Гидролиз солей. Гидролиз – это обменное взаимодействие ионов соли с молекулами воды, в результате которого смещается равновесие электролитической диссоциации воды

Гидролиз – это обменное взаимодействие ионов соли с молекулами воды, в результате которого смещается равновесие электролитической диссоциации воды

H₂O ⇆ H⁺ + OH^-.

Гидролиз происходит лишь в тех случаях, когда ионы, образующиеся в результате электролитической диссоциации соли - катион, анион или оба вместе - способны образовывать с ионами воды малодиссоциирующие соединения, а это, в свою очередь, происходит тогда, когда катион - сильно поляризующий (катион слабого основания), а анион - легко поляризуется (анион слабой кислоты). При этом изменяется рН среды. Если же катион образует сильное основание, а анион - сильную кислоту, то они гидролизу не подвергаются.

Часто возникает необходимость быстрой качественной оценки силы оснований и кислот без использования соответствующих табличных данных (табл. 8.2). Поэтому полезно сформулировать несколько простейших правил, пригодных для растворов обычных (~ 0,1М) концентраций.

1. Сильными являются основания, образованные щелочными, щелочно-земельными металлами и Tl⁺, причем их сила возрастает с ростом атомной массы и радиуса катиона. Остальные основания – слабые.

2. Сила оснований уменьшается с увеличением заряда катиона. Таким образом, с учетом правил 1 и 2 основания Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ - довольно сильные, их сила уменьшается в этом ряду; основание Mg(OH)₂ - средней силы, а Be(OH)₂ - слабое.

3. Сила бескислородных кислот возрастает с уменьшением энергии связи Н-Э и уменьшением отрицательного заряда Э^n-.

Таким образом, в ряду HF, HCl, HBr, HI сила кислоты возрастает (HF - слабая кислота, хотя она и весьма активна во многих реакциях, например, растворяет стекло, кварц!); однако, HF все же сильнее, чем H₂O, и тем более чем H₃N.

4. В случае кислородных кислот общей формулы сила кислоты увеличивается с ростом (m - n) в формуле кислоты. Например, в HClO₄, HNO₃, H₃PO₄ и H₃BO₃ величина (m - n) равна 3, 2, 1 и 0, соответственно, поэтому сила кислот в этом ряду резко уменьшается (K₁ от 10¹⁰ в HClO₄ до примерно 10^-10 в H₃BO₃);

при одинаковых формулах кислот их сила уменьшается с увеличением радиуса центрального атома Х. Например, H₃AsO₃ - слабая кислота, H₃SbO₃ - амфотерное соединение, H₃BiO₃ – почти не проявляет кислотных свойств, и лучше говорить, что Bi(OH)₃ - слабое основание.

1. Гидролиз соли слабого основания и сильной кислоты проходит по катиону, при этом может образоваться слабое основание или основная соль, если катион имеет заряд больше единицы. В этом случае в растворе увеличивается концентрация Н⁺ и рН раствора уменьшится (среда кислая, рН < 7):

1-ая ступень: Al³⁺ + H₂O ⇆ Al(OH)²⁺ + H⁺; + H₂O ⇆.

AlCl₃ + H₂O ⇆ Al(OH)Cl₂ + HCl;

основная соль

2-ая ступень: Al(OH)²⁺ + H₂O ⇆ Al(OH)₂⁺ + H⁺;

Al(OH)Cl₂ + H₂O ⇆ Al(OH)₂Cl + HCl;

3-я ступень: Al(OH)₂⁺ + H₂O = ¯Al(OH)₃ + H⁺;

Al(OH)₂Cl + Н₂О = ¯Al(OH)₃ + HCl.

Гидролиз данной соли проходит в три ступени, так как заряд катиона равен трем.

2. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания проходит по аниону, при этом может образоваться слабая кислота или кислая соль (если заряд аниона больше единицы). В результате гидролиза в растворе образуются ОН^-. рН раствора увеличивается (среда щелочная, рН > 7):

1-ая ступень: SO₃^2-+ H₂O ⇆ HSO₃^- + .

Na₂SO₃ + H₂O ⇆ NaHSO₃ + NaOH;

кислая соль

Гидролиз этой соли протекает в две ступени (т.к. заряд аниона равен двум).

