Fun! slabá kyselina versus slabá zásada!

Kyanid amonný, $\ce{NH4CN}$, je pevná látka, jejíž atomy jsou seskupeny do stejných iontů, které vznikají v roztoku: $\ce{NH4+}$ a $\ce{CN-}$. Ačkoli může sublimovat při velmi mírném zahřátí, je poměrně nestabilní. Reaguje zejména s atmosférickou vodní párou za vzniku amoniaku a HCN. Nebezpečná věc!

První část odpovědi na otázku 1. je rozklad $\ce{NH4CN}$ na ionty ve vodném roztoku, což by mělo být zřejmé; jednou z jemností je, že možná budete chtít přidat (s) a (aq) vedle každého druhu, zvláště pokud to váš profesor zdůrazňuje. Tak to je disociace. Údaje v úloze nám neumožňují vypočítat rovnovážnou konstantu disociace, ale můžeme s jistotou říci, že je extrémně vysoká, to znamená, že disociace je úplná: v roztoku není $\ce{NH4CN}$ jako taková.

Rovnice acidobazické rovnováhy mohou být ty, které jste napsali. Opět můžete doplnit další informace, například tuto:

$$\ce{NH4+ (aq) + H2O <=> NH3 (aq) + H3O+ (aq)}\kvadrát K=5.5\krát10^{-10}$$

Rovnovážná konstanta $K$ je zde disociační konstanta kyseliny $\ce{NH4+}$, protonované formy (tzv. konjugované kyseliny) amoniaku. Její hodnotu jsem získal vydělením $K_\mathrm w$, disociační konstanty vody ($1,0\times10^{-14}$), hodnotou $K_\mathrm b$ amoniaku, uvedenou v úloze.

Vyzývám vás k doplnění podobných informací pro rovnováhu zahrnující kyanidový ion. Nápověda: pokud reakci ponecháte tak, jak jste ji napsali, vhodným $K$ není $K_\mathrm a$ $\ce{HCN}$, ale $K_\mathrm b$ deprotonované formy (konjugované báze), $\ce{CN-}$.(Místo toho však můžete uvažovat alternativní reakci $\ce{HCN + H2O <=> CN- + H3O+}$, a pak je rovnovážná konstanta $K_\mathrm a$ pro $\ce{HCN}$.)

A co část 2? Jediná správná odpověď na otázku

Bude sůl reagovat jako kyselina nebo zásada?“

je „Může obojí, podle toho, s čím reaguje“. Ale možná se tím myslí, zda je roztok soli kyselý nebo zásaditý. Pokud ano, jedním ze způsobů, jak to zjistit, je spojit obě rovnovážné rovnice a jejich $K$. Nechci problém úplně prozrazovat, ale uvažujte takto:

• Jaké je pH (řekněme) 1 M roztoku $\ce{HCN}$ na základě $K_\mathrm a$ $\ce{HCN}$?

  (Předpokládám, že výpočet pH roztoku čisté slabé kyseliny nebo čisté slabé zásady byl v kurzu probrán dříve, než jste se dostali k otázce, kterou jste dnes položili.)

• Jaké je pH 1 M roztoku $\ce{NH3}$ na základě $K_\mathrm b$?

• Je $\ce{HCN}$ silnější kyselina než $\ce{NH3}$ zásada, nebo je $\ce{NH3}$ silnější zásada než $\ce{HCN}$ kyselina? Na základě toho, co byste očekávali, že „zvítězí“, pokud smícháte oba roztoky ve stejném poměru?

(Jde o to, že to, co dostanete rozpuštěním $\ce{NH4CN}$, je nerozlišitelné od toho, co byste dostali smícháním stejných množství ekvimolárních roztoků $\ce{HCN}$ a amoniaku. Jinými slovy, smícháte-li 1 l 2 M roztoku $\ce{HCN}$ s 1 l 2 M roztoku amoniaku, výsledkem jsou téměř 2 l 1 M roztoku $\ce{NH4CN}$. Poznámka pod čarou: „téměř“, protože objem není vždy zachován přesně, na rozdíl od hmotnosti.)