Щоб зрозуміти, як протікає гідроліз солей у них водних розчинах, для початку наведемо визначення цього процесу.

Визначення та особливості гідролізу

Цей процес передбачає хімічну дію іонів води з іонами солі, в результаті утворюється слабка основа (або кислота), а також змінюється реакція середовища. Будь-яка сіль може бути представлена ​​як продукт хімічної взаємодіїоснови та кислоти. Залежно від цього, яка їх сила, виділяють кілька варіантів протікання процесу.

Типи гідролізу

У хімії розглядається три різновиди протікання реакції між катіонами солі та води. Кожен процес здійснюється зі зміною рН середовища, тому передбачається використання визначення водневого показникарізних видів індикаторів. Наприклад, для кислого середовища застосовують фіолетовий лакмус, для лужної реакції підійде фенолфталеїн. Проаналізуємо докладніше особливості кожного варіанта гідролізу. Сильні та слабкі підстави можна визначити за таблицею розчинності, а силу кислот виявляємо за таблицею.

Гідроліз по катіону

Як приклад такої солі розглянь хлорид заліза (2). Гідроксид заліза (2) - це слабка основа, а соляна кислотає сильним. У процесі взаємодії з водою (гідролізу) відбувається утворення основної солі (гідроксохлориду заліза 2), а також утворюється соляна кислота. У розчині з'являється кисле середовище, визначити його можна за допомогою синього лакмусу (рН менше 7). При цьому сам гідроліз протікає по катіону, оскільки використано слабку основу.

Наведемо ще один приклад протікання гідролізу для описуваного випадку. Розглянемо сіль магнію хлорид. Гідроксид магнію – це слабка основа, а соляна кислота – сильна. У процесі взаємодії з молекулами води хлорид магнію перетворюється на основну сіль (гідроксохлорид). Гідроксид магнію, формула якого в загальному виглядіпредставлена ​​у вигляді М(ОН) 2 малорозчинний у воді, але сильна хлороводнева кислота надає розчину кисле середовище.

Гідроліз по аніону

Наступний варіант гідролізу характерний для солі, яка утворена сильною основою (лугом) та слабкою кислотою. Як приклад для цього випадку розглянемо карбонат натрію.

У цій солі є сильна основа натрію, а також слабка вугільна кислота. Взаємодія з молекулами води протікає з утворенням кислої солі - гідрокарбонату натрію, тобто гідроліз по аніону. Крім того, у розчині утворюється який надає розчину лужне середовище.

Наведемо ще один приклад для цього випадку. Сульфіт калію - це сіль, яка утворена сильною основою - їдким калієм, а також слабкою У процесі взаємодії з водою (при гідролізі) відбувається утворення гідросульфіту калію (кислої солі) та гідроксиду калію (лугу). Середовище в розчині буде лужним, підтвердити його можна за допомогою фенолфталеїну.

Повний гідроліз

Сіль слабкої кислоти та слабкої основи піддається повному гідролізу. Спробуємо з'ясувати, у чому його особливість, і які продукти утворюватимуться внаслідок цієї хімічної реакції.

Проаналізуємо гідроліз слабкої основи та слабкої кислоти на прикладі сульфіду алюмінію. Ця сіль утворена гідроксидом алюмінію, який є слабкою основою, а також слабкою сірководневою кислотою. При взаємодії з водою спостерігається повний гідроліз, у результаті якого утворюється газоподібний сірководень, а також у вигляді осаду гідроксид алюмінію. Така взаємодія протікає і за катіоном, і за аніоном, тому такий варіант гідролізу вважається повним.

Також як приклад взаємодії даного типу солі з водою можна навести сульфід магнію. У складі цієї солі є гідроксид магнію, його формула - Mg(OH)2. Це слабка основа, нерозчинна у воді. Крім того, всередині сульфіду магнію є сірководнева кислота, яка є слабкою. При взаємодії з водою відбувається повний гідроліз (по катіону та аніону), внаслідок чого утворюється у вигляді осаду гідроксид магнію, а також у вигляді газу виділяється сірководень.

Якщо розглядати гідроліз солі, яка утворена сильною кислотою і сильною основою, слід зазначити, що він не протікає. Середовище в розчинах таких солей, як хлорид калію, залишається нейтральним.

Висновок

Сильні та слабкі основи, кислоти, якими утворені солі, впливають на результат гідролізу, реакцію середовища у розчині, що утворюється. Подібні процеси широко поширені у природі.