Обычно гидролиз соли, если он происходит по многозарядному иону - катиону или аниону - не идет дальше первой ступени, так как степень гидролиза по второй ступени значительно меньше, чем по первой. Исключением являются соли, образующие трудно растворимые или сильно летучие промежуточные или конечные соединения. Например, в приведенном ниже примере гидролиз трехвалентного катиона идет до второй ступени вследствие образования малорастворимой оксосоли:

Sb³⁺ + H₂O ⇆ SbOH²⁺ + HCl; SbOH²⁺ + H₂O ⇆ Sb(OH)₂ + НСl;

Sb(OH)₂Cl ® SbOCl¯ + H₂O. SbCl₃ + H₂O = SbOCl¯ + 2HCl;

3. Гидролиз соли слабого основания и слабой кислоты обычно проходит нацело с образованием слабой кислоты и слабого основания; рН раствора при этом незначительно отличается от 7 и определяется относительной силой кислоты и основания (рН» 7):

3H₂O

Al₂(SO₃)₃ + 6H₂O ® ¯2Al(OH)₃ + 3H₂SO₃

3SO₂ ­.

Реакция в этом случае идет до конца, так как при гидролизе катиона образуется Н⁺, при гидролизе аниона - ОН , далее происходит образование из них Н₂О (с выделением энергии), что и смещает равновесие гидролиза вправо.

4. Гидролиз соли сильного основания и сильной кислоты не протекает:

Na₂SO₄+ H₂O ®.

Соли такого типа гидролизу не подвергаются, а растворы практически нейтральны (рН» 7).

Особый случай гидролиза - гидролиз галогенангидридов, тиоангидридов и других подобных ковалентных соединений, когда продуктом гидролиза электроположительного атома является гидроксид кислотного характера (то есть кислота):

SbCl₅ + 4H₂O ® H₃SbO₄ + 5HCl;

SiS₂ + 3H₂O ® H₂SiO₃ + 2H₂S.

В этих случаях гидролиз идет с образованием двух кислот, причем это происходит в молекулярном виде, так как ангидриды в водном растворе не диссоциируют на катион и анион.

Во многих случаях необходимо предотвратить гидролиз. Эта задача решается как обычная задача смещения равновесия: необходимо добавлять в раствор сильную кислоту (при гидролизе по катиону) или щелочь (гидролиз по аниону).

Пример 16. Добавлением каких из приведенных веществ можно уменьшить гидролиз соли Na₂CO_3: а) НСl, б) NaOH, в) Н₂О?

Решение. Запишем ионное уравнение гидролиза: СО₃^2- + НОН ⇆ НСО₃^- + ОН^-.

Поскольку процесс гидролиза является обратимым, то в соответствии с законом действия масс можно сместить равновесие в ту или иную сторону введением в раствор кислоты или основания. В присутствии щелочи концентрация ОН^-- ионов возрастает, равновесие смещается влево и гидролиз подавляется. При добавлении кислоты происходит связывание ОН^-- и Н⁺- ионов в воду и равновесие смещается вправо, гидролиз усиливается.

Следовательно, уменьшить гидролиз Na₂CO₃ можно добавлением NaOH.

Усилить гидролиз - добавлением кислоты или разбавлением раствора (а, в).

Пример 17. Укажите, при гидролизе каких солей 1) KCl, 2) Na₃PO₄, 3) ZnSO₄

а) среда раствора щелочная; б) образуются ионы Н⁺; в) образуется кислая соль?

Решение: а) Соль KCl образована сильным основанием (КОН) и сильной кислотой (HCl), следовательно, гидролиз не протекает, среда нейтральная (рН» 7);

Соль Na₃PO₄ образована сильным основанием (NaOH) и слабой кислотой (Н₃PO₄), следовательно, гидролиз протекает по аниону, основание сильнее кислоты - среде щелочная, рН > 7;

Соль ZnSO₄ образована слабым основанием Zn(ОН)₂ и сильной кислотой H₂SO₄. Гидролиз идет по катиону, среда кислая (кислота сильнее основания, рН < 7).

Таким образом: а) ответ 2; б) ответ 3; в) ответ 3.

Поиск по сайту: