Stopień Hydrolizy Octanu Sodu – Dowiedz się, ile naprawdę hydrolizuje

Wprowadzenie do hydrolizy – czyli co to za „magia” dzieje się w wodzie?

Zanim zabierzemy się za obliczanie stopnia hydrolizy octanu sodu (tak, to już za chwilę!), warto, żebyś miał pewność, że rozumiesz, o co tu właściwie chodzi. Jeśli nie wiesz, co to hydroliza, to spokojnie – odsyłam Cię do mojego poprzedniego artykułu, gdzie rozkładam ten temat na czynniki pierwsze kliknij tutaj, żeby poczytać o hydrolizie.

Jeśli już ogarniasz, to super – możemy śmiało ruszać dalej!

Zadanie z hydrolizy – ile tego octanu sodu tak naprawdę się rozłoży?

No dobra, to teraz zadanie! Obliczmy, ile wynosi stopień hydrolizy octanu sodu. Przypomnijmy sobie treść:

Zadanie: Oblicz stopień hydrolizy octanu sodu. Stężenie CH₃COOH wynosi 1 mol/m³. I = 1 A.

Pierwsze, co rzuca się w oczy (i trochę przeszkadza), to jednostka stężenia. No bo, kto dziś operuje na molach na metr sześcienny? Wszyscy, kto wie, co z czym jeść w chemii, korzystają z moli na decymetr sześcienny (mol/dm³). Dlatego przeliczmy:

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 mamy, więc teraz wzór, który pozwoli nam obliczyć stopień hydrolizy (tak, to właśnie ta chwila).

Jak liczymy ten 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.

Równowaga hydrolizy – co się rozkłada, a co zostaje?

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^-].

Matematyczny trik – oto prawdziwa magia obliczeń

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^-].

Wnioski i końcowy stopień hydrolizy – no to policzyliśmy!

Teraz, kiedy obliczyliśmy już wszystko, możemy na spokojnie stwierdzić, ile octanu sodu uległo hydrolizie. To, co wyliczyliśmy, dzielimy przez stężenie początkowe, i voila – oto nasz stopień hydrolizy!

Jeśli chcesz posłuchać pełnej wersji tego zadania (albo obejrzeć moje kalkulacje w akcji!), zapraszam na YouTube – oto link do filmu.

A jeśli masz ochotę na więcej? Koniecznie zajrzyj na mój kurs online, gdzie znajdziesz całe mnóstwo zadań krok po kroku! Tam tłumaczę nie tylko hydrolizę, ale i inne fascynujące zagadnienia chemiczne! Wejdź już teraz na mój kurs online z hydrolizy i zostań mistrzem obliczeń chemicznych!