Hydrolyysi

Hydrolyysi ja liuoksen pH

Esimerkki
Taulukossa on neljä suolaa ja kunkin suolan lähtöaineet, happo ja emäs, joiden välisessä neutrlaoitumisreaktiossa suolan voi ajatella syntyneen. Mitä tapahtuu, kun suolat liukenevat veteen? Onko syntyvän liuoksen pH 7?

Muistathan, että HCl on vahva happoja NaOH vahva emäs (oik. OH^–), CH₃COOH on heikko happo ja NH₃ heikko emäs.

Miksi pH ei aina ole suolaliuoksessa 7?

• Kun natriumkloridi NaCl, liukenee veteen; sen hila purkautuu ja ionit saavat hydraattiverhon. Muuta ei sitten tapahdukaan, koska HCl on vahva happo ja NaOH vahva emäs, jotka ovat vesiliuoksessa kokonaan protolysoituneet. Liuoksen pH on 7.
  
  
• Kun natriumasetaatti CH₃COONa, liukenee veteen. Na⁺-ionit hydratoituvat eivätkä reagoi sen kummemmin. Asetaatti-ionit sen sijaan reagoivat veden kanssa:
  

  CH3COO– + H2O CH3COOH + OH–

  Reaktio on hydrolyysi ja tapahtuu siksi, että etikkahappo on heikko happo ja sitä vastaava emäs eli asetaatti-ioni on hyvin heikko emäs. Asetaatti-ioneja ei voi olla vesiliuoksessa enempää kuin etikkahapon happovakion (tai asetaatin emäsvakion) perusteella on mahdollista. Hydrolyysi tuottaa liuokseen OH^–-ioneja, ja pH kohoaa yli 7.
  
  
• Kun ammoniumkloridi NH₄Cl liukenee veteen, Cl^–-ionit hydratoituvat mutta eivät muuten reagoi veden kanssa. NH₄⁺-ioni on heikko happo ja reagoi seuraavasti:
  

  NH4+ + H2O NH3 + H3O+

  Hydrolyysissä syntyy siis oksoniumioneja, joten pH putoaa alle 7.
  
  
• Kun ammoniumasetaatti CH₃COONH₄ liukenee veteen, molemmat ionit hydrolysoituvat. Seokseen syntyy sekä H₃O⁺- että OH^–-ioneja. Liuoksen happamuus riippuu anionin emäsvakion ja kationin happovakion suhteesta.

  Kb(CH3COO–) = 5,9 · 10 –10 mol/l > Ka(NH4+) = 5,6 · 10–10 mol/l

  Ammoniumasetaattiliuoksen pH on siten aavistuksen verran yli 7.

Kysymykset

1. Ovatko seuraavat suolat emäksisiä, neutraaleja vai happamia? Perustele. a) KCl, b) NaHCO₃, c) Na₂SO₄, d) (NH₄)₂CO₃

2. Mikä ero on käsitteillä protolyysi ja hydrolyysi?

Vastaukset

1. a) Neutraali (vahvan hapon ja emäksen suola), b) emäksinen HCO₃^– hydrolysoituu, (kirjoita reaktioyhtälö, vetykarbonaatti on emäs, miksi?) c) neutraali (vahvan hapon ja emäksen suola) d) hieman emäksinen (vertaa ammoniumionin ja karbonaatin protolyysivakioita, pK_b(CO₃^2– ) = 3,4 ja pK_a(NH₄⁺) = 9,3

2. Hydrolyysireaktioon osallistuu aina vesi, protolyysireaktioon ei.