Asit ve Baz Olarak İyonlar

Asidik İyonlu Tuzlar

Tuzlar, su ile asit veya baz iyonlaşma reaksiyonuna girebilen katyon ve anyonlardan oluşan iyonik bileşiklerdir. Bu nedenle sulu tuz çözeltileri, tuzun kurucu iyonlarının nispi asit-baz kuvvetlerine bağlı olarak asidik, bazik veya nötr olabilir. Örneğin, amonyum klorürün suda çözülmesi, aşağıdaki denklemde açıklandığı gibi ayrışmasına neden olur:

Amonyum iyonu, baz amonyağın, NH₃ eşlenik asididir; asit iyonlaşması (veya asit hidrolizi) reaksiyonu şu şekilde temsil edilir:

Amonyak zayıf bir baz olduğundan, K_b ölçülebilir ve K_a > 0’dır (amonyum iyonu zayıf bir asittir).

Klorür iyonu, hidroklorik asidin eşlenik tabanıdır ve bu nedenle, baz iyonlaşması (veya baz hidrolizi) reaksiyonu şu şekilde gösterilir:

HCl güçlü bir asit olduğu için K_a ölçülemeyecek kadar büyük ve K_b ≈ 0’dır (klorür iyonları kayda değer bir şekilde hidrolize uğramaz). Bu nedenle, amonyum klorürün suda çözülmesi, zayıf asit katyonları (NH₄⁺) ve inert anyonlardan (Cl⁻) oluşan bir çözelti verir ve bu da asidik bir çözelti ile sonuçlanır.

Bazik İyonlu Tuzlar

Başka bir örnek olarak, sodyum asetatın suda çözünmesini düşünün:

Sodyum iyonu önemli ölçüde asit veya baz iyonlaşmasına uğramaz ve çözelti pH’sı üzerinde etkisi yoktur. Bu, iyonun hidrojen veya oksijen atomu olmadığını gösteren formülünden açıkça görünebilir, ancak bazı çözünmüş metal iyonları, bu bölümde daha sonra ele alınacağı gibi zayıf asitler olarak işlev görür. Asetat iyonu, CH₃CO₂⁻, asetik asitin eşlenik bazı, CH₃CO₂H’dır ve bu nedenle, baz iyonlaşması (veya baz hidrolizi) reaksiyonu şu şekilde temsil edilir:

Asetik asit zayıf bir asit olduğu için K_a‘sı ölçülebilir ve K_b > 0’dır (asetat iyonu zayıf bir bazdır). Sodyum asetatın suda çözülmesi, bir inert katyonlar (Na⁺) ve zayıf baz anyonları (CH₃CO₂⁻) içeren bir çözelti verir ve bu da bazik bir çözelti ile sonuçlanır.

Asidik ve Bazik İyonlu Tuzlar

Bazı tuzlar hem asidik hem de bazik iyonlardan oluşur ve bu nedenle çözeltilerinin pH’sı, bu iki türün relatif güçlerine bağlı olacaktır. Bu tür tuzlar için K_a ve K_b değerlerinin karşılaştırılması, çözeltinin asit-baz durumunun tahmin edilmesini sağlar.

Sulu Metal İyonlarının İyonlaşması

Önceki örneklerin 1. ve 2. grup metal iyonlarından (Na⁺, Ca²⁺, vb.) farklı olarak, bazı metal iyonları sulu çözeltilerde asit olarak işlev görür. Bu iyonlar, çözündüklerinde su molekülleri tarafından sadece gevşek bir şekilde çözünmezler; bunun yerine, karmaşık bir iyon elde etmek için sabit sayıda su molekülüne kovalent olarak bağlanırlar (koordinasyon kimyası ile ilgili bölüme bakın). Örnek olarak, alüminyum nitratın suda çözünmesi tipik olarak şu şekilde temsil edilir:

Bununla birlikte, alüminyum (III) iyonu, kararlı bir kompleks iyon oluşturmak için aslında altı su molekülü ile reaksiyona girer ve bu nedenle çözünme sürecinin daha açık temsili şu şekildedir:

Al(H₂O)₆³⁺ iyonları, merkezi bir Al atomu ile altı su molekülünün O atomları arasındaki bağları içerir. Sonuç olarak, bağlı su moleküllerinin O–H bağları, bağlı olmayan su moleküllerine göre daha polar olduğundan, bağlı molekülleri bir hidrojen iyonu bağışına daha yatkın hale getirir:

Bu işlemle üretilen eşlenik baz, asitler olarak hareket edebilen beş tane bağlı su molekülü içerir ve bu nedenle, aşağıdaki birkaç denklemde gösterildiği gibi, protonların sıralı veya aşamalı transferi mümkündür:

Alkali metaller (grup 1) ve bazı toprak alkali metallerin (grup 2) yanı sıra, diğer metal iyonlarının çoğu suda çözündüğünde bir dereceye kadar asit iyonlaşmasına uğrayacaktır. Bu kompleks iyonların asit mukavemeti tipik olarak artan yük ve metal iyonlarının boyutu azaldıkça artar. Diğer birkaç asidik metal iyonu için birinci aşama asit iyonizasyon denklemleri aşağıda gösterilmiştir:

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 14.4: Hydrolysis of Salts.