pKa değeri 3,14 olan bir asit ile pKb değeri 4,75 olan bir baz karıştırılıyor. Oluşan tuzun sulu çözeltisi için ne söylenebilir?
A) Nötr
B) Asidik
C) Bazik
D) Belirsiz
Bu soruyu çözmek için, oluşan tuzun sulu çözeltisinin pH'ını belirlememiz gerekiyor. Tuz, zayıf bir asit ile zayıf bir bazın tepkimesinden oluştuğu için, çözeltinin pH'ı, asidin konjuge bazının ve bazın konjuge asidinin göreceli kuvvetlerine bağlı olacaktır.
- Öncelikle, verilen asit ve bazın kuvvetlerini $pK_a$ ve $pK_b$ değerleri üzerinden değerlendirelim.
- Asit için $pK_a = 3,14$ verilmiştir. Bu asidin konjuge bazının kuvvetini belirlemek için $pK_b$ değerini hesaplamalıyız. Oda sıcaklığında ($25^\circ C$), suyun iyonlaşma sabiti $K_w = 10^{-14}$ olduğundan, $pK_w = 14$'tür. Bir konjuge asit-baz çifti için $pK_a + pK_b = pK_w$ ilişkisi geçerlidir.
- Asidin konjuge bazının $pK_b$ değeri: $pK_{b(\text{konjuge baz})} = pK_w - pK_{a(\text{asit})} = 14 - 3,14 = 10,86$.
- Baz için $pK_b = 4,75$ verilmiştir. Bu bazın konjuge asidinin kuvvetini belirlemek için $pK_a$ değerini hesaplamalıyız.
- Bazın konjuge asidinin $pK_a$ değeri: $pK_{a(\text{konjuge asit})} = pK_w - pK_{b(\text{baz})} = 14 - 4,75 = 9,25$.
- Şimdi, oluşan tuzun sulu çözeltisindeki hidroliz olayını düşünelim. Tuzun katyonu (bazın konjuge asidi) ve anyonu (asidin konjuge bazı) su ile tepkimeye girerek çözeltinin pH'ını etkiler.
- Bazın konjuge asidi, çözeltiyi asidik yapma eğilimindedir. Bu eğilimin kuvveti $pK_{a(\text{konjuge asit})} = 9,25$ ile belirlenir. Daha düşük $pK_a$ değeri, daha kuvvetli asit anlamına gelir.
- Asidin konjuge bazı, çözeltiyi bazik yapma eğilimindedir. Bu eğilimin kuvveti $pK_{b(\text{konjuge baz})} = 10,86$ ile belirlenir. Daha düşük $pK_b$ değeri, daha kuvvetli baz anlamına gelir.
- Çözeltinin nihai pH'ını belirlemek için, konjuge asidin asitlik kuvveti ile konjuge bazın bazlık kuvvetini karşılaştırmalıyız.
- Konjuge asidin asitlik sabiti $K_{a(\text{konjuge asit})} = 10^{-pK_{a(\text{konjuge asit})}} = 10^{-9,25}$.
- Konjuge bazın bazlık sabiti $K_{b(\text{konjuge baz})} = 10^{-pK_{b(\text{konjuge baz})}} = 10^{-10,86}$.
- Bu iki değeri karşılaştırdığımızda, $10^{-9,25}$ değeri $10^{-10,86}$ değerinden daha büyüktür. Bu, bazın konjuge asidinin, asidin konjuge bazından daha kuvvetli olduğu anlamına gelir ($K_{a(\text{konjuge asit})} > K_{b(\text{konjuge baz})}$).
- Çözeltideki asidik etki, bazik etkiden daha baskın olacağı için, oluşan tuzun sulu çözeltisi asidik olacaktır.
Cevap B seçeneğidir.