Гідроліз має особливе значення у хімічному перетворенні земної кори. У ній містяться сульфіди металів, що малорозчинні у воді. У міру їх гідролізу відбувається утворення сірководню, його викид у процесі вулканічної діяльностіна поверхні землі.

Силікатні породи при переході в гідроксиди викликають поступове руйнування гірських порід. Наприклад, такий мінерал як малахіт є продуктом гідролізу карбонатів міді.

Інтенсивний процес гідролізу відбувається також і у Світовому океані. і кальцію, які виносяться водою, мають слаболужне середовище. У таких умовах добре протікає процес фотосинтезу в морських рослинах, інтенсивніше розвиваються морські організми.

У нафті є домішки води та солей кальцію та магнію. У процесі нагрівання нафти відбувається їх взаємодія з водяними парами. У ході гідролізу утворюється хлороводень, при взаємодії якого з металом відбувається руйнування обладнання.

Константа гідролізу дорівнює відношенню добутку концентрацій
продуктів гідролізу до концентрації негідролізованої солі

приклад 1.Обчислити ступінь гідролізу NH4Cl.

Рішення:З таблиці знаходимо Кд(NH 4 ОН)=1,8∙10 -3 , звідси

Кγ=Кв/Кд до = 10 -14 /1,8∙10 -3 = 5,56∙10 -10 .

приклад 2.Обчислити ступінь гідролізу ZnCl 2 по 1 ступеню 0,5 М розчині.

Рішення: Іонне рівняннягідролізу Zn 2 + H 2 O ZnOH + + H +

Kд ZnOH +1=1,5∙10 -9; hγ=√(Кв/ [Кд осн ∙Cм]) = 10 -14 /1,5∙10 -9 ∙0,5=0,36∙10 -2 (0,36%).

приклад 3.Складіть іонно-молекулярні та молекулярні рівняння гідролізу солей: a) KCN; б) Na 2 CO 3; в) ZnSO 4 . Визначте реакцію середовища розчинів цих солей.

Рішення:а) Ціанід калію KCN – сіль слабкої одноосновної кислоти (див. табл. I додатку) HCN та сильної основи КОН. При розчиненні у воді молекули KCN повністю дисоціюють на катіони К+ та аніони CN-. Катіони К+ не можуть пов'язувати іони ВІН – води, оскільки КОН – сильний електроліт. Аніони ж CN – зв'язують іони Н+ води, утворюючи молекули слабкого електроліту HCN. Сіль гідролізується аніоном. Іонно-молекулярне рівняння гідролізу

CN - + Н 2 Про HCN + ВІН -

або у молекулярній формі

KCN + Н 2 Про HCN + КОН

В результаті гідролізу в розчині з'являється деякий надлишок іонів ВІН - тому розчин KCN має лужну реакцію (рН > 7).

б) Карбонат натрію Na 2 CO 3 - сіль слабкої багатоосновної кислоти та сильної основи. У цьому випадку аніони солі 3 - зв'язуючи водневі іони води, утворюють аніони кислої солі НСО - 3 , а не молекули Н 2 3 , так як іони НСО - 3 дисоціюють набагато важче, ніж молекули Н 2 3 . У звичайних умовахгідроліз йде по першому ступені. Сіль гідролізується аніоном. Іонно-молекулярне рівняння гідролізу

CO 2-3 +H 2 O HCO - 3 +ОН -

або у молекулярній формі

Na 2 CO 3 + Н 2 Про NaHCO 3 + NaOH

У розчині з'являється надлишок іонів ВІН - тому розчин Na 2 CO 3 має лужну реакцію (рН > 7).

в) Сульфат цинку ZnSO 4 - сіль слабкої багатокислотної основи Zn(OH) 2 та сильної кислоти H 2 SO 4 . У цьому випадку катіони Zn+ зв'язують гідроксильні іони води, утворюючи катіони основної солі ZnOH+. Утворення молекул Zn(OH) 2 немає, оскільки іони ZnOН + дисоціюють набагато складніше, ніж молекули Zn(OH) 2 . У звичайних умовах гідроліз йде першою щаблем. Сіль гідролізується по катіону. Іонно-молекулярне рівняння гідролізу

Zn 2+ + Н 2 Про ZnOН + + Н +

або у молекулярній формі

2ZnSO 4 + 2Н 2 О (ZnOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4

У розчині з'являється надлишок іонів водню, тому розчин ZnSO 4 має кислу реакцію (рН< 7).

