PROTOLIZA W WODNYCH
ROZTWORACH SOLI
pH + pOH = 14
Reakcje protolityczne - procesy polegające na wymianie protonu
pomiędzy kwasem a zasadą.
Zobojętnienie (? !)
1/ H3O+ + OH- 2 H2OpH H" 7
2/ HA + OH- H2O + A- pH > 7
3/ H3O+ + B H2O + BH+ pH < 7
4/ HA + B BH+ + A- pH H" 7 (zależne od KHA i KB)
Hydroliza - chemiczne działanie wody na związki.
protoliza
hydroliza cząsteczkowa
(hydroliza jonowa)
CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH + C2H5OH
�!
PBr3 + 3H2O 3HBr + H3PO3
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
protoliza (hydroliza jonowa)
ulegają jej:
a) sole mocnych zasad i słabych kwasów (MeA)
(ich roztwory wodne wykazują najczęściej pH > 7)
KNO2, CH3COONa, HCOOK, C6H5COONa, itp.
Na2SO3, K2CO3, K3PO4, Na2S, Na3AsO4, K2C2O4, itp.
NaH2PO4, Na2HPO4, NaHCO3, NaHS, Ca(H2PO4)2,
KHSO3, K2HAsO4, KH2AsO4, itp.
b) sole mocnych kwasów i słabych zasad (BH+X-)
(ich roztwory wodne wykazują pH < 7)
NH4Cl, NH4Br, NH4I, NH4NO3, (NH4)2SO4,
(CH3)3N�HCl, (C2H5)4NBr, itp.
Fe2(SO4)3, AlCl3, ZnSO4, NiBr2, Fe(NO3)2, itp.
c) sole słabych kwasów i słabych zasad (BH+A-)
(pH ich roztworów wodnych zależy od Ka i Kb)
CH3COONH4, HCOONH4, Al(CH3COO)3,
(NH4)2CO3, Zn(CH3COO)2, itp.
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
protolizie (hydrolizie jonowej)
NIE ULEGAJ
!!!
sole mocnych kwasów i mocnych zasad
(odczyn ich roztworów wodnych jest równy odczynowi środowiska
i w chemicznie czyste wodzie, w temp. 25oC jest obojętny, pH = 7)
MeNO3 i MeClO4 gdzie Me = Li, Na, K, Rb, Cs
Me(NO3)2 gdzie Me = Ca, Sr, Ba
Me2SO4 gdzie Me = Li, Na, K, Rb, Cs
CaSO4
chlorki, bromki i jodki metali I grupy (Li, Na, K, Rb, Cs)
chlorki, bromki i jodki Ca, Sr i Ba
UWAGA ! Kwas H2CrO4 jest kwasem słabszym od H2SO4, a chromiany litowców
Me2CrO4 gdzie Me = Li, Na, K, Rb, Cs wykazują w roztworach wodnych
odczyn zasadowy na skutek niezbyt daleko posuniętej protolizy:

CrO42 + H2O HCrO4 + OH
�!
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Ad. a) protoliza anionowa (reakcja protolizy anionu soli) - pH > 7
MeA Me+ + A- cs ą = 1

A- + H2O �! HA + OH- Kb
[HA]�"[OH-]
Stałą protolizy zasady A- opisuje zależność: Kb =
[A-]
ponieważ: [HA] = [OH-] oraz [A-] = cs - [OH-] H" cs
[OH-] = Kb �"cs
to:
Kw �" cs
[OH- ] =
lub wiedząc, że Ka � Kb = Kw to:
Ka
Stopień protolizy anionu soli o stężeniu cs jest równy:
[HA] [OH- ] Kw
� = = =
cs cs Ka �" cs
Czy zawsze stężenie soli jest równe stężeniu anionu ? {np. w Ba(CH3COO)2}
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Aniony wieloprotonowych kwasów, np. SO32 , CO32 , PO43 , S2 , itp.

SO32 + H2O HSO3 + OH- Kb1
�!

HSO3- + H2O H2SO3 + OH- Kb2
�!

A2 + H2O HA + OH- Kb1 ( �! Ka2 )
�!

