HCl

9. Izračunati pH 1 % m/V rastvora efedrin-hlorida C10H15NO·HCl.

Relativna molekulska masa soli je 201,5.

7. Uporediti pH vrednosti vodenih rastvora NH4NO2 i NH4CH3COO .

10. Uporediti stepen hidrolize, konstantu hidrolize i pH vodenih rastvora natrijum-benzoata

(C6H5COONa) koncentracija: a) 0,1 mol/l; b) 0,01 mol/l.

11. Izračunati pH i koncentracije (mol/l) svih jona u vodenom rastvoru CuSO4koncentracije

0,1 mol/l.

12. Uporediti pH vodenih rastvora CuSO4i FeSO4 istih koncentracija.

59