Leuk! zwak zuur versus zwakke base!

Ammoniumcyanide, $ce{NH4CN}$, is een vaste stof waarvan de atomen gegroepeerd zijn in dezelfde ionen die in oplossing ontstaan: $ce{NH4+}$ en $ce{CN-}$. Hoewel het bij zeer geringe verwarming kan worden gesublimeerd, is het tamelijk onstabiel. Het reageert met name met atmosferische waterdamp, waarbij ammoniak en HCN vrijkomen. Gevaarlijk spul!

Het eerste deel van het antwoord op 1. is de ontbinding van $H4CN$ in ionen in waterige oplossing, wat voor de hand zou moeten liggen; een subtiliteit is dat je misschien (s) en (aq) wilt toevoegen naast elke soort, vooral als je professor er een punt van maakt om dat te doen. Dus dat is de dissociatie. De gegevens in het probleem laten niet toe om de evenwichtsconstante van de dissociatie te berekenen, maar het is veilig om te zeggen dat die extreem hoog is, dat wil zeggen dat de dissociatie volledig is: er is geen $NH4CN}$ als zodanig in oplossing.

De zuur-base-evenwichtsvergelijkingen kunnen die zijn die je schreef. Ook hier kun je misschien meer informatie toevoegen, zoals deze:

$$${NH4+ (aq) + H2O <=> NH3 (aq) + H3O+ (aq)}quad K=5.5 keer10^{-10}$$

Hier is de evenwichtsconstante $K$ de zuurdissociatieconstante van het zuur $ Ik heb de waarde verkregen door $K_mathrm w$, de dissociatieconstante van water ($1,0 keer10^{-14}$), te delen door de $K_mathrm b$ van ammoniak, gegeven in het probleem.

Ik moedig je aan om soortgelijke informatie toe te voegen voor het evenwicht waarbij het cyanide-ion betrokken is. Hint: als je de reactie houdt zoals je hem hebt geschreven, is de juiste $K$ niet de $K_athrm a$ van $\ce{HCN}$ maar de $K_athrm b$ van de gedeprotoneerde vorm (geconjugeerde base), $\ce{CN-}$.(Maar je kunt in plaats daarvan ook de alternatieve reactie $:HCN + H2O <=> CN- + H3O+}$ beschouwen, en dan is de evenwichtsconstante de $K_mathrm a$ van $:HCN}$.)

Hoe zit het met deel 2? Het enige juiste antwoord op

Reageert het zout als een zuur of een base?

is “Het kan beide, afhankelijk van waarmee het reageert”. Maar misschien bedoelen ze of de oplossing van het zout zuur of basisch is. Als dat zo is, is een manier om daar achter te komen het combineren van de twee evenwichtsvergelijkingen en hun $K$s. Ik wil het probleem niet helemaal verklappen, maar zie het zo:

• Wat is de pH van een (zeg) 1 M oplossing van $2406>

  HCN}$, gebaseerd op de $K_mathrm a$ van $2406>

  (Ik neem aan dat de berekening van de pH van een oplossing van een zuiver zwak zuur of een zuiver zwakke base in de cursus is behandeld voordat we bij de vraag komen die je vandaag hebt gepost.

• Wat is de pH van een 1 M oplossing van $ce{NH3}$, gebaseerd op de $K_mathrm b$?

• Is $ce{HCN}$ een sterker zuur dan $ce{NH3}$ een base is, of is $ce{NH3}$ een sterkere base dan $ce{HCN}$ een zuur is? Wat zou je dan verwachten als je de twee in gelijke verhoudingen mengt?

(Het punt hier is dat wat je krijgt door $\ce{NH4CN}$ op te lossen niet te onderscheiden is van wat je zou krijgen als je gelijke hoeveelheden equimolaire oplossingen van $\ce{HCN}$ en ammoniak mengt. Met andere woorden, als je 1 liter van een 2 M oplossing van $HCN met 1 liter van een 2 M oplossing van ammoniak mengt, krijg je bijna 2 liter van een 1 M oplossing van $HCN met ammoniak. Voetnoot: “bijna” omdat volume niet altijd exact behouden blijft, in tegenstelling tot massa.)