pKa ve pKb nedir Test 2

Formik asitin (HCOOH) pKa değeri 3,75'tir. 0,1 M sodyum format (HCOONa) çözeltisinin pH'ı kaçtır?

A) 5,75
B) 7,00
C) 8,25
D) 13,00

Bu soruda, zayıf bir asidin konjuge bazının oluşturduğu bir tuz çözeltisinin pH değerini hesaplayacağız. Adım adım ilerleyelim:

• Adım 1: Çözeltinin doğasını anlama.

  Sodyum format (HCOONa), formik asit (HCOOH) gibi zayıf bir asit ile sodyum hidroksit (NaOH) gibi kuvvetli bir bazdan oluşan bir tuzdur. Bu tür tuzlar suda çözündüğünde, zayıf asidin konjuge bazı ($HCOO^-$ iyonu) su ile tepkimeye girerek (hidroliz) çözeltiyi bazik yapar. Bu nedenle, çözeltinin pH değeri 7'den büyük olacaktır.

• Adım 2: Hidroliz tepkimesini yazma.

  Sodyum format suda tamamen iyonlaşır: $HCOONa(aq) \rightarrow HCOO^-(aq) + Na^+(aq)$.

  Format iyonu ($HCOO^-$) su ile tepkimeye girer:

  $HCOO^-(aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons HCOOH(aq) + OH^-(aq)$

  Bu tepkime sonucunda $OH^-$ iyonları oluştuğu için çözelti bazik olacaktır.

• Adım 3: $K_a$ değerinden $K_b$ değerini hesaplama.

  Bize formik asidin $pKa$ değeri 3,75 olarak verilmiş. Öncelikle $K_a$ değerini bulalım:

  $K_a = 10^{-pKa} = 10^{-3,75}$

  $K_a \approx 1,778 \times 10^{-4}$

  Format iyonu ($HCOO^-$) formik asidin konjuge bazıdır. Bir konjuge asit-baz çifti için $K_a$ ve $K_b$ arasındaki ilişki şöyledir:

  $K_a \times K_b = K_w$

  Burada $K_w$ suyun iyonlaşma sabitidir ve 25°C'de $1,0 \times 10^{-14}$'tür. Şimdi $K_b$ değerini hesaplayalım:

  $K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{1,0 \times 10^{-14}}{1,778 \times 10^{-4}}$

  $K_b \approx 5,624 \times 10^{-11}$

• Adım 4: $OH^-$ iyon derişimini hesaplama.

  Hidroliz tepkimesi için denge ifadesini yazalım:

  $K_b = \frac{[HCOOH][OH^-]}{[HCOO^-]}$

  Başlangıçta 0,1 M $HCOO^-$ iyonu vardır. Tepkime dengeye ulaştığında, $x$ kadar $HCOO^-$ hidrolize uğrasın. Bu durumda:

  $[HCOO^-]$ dengede: $0,1 - x$

  $[HCOOH]$ dengede: $x$

  $[OH^-]$ dengede: $x$

  $K_b$ değeri çok küçük olduğu için, $x$ değeri 0,1'e göre çok küçük olacaktır. Bu nedenle $0,1 - x \approx 0,1$ yaklaşımını kullanabiliriz.

  $5,624 \times 10^{-11} = \frac{x \cdot x}{0,1}$

  $x^2 = 5,624 \times 10^{-11} \times 0,1 = 5,624 \times 10^{-12}$

  $x = \sqrt{5,624 \times 10^{-12}} = 2,371 \times 10^{-6} M$

  Bu $x$ değeri, dengedeki $[OH^-]$ derişimidir.

• Adım 5: pOH ve pH değerlerini hesaplama.

  $[OH^-]$ derişimini bulduğumuza göre, önce pOH değerini hesaplayabiliriz:

  $pOH = -log[OH^-] = -log(2,371 \times 10^{-6})$

  $pOH \approx 5,625$

  Son olarak, pH değerini bulmak için $pH + pOH = 14$ ilişkisini kullanırız:

  $pH = 14 - pOH = 14 - 5,625$

  $pH \approx 8,375$

Hesaplamalarımız sonucunda pH değeri yaklaşık 8,375 olarak bulunmuştur. Seçeneklere baktığımızda, en yakın değer C seçeneğindeki 8,25'tir. Bu tür sorularda, verilen $pKa$ değerlerinin veya seçeneklerin yuvarlanmasından kaynaklanan küçük farklılıklar olabilir. En doğru hesaplama yöntemini kullanarak bulduğumuz değere en yakın seçeneği işaretleriz.

Cevap C seçeneğidir.