приклад 4.Які продукти утворюються при змішуванні розчинів A1(NO 3) 3 і К 2 3 ? Складіть іонно-молекулярне та молекулярне рівняння реакції.

Рішення.Сіль A1(NO 3) 3 гідролізується по катіону, а До 2 3 - по аніону:

А1 3+ + Н 2 Про А1ОН 2+ + Н +

СО 2-3 + Н 2 Про НСО - з + ВІН -

Якщо розчини цих солей знаходяться в одній посудині, то йде взаємне посилення гідролізу кожної з них, тому що іони Н + і ВІН - утворюють молекулу слабкого електроліту Н 2 О. При цьому гідролітична рівновага зсувається вправо і гідроліз кожної взятих солей йде до кінця з утворенням А1(ОН) 3 і 2 (Н 2 3). Іонно-молекулярне рівняння:

2А1 3+ + ЗСО 2-3 + ДТ 2 Про = 2А1(ВІН) 3 + ЗСО 2

молекулярне рівняння: ЗСО 2 + 6KNO 3

2A1(NO 3) 3 + ЗК 2 СО 3 + ДТ 2 О = 2А1(ВІН) 3

Ми дали визначення гідролізу, згадали деякі факти про солях. Зараз ми обговоримо сильні та слабкі кислоти і з'ясуємо, що "сценарій" гідролізу залежить саме від того, якою кислотою та якою основою утворена дана сіль.

← Гідроліз солей. Частина I

Сильні та слабкі електроліти

Нагадаю, що всі кислоти та основи можна умовно розділити на сильніі слабкі. Сильні кислоти (і взагалі сильні електроліти) у водному розчині дисоціюють практично повністю. Слабкі електроліти розпадаються на іони незначною мірою.

До сильних кислот відносяться:

• H 2 SO 4 (сірчана кислота),
• HClO 4 (хлорна кислота),
• HClO 3 (хлорнувата кислота),
• HNO 3 (азотна кислота),
• HCl (соляна кислота),
• HBr (бромоводнева кислота),
• HI (йодоводородна кислота).

Нижче наведено список слабких кислот:

• H 2 SO 3 (сірчиста кислота),
• H 2 CO 3 (вугільна кислота),
• H 2 SiO 3 (кремнієва кислота),
• H 3 PO 3 (фосфориста кислота),
• H 3 PO 4 (ортофосфорна кислота),
• HClO 2 (хлориста кислота),
• HClO (хлорнуватиста кислота),
• HNO 2 (азотиста кислота),
• HF (фтороводородна кислота),
• H 2 S (сірководнева кислота),
• більшість органічних кислот, наприклад, оцтова (CH 3 COOH).

Звичайно, неможливо перерахувати всі існуючі в природі кислоти. Наведено лише найбільш "популярні". Слід також розуміти, що поділ кислот на сильні та слабкі є досить умовним.

Істотно простіше справи з сильними і слабкими підставами. Можна скористатися таблицею розчинності. До сильних підстав відносяться всі розчинніу воді основи, крім NH 4 OH. Ці речовини називають лугами (NaOH, KOH, Ca(OH) 2 і т. д.)

Слабкі основи - це:

• всі нерозчинні у воді гідроксиди (напр., Fe(OH) 3 Cu (OH) 2 і т. д.),
• NH 4 OH (гідроксід амонію).

Гідроліз солей. Головні факти

Читаючим цю статтю може здатися, що ми вже забули про основну тему розмови, і пішли кудись убік. Це не так! Наша розмова про кислоти і основи, про сильні та слабкі електроліти має пряме відношення до гідролізу солей. Зараз ви в цьому переконаєтесь.

Отже, дозвольте викласти основні факти:

1. Не всі солі піддаються гідролізу. Існують гідролітично стійкісполуки, наприклад, хлорид натрію.
2. Гідроліз солей може бути повним (незворотнім) та частковим (оборотним).
3. У ході реакції гідролізу відбувається утворення кислоти або основи, змінюється кислотність середовища.
4. Принципова можливість гідролізу, напрямок відповідної реакції, її оборотність чи незворотність визначаються силою кислотиі силою основи, якими утворена ця сіль.
5. Залежно від сили відповідної кислоти та соотв. основи, всі солі можна умовно розділити на 4 групи. Для кожної з цих груп характерний свій "сценарій" гідролізу.