HA- + H2O H2A + OH- Kb2 ( �! Ka1 )
�!
ponieważ: Kb1 >> Kb2 a [OH ]c = [OH-]1 + [OH-]2 H" [OH-]1
to stałą protolizy (hydrolizy) opisuje zależność:
[HA-]�"[OH-]c
Kb1 =
[A2-]
zakładając, że: [HA-] H" [OH-]c i [A2-] = cs � [OH-]c H" cs
to: [OH-]c = Kb1 �"cs
Kw �" cs
lub wiedząc, że Ka2 � Kb1 = Kw to: [OH- ]c =
Ka2
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Wodorosole, np. NaH2PO4, Na2HPO4, NaHCO3, NaHS, Ca(H2PO4)2,
KHSO3, K2HAsO4, KH2AsO4, itp.
NaH2PO4 Na+ + H2PO4-
wodoroaniony są amfolitami:

H2PO4 + H2O H3PO4 + OH- jako zasada Kb3
�!

�!
H2PO4- + H2O HPO42 + H3O+ jako kwas Ka2
Sól o stężeniu cs HA + H2O H2A + OH- Kb2
�!

HA- + H2O �! A2 + H3O+ Ka2
równowagi tych reakcji opisują stałe:
[H2A]�"[OH-] [A2-]�"[H3O+ ]
Kb2 = Ka2 =
[HA-] [HA-]
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Rozważmy dwa przypadki:
1/ jeżeli cs H" Ka1 i jednocześnie cs � Ka2 >> Kw to stężenie
jonów wodorowych można obliczyć z wzoru:
Ka1 �" Ka2 �" cs
[H3O+ ] =
Ka1 + cs
2/ jeżeli cs >> Ka1 i jednocześnie cs � Ka2 >> Kw to stężenie
jonów wodorowych można obliczyć z uproszczonego wzoru:
[H3O+ ] = Ka1 �" Ka2
Obliczanie pH roztworu NaH2PO4 a Na2HPO4 ?
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Ad. b) protoliza kationowa (reakcja protolizy kationu soli) - pH < 7
BH+X- BH+ + X- cs ą = 1

BH+ + H2O B + H3O+ Ka
�!
[B]�"[H3O+ ]
Stałą protolizy kwasu BH+ opisuje zależność: Ka =
[BH+ ]
ponieważ: [B] = [H3O+] oraz [BH+] = cs - [H3O+] H" cs
[H3O+ ] = Ka �"cs
to:
Kw �"cs
[H3O+ ] =
lub wiedząc, że Ka � Kb = Kw to:
Kb
Stopień protolizy kationu soli o stężeniu cs jest równy:
[B] [H3O+ ] Kw
� = = =
cs cs Kb �" cs
Czy zawsze stężenie soli jest równe stężeniu kationu ? {np. w (NH4)2SO4}
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Kationy metali, które tworzą słabe zasady, np. Be2+, Al3+, Cr3+, Mn2+,
Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, itp. ulegają
hydratacji Men+ + x H2O [Me(H2O)x]n+ x = 6, a dla Cu2+ i Be2+ x = 4
protoliza
[Me(H2O)x]n+ + H2O [Me(H2O)x-1(OH)](n-1)+ + H3O+
�!
np.
Al(NO3)3 Al3+ + 3 NO3- (dysocjacja soli)
Al3+ + 6 H2O [Al(H2O)6]3+ (hydratacja)
[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(H2O)5(OH)]2+ + H3O+ (protoliza)
�!
Wzór Ka
[H3O+ ] = Ka �"cs
Cr(H2O)63+ 1,6 �" 10 4
Zn(H2O)62+ 2,5 �" 10 11
Uwaga !
Mg(H2O)62+ 4,0 �" 10 12
Al(H2O)63+ 1,4 �" 10 5
0,01 M Al(NO3)3 pH = 3,43
Cu(H2O)42+ 5,0 �" 10 7
0,01 M CH3COOH pH = 3,37
Fe(H2O)62+ 1,2 �" 10 6
Fe(H2O)63+ 4,0 �" 10 3
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Ad. c) protoliza kationu i anionu soli BH+A-
BH+A- BH+ + A- cs ą = 1

BH+ + H2O B + H3O+
�!

+ A- + H2O HA + OH-
�!
BH+ + A- B + HA
�!
[B]�"[HA] [B]�"[HA] [H+ ]�"[OH- ] Kw
K = = �" =
[BH+ ]�"[A- ] [BH+ ]�"[A- ] [H+ ]�"[OH- ] KB �" KHA
Ponieważ zwykle KHA i KB są zbliżone to pH roztworu wodnego
takiej soli jest bliskie 7 i wyznacza się je ze stosunku stężeń [H3O+]
i [OH-] wyznaczonych z wyrażenia na KHA kwasu HA i KB zasady B:
Kw �" KHA
[H3O+ ] =
KB
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii