Bir öğrenci laboratuvarda HCl ve NH3 çözeltilerini karıştırıyor. Oluşan tuzun sulu çözeltisi turnusol kağıdını kırmızıya çeviriyor.
Bu durumla ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
Bu soruyu adım adım inceleyerek doğru cevabı bulalım. Kimya laboratuvarında karşılaştığımız bu durum, asit-baz tepkimeleri ve tuzların hidrolizi konularını anlamamız için harika bir örnektir.
Soruda verilen maddeler HCl (hidroklorik asit) ve NH3 (amonyak) çözeltileridir.
HCl, suda tamamen iyonlaşan kuvvetli bir asittir. Yani, $HCl(aq) \rightarrow H^+(aq) + Cl^-(aq)$ şeklinde iyonlaşır.
NH3 ise suda kısmen iyonlaşan zayıf bir bazdır. Yani, $NH_3(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons NH_4^+(aq) + OH^-(aq)$ şeklinde denge kurar.
Kuvvetli bir asit olan HCl ile zayıf bir baz olan NH3 tepkimeye girdiğinde bir tuz oluşur. Bu tepkime aşağıdaki gibidir:
$HCl(aq) + NH_3(aq) \rightarrow NH_4Cl(aq)$
Oluşan tuzun adı amonyum klorürdür ($NH_4Cl$).
Soruda, oluşan tuzun sulu çözeltisinin turnusol kağıdını kırmızıya çevirdiği belirtilmiştir. Turnusol kağıdı kırmızıya döndüğünde, çözeltinin asidik olduğunu anlarız. Eğer maviye dönseydi bazik, renk değişimi olmasaydı nötr olurdu.
Oluşan tuz olan $NH_4Cl$, suda $NH_4^+$ ve $Cl^-$ iyonlarına ayrışır. Bu iyonların su ile etkileşimi (hidrolizi) çözeltinin pH'ını belirler.
Amonyum iyonu ($NH_4^+$), zayıf bir baz olan NH3'ün konjuge asididir. Bu nedenle $NH_4^+$ iyonu suda hidroliz olarak $H^+$ iyonları oluşturur:
$NH_4^+(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons NH_3(aq) + H_3O^+(aq)$
Klorür iyonu ($Cl^-$) ise kuvvetli bir asit olan HCl'nin konjuge bazıdır. Kuvvetli asitlerin konjuge bazları çok zayıf bazlardır ve suda hidroliz olmazlar, yani çözeltinin pH'ını etkilemezler.
Sonuç olarak, çözeltide $NH_4^+$ iyonunun hidrolizi nedeniyle $H^+$ iyonları artar ve çözelti asidik hale gelir. Bu durum, turnusol kağıdının kırmızıya dönmesiyle de doğrulanmaktadır.
Şimdi bulgularımıza göre seçenekleri tek tek inceleyelim:
Bizim tepkimemizde kuvvetli asit (HCl) ve zayıf baz (NH3) vardı. Bu ifade yanlıştır.
Çözelti turnusol kağıdını kırmızıya çevirdiği için asidiktir, nötr değildir. Nötr tuzlar kuvvetli asit ve kuvvetli bazdan oluşur. Bu ifade yanlıştır.
Çözelti asidik olduğu için $H^+$ (veya $H_3O^+$) iyonları OH- iyonlarından daha fazladır. Eğer OH- iyonları hakim olsaydı çözelti bazik olur ve turnusol kağıdını maviye çevirirdi. Bu ifade yanlıştır.
Evet, HCl kuvvetli bir asit, NH3 ise zayıf bir bazdır. Bu tepkime sonucunda oluşan tuzun sulu çözeltisi de asidik özellik gösterir. Bu ifade doğrudur.
Tüm bu adımları takip ettiğimizde, doğru cevabın D seçeneği olduğunu açıkça görüyoruz.
Cevap D seçeneğidir.