Stopień hydrolizy octanu sodu

Hydroliza - zadanie

W tym artykule obliczymy zadanie. Zanim jednak do tego przejdziemy to koniecznie musisz rozumieć co to jest hydroliza, dlatego odsyłam do wcześniejszego artykułu   https://fizyka-kursy.pl/blog/hydroliza

Zakładam, że już to rozumiesz, dlatego możemy przejść do obliczeń. Poniżej treść zadania.

Treść zadania: Oblicz, ile wynosi stopień hydrolizy octanu sodu. Przyjmij, że stężenie CH₃COOH jest równe 1mol/m³. I=1A

Pierwsze co jakoś tak „bruździ” w tej treści zadania to przede wszystkim jednostka stężenia. W chemii najczęściej operuje się jednostką mol/dm³. Musimy teraz to zamienić.

C_s=1mol/m³=10^-3mol/dm³

Żeby poprawnie zrobić to przekształcenie to trzeba po prostu zadać sobie pytanie, ile dm³ (litrów) wchodzi w 1m³. Odpowiedź jest prosta! Oczywiście 1000. W takim razie jak 1mol/m³ podzielimy przez 1000 to otrzymamy mol/dm³.

Podstawowe kwestie wyjaśnione! Teraz przejdźmy do obliczeń! Powiedz mi co jest najważniejsze w chemii, żeby poprawnie obliczyć zadanie. Oczywiście właściwie napisana reakcja chemia. Musimy pokazać w jaki sposób odbywa się hydroliza, bo właśnie o hydrolizę pytają nas w tym zadaniu. Pierwsze co się stanie z octanem sodu w roztworze wodnym to oczywiście dysocjacja, czyli rozpad na jony. Dopiero później anion octanowy zaczyna hydrolizować pod wpływem wody.

CH₃COONa->CH₃COO^-+Na⁺

CH₃COO^-+H₂O <->CH₃COOH+OH^-

Reakcję już mamy! To teraz napiszmy wzór, za pomocą którego moglibyśmy obliczyć stopień hydrolizy.

Z powyższego wzoru wynika, że jeśli chcemy obliczyć stopień hydrolizy to w liczniku wstawiamy to co powstało na skutek tej hydrolizy. Z reakcji widać, że można zabrać albo stężenie jonów wodorotlenkowych albo stężenie kwasu octowego. Ze względów praktycznych dużo łatwiej zmierzyć za pomocą pehametru stężenie H⁺ i dalej przeliczyć to na stężenie OH^- niż kwasu octowego. To stężenie trzeba podzielić przez stężenie początkowe substancji, która ulegała hydrolizie, czyli CH₃COO^-. W praktyce w tym miejscu jednak wstawiłem stężenie soli. Dlaczego? A no dlatego, że z reakcji widać, że z jednego mola octanu sodu powstaje 1 mol anionu octanowego, a więc taka sama ilość. Skoro tak to ich stężenia również są takie same. Z treści zadania znamy stężenie soli. Właśnie dlatego w mianowniku stawiłem od razu właśnie to stężenie.

A teraz spójrz jeszcze raz na reakcję hydrolizy. W reakcji hydrolizy powstaje swojego rodzaju równowaga między tym co zhydrolizowało, a tym co nie zhydrolizowało (właśnie dlatego grot strzałki jest skierowany w obie strony). Skoro powstaje równowaga to można napisać stałą tej równowagi.

W liczniku wstawiamy stężenia tego co zhydrolizowało (to co jest po prawej stronie równania). Między tymi stężeniami jest mnożenie i dzielimy to przez to co nie zhydrolizowało, czyli aniony octanowe. Patrząc na reakcję hydrolizy widać, że w tej reakcji powstały dokładnie takie same ilości kwasu octowego (CH₃COOH) i jonów wodorotlenkowych (OH^-), a więc ich stężenia również muszą być takie same. Skoro tak to nic nie stoi na przeszkodzie, żeby zamiast [CH₃COOH] wstawić [OH^-]. Teraz patrzymy na mianownik we wzorze na stałą hydrolizy. Stężenie [CH₃COO^-] będzie równe stężeniu początkowemu soli minus to co już zhydrolizowało, czyli [OH^-].

A teraz myślę, że mogę Cię teraz  delikatnie zaskoczyć:) Przepiszmy jeszcze raz pierwszy wzór na stałą hydrolizy, ale dodatkowo wymnóżmy i licznik, i mianownik przez  stężenie jonów wodorowych.

Z matematycznego punktu widzenia to nic się nie zmienia, bo stężenia jonów wodorowych po prostu się skracają i faktycznie nadal mamy dokładnie to samo. Ten zabieg jednak pozwala nieco inaczej spojrzeć na to równanie. Zobacz, w czerwonej pętelce mamy mnożenie jonów wodorowych i wodorotlenowych. To przecież jest iloczyn jonowy wody. Natomiast w zielonej pętelce mamy odwróconą „do góry nogami” stałą dysocjacji kwasu octowego. Właśnie dlatego K_h=K_w/K_a

Na ten moment mamy 2 wzory na stałą hydrolizy (patrz poniżej).

Nie znamy, ile wynosi stałą K_h , ale to nam nie za specjalnie przeszkadza, bo oba wzory można połączyć jak poniżej:)

Tak jak zawsze w tym miejscu można zrobić założenie a mianowicie, że C_s jest dużo  większe niż [OH^-]. Łatwo to zrozumieć ! Z soli powstaje CH₃COO^- , który dosyć słabo hydrolizuje,  skoro tak to oczywistym jest, że stężenie soli musi być większe od stężenia jonów wodorotlenkowych. W takim razie z mianownika możemy wyrzucić [OH^-] dzięki temu równanie się trochę uprości.

Udało nam się już obliczyć stężenie jonów wodorotlenkowych. Teraz możemy obliczyć stopień hydrolizy, czyli jaki procent stężenia początkowego uległ hydrolizie. Wystarczy, że to stężenie jonów [OH^-] jakie powstało na skutek hydrolizy podzielimy przez stężenie początkowe soli (ono odpowiada stężeniu [CH₃COO^-].

Tak to wygląda:) Jeśli chciałbyś wysłuchać tego zadania na YouTube to zapraszam :) Nagrałem je i wrzuciłem na mój kanał. Poniżej link. https://www.youtube.com/watch?v=eOCcX9cfS8c