Умови протікання реакцій обміну в розчинах електролітів

визначення гідролізу

Гідроліз - це хімічна реакція іонного обміну між водою і розчиненим у ній речовиною з утворенням слабкого електроліту. (В загальному випадку обмінна взаємодія розчиненої речовини з розчинником зветься - сольволізу).

У більшості випадків гідроліз супроводжується зміною pH розчину.

Більшість реакцій гідролізу - оборотні:

Pb (NO3) 2 + H2 O Pb (OH) (NO3) + HNO3

Na2 HPO4 + H2 O NaH2 PO4 + NaOH

Деякі реакції гідролізу протікають незворотньо:

Al2 S3 + 6H2 O 2Al (OH) 3 + 3H2 S

Причиною гідролізу є взаємодія іонів солі з молекулами води з гідратної оболонки з утворенням малодисоційованих з'єднань або іонів.

Здатність солей піддаватися гідролізу залежить від двох чинників:

1) властивостей іонів, що утворять сіль;

2) зовнішніх чинників.

Відсутність гідролізу в розчинах

Солі, утворені катіоном сильної основи і аніоном сильної кислоти (наприклад. LiBr, K2 SO4. NaClO4. BaCl. Ca (NO3) 2 та ін.) Гідролізу не піддавалося, тому що ні катіон, ні аніон солі не можуть при взаємодії з водою утворити молекули слабких електролітів. Водні розчини таких солей мають нейтральну реакцію середовища (pH = 7). Практично не гідролізуються також і важкорозчинні солі (CaCO3. Mg3 (PO4) 2 та ін.) Через дуже низької концентрації іонів у водних розчинах цих солей.

Гідроліз по катіону

Солі слабкої підстави і сильної кислоти гідролізуються по катіону:

NH4 Cl + H2 O NH4 OH + HCl

NH4 + + H2 O NH4 OH + H +

Гідроліз солей, утворених многовалентного катіоном протікає східчасто, через стадії утворення основних солей:

Al (NO3) 3 + H2 O Al (OH) (NO3) 2 + HNO3

Al 3+ + H2 O [Al (OH)] 2+ + H +

Al (OH) (NO3) 2 + H2 O Al (OH) 2 (NO3) + HNO3

[Al (OH)] 2+ + H2 O [Al (OH) 2] + + H +

Al (OH) 2 (NO3) + H2 O Al (OH) 3 + HNO3

[Al (OH) 2] + + H2 O Al (OH) 3 + H +

Гідроліз протікає досить сильно по першій ступені, слабо - по другого ступеня і зовсім слабко - по третьому ступені (з огляду на накопичення іонів водню, процес зміщується в бік вихідних речовин). Більш повного гідролізу сприяє розведення розчину і підвищення температури. (В цьому випадку можна враховувати гідроліз і по третій сходинці.)

При гідролізі по катіону реакція розчину кисла pH <7.

Гідроліз за аніоном

Солі, утворені сильною основою і слабкою (асоційованої) кислотою гідролізуються по аніону:

CH3 COOK + H2 O CH3 COOH + KOH

CH3 COO - + H2 O CH3 COOH + OH -

Солі многоосновних кислот гідролізуються ступінчасто (з утворенням кислих солей):

K2 CO3 + H2 O KHCO3 + KOH

CO 2 3 + H2 O HCO3 - + OH -

KHCO3 + H2 O H2 CO3 + KOH

HCO3 - + H2 O H2 CO3 + OH -

Перший ступінь гідролізу протікає досить сильно, а друга - слабо, про що свідчить pH розчину карбонату і гідрокарбонату калію. (Лише при сильному розведенні і нагріванні слід враховувати гідроліз утворюється кислої солі). Оскільки при взаємодії з водою аніонів слабких кислот утворюються іони OH -. водні розчини таких солей мають лужну реакцію (pH> 7).

Гідроліз по катіону і аніону

Солі, утворені слабкою основою і слабкою кислотою, гідролізуються і по катіону і по аніону:

CH3 COONH4 + H2 O CH3 COOH + NH4 OH

або в іонної формі:

CH3 COO - + NH4 + + H2 O CH3 COOH + NH4 OH

Гідроліз таких солей протікає дуже сильно, оскільки в результаті його утворюються і слабка основа, і слабка кислота.

Реакція середовища в цьому випадку залежить від порівняльної сили підстави і кислоти, тобто від їх констант дисоціації (KD).

якщо KD (підстави)

У разі гідролізу CH3 COONH4.

тому реакція водного розчину цієї солі буде слаболужною, майже нейтральної (pH = 7-8).

Якщо основа і кислота, що утворюють сіль, є не тільки слабкими електролітами, а й малорастворіми або нестійкі і розкладаються з утворенням летких продуктів, то в цьому випадку гідроліз солі протікає незворотньо:

Al2 S3 + 6H2 O 2Al (OH) 3 + 3H2 S

Тому сульфід алюмінію не може існувати у вигляді водних розчинів, може бути отриманий тільки "сухим способом", наприклад. з елементів при високій температурі:

2Al + 3S - t ° Al2 S3

і повинен зберігатися в герметичних судинах, що виключають потрапляння вологи.

Реакції обміну, супроводжувані гідролізом

До числа таких реакцій відносяться взаємодії солей двовалентних катіонів (крім Ca 2+. Sr 2+. Ba 2) з водними розчинами карбонатів натрію або калію, що супроводжуються утворенням опадів менш розчинних основних карбонатів

2Cu (NO3) 2 + 2Na2 CO3 + H2 O Cu2 (OH) 2 CO3 + 4NaNO3 + CO2

А також реакції взаємодії солей Al 3+. Cr 3+ і Fe 3+ (* При взаємодії водних розчинів солей тривалентного заліза з сульфідами лужних металів протікає окислювально-відновна реакція: 2Fe 3+ + S 2 ® 2Fe 2+ + S 0) з водними розчинами карбонатів і сульфідів лужних металів:

2AlCl + 3Na2 CO3 + 3H2 O 2Al (OH) 3 + 3CO2 + 6NaCl

Cr2 (SO4) 3 + 3Na2 S + 6H2 O 2Cr (OH) 3 + 3H2 S + 3Na2 SO4

Кількісні характеристики реакції гідролізу

Ступінь гідролізу (a гідр.) - відношення числа гідролізованих молекул до загального числа розчинених молекул (виражається у відсотках):

Ступінь гідролізу залежить від хімічної природи утворюється при гідролізі кислоти (підстави) і буде тим більше, чим слабкіша кислота (підстава) (у певних рівних умовах).

Схожі статті