Приклад 4. Сіль NaNO 3 утворена сильною кислотою (HNO 3) та сильною основою (NaOH). Гідроліз не йде, нових сполук не утворюється, кислотність середовища не змінюється.

Приклад 5. Сіль NiSO 4 утворена сильною кислотою (H 2 SO 4) та слабкою основою (Ni(OH) 2). Йде гідроліз по катіону, в ході реакції утворюються кислота та основна сіль.

Приклад 6. Карбонат калію утворений слабкою кислотою (H 2 CO 3) та сильною основою (KOH). Гідроліз по аніону, утворення лугу та кислої солі. Лужне середовище розчину.

Приклад 7. Сульфід алюмінію утворений слабкою кислотою (H 2 S) та слабкою основою (Al(OH) 3). Йде гідроліз як по катіону, так і аніону. Необоротна реакція. У ході процесу утворюються H 2 S та гідроксид алюмінію. Кислотність середовища змінюється незначною мірою.

Спробуйте самостійно:

Вправа 2. До якого типу належать такі солі: FeCl 3 , Na 3 PO 3 , KBr, NH 4 NO 2 ? Чи піддаються ці солі гідролізу? По катіону чи аніону? Що утворюється під час реакції? Як змінюється кислотність середовища? Рівняння реакцій можна поки що не записувати.

Нам залишилося послідовно обговорити 4 групи солей і кожної з них навести специфічний " сценарій " гідролізу. У наступній частині ми почнемо із солей, утворених слабкою основою та сильною кислотою.

Підстави (гідрокси)- Складні речовини, молекули яких у своєму складі мають одну або кілька гідрокси-груп OH. Найчастіше основи складаються з атома металу та групи OH. Наприклад, NaOH – гідроксид натрію, Ca(OH) 2 – гідроксид кальцію та ін.

Існує основа - гідроксид амонію, в якому гідрокси-група приєднана не до металу, а до іону NH 4 + (катіону амонію). Гідроксид амонію утворюється при розчиненні аміаку у воді (реакції приєднання води до аміаку):

NH 3 + H 2 O = NH 4 OH (гідроксід амонію).

Валентність гірокси-групи - 1. Число гідроксильних групв молекулі основи залежить від валентності металу і дорівнює їй. Наприклад, NaOH, LiOH, Al(OH)3, Ca(OH)2, Fe(OH)3 і т.д.

Усі підстави – тверді речовини, які мають різне забарвлення. Деякі основи добре розчиняються у воді (NaOH, KOH та ін.). Однак більшість із них у воді не розчиняються.

Розчинні у воді основи називаються лугами.Розчини лугів «мильні», слизькі на дотик і досить їдкі. До луг відносять гідроксиди лужних і лужноземельних металів(KOH, LiOH, RbOH, NaOH, CsOH, Ca(OH) 2 , Sr(OH) 2 , Ba(OH) 2 та ін.). Інші є нерозчинними.

Нерозчинні основи- це амфотерні гідроксиди, які при взаємодії з кислотами виступають як основи, а з лугом поводяться як кислоти.

Різні основи відрізняються різною здатністю відщеплювати гідрокси-групи, тому вони діляться на сильні і слабкі основи.

Сильні основи у водних розчинах легко віддають свої гідрокси-групи, а слабкі – ні.

Хімічні властивості основ

Хімічні властивості основ характеризуються ставленням їх до кислот, ангідридів кислот та солей.

1. Діють на індикатори. Індикатори змінюють своє забарвлення залежно від взаємодії з різними хімічними речовинами. У нейтральних розчинах – вони мають одне забарвлення, у розчинах кислот – інше. При взаємодії з основами вони змінюють своє забарвлення: індикатор метиловий оранжевий забарвлюється в жовтий колір, індикатор лакмус синій колір, а фенолфталеїн стає кольором фуксії.

2. Взаємодіють з кислотними оксидамизутворенням солі та води:

2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2 O.

3. Вступають у реакцію з кислотами,утворюючи сіль та воду. Реакція взаємодії основи з кислотою називається реакцією нейтралізації, оскільки після її закінчення середовище стає нейтральним:

2KOH + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O.

4. Реагують із солями,утворюючи нові сіль та основу:

2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4.

5. Здатні при нагріванні розкладатися на воду та основний оксид:

Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O.

Залишились питання? Бажаєте знати більше про підстави?
Щоб отримати допомогу репетитора – зареєструйтесь.
Перший урок – безкоштовно!

сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.