Lectura: Hidroliza sării. Mediul soluțiilor apoase: acid, neutru, alcalin

Hidroliza sării

Continuăm să studiem tiparele fluxului reacții chimice. În timp ce studiai subiectul, ai învățat că atunci când disociere electroliticăîntr-o soluție apoasă, particulele implicate în reacția substanțelor se dizolvă în apă. Aceasta este hidroliza. Diverse anorganice și materie organicăîn special sare. Fără a înțelege procesul de hidroliză a sărurilor, nu veți putea explica fenomenele care apar în organismele vii.

Esența hidrolizei sării se reduce la procesul de schimb de interacțiune a ionilor (cationi și anioni) sării cu moleculele de apă. Ca rezultat, se formează un electrolit slab - un compus cu disociere scăzută. Într-o soluție apoasă apare un exces de ioni liberi H + sau OH -. Amintiți-vă, a căror disociere electroliți formează ioni H + și care OH -. După cum ați ghicit, în primul caz avem de-a face cu un acid, ceea ce înseamnă că mediul apos cu ioni H + va fi acid. În al doilea caz, alcalin. În apă însăși, mediul este neutru, deoarece se disociază ușor în ioni H + și OH - de aceeași concentrație.

Natura mediului poate fi determinată cu ajutorul unor indicatori. Fenolftaleina detectează un mediu alcalin și colorează soluția purpurie. Turnesolul devine roșu cu acid și albastru cu alcali. Portocaliu de metil - portocaliu, în mediu alcalin devine galben, în mediu acid - roz. Tipul de hidroliză depinde de tipul de sare.

Tipuri de sare

Deci, orice sare este o interacțiune între un acid și o bază, care, după cum înțelegeți, sunt puternice și slabe. Puternici sunt cei al căror grad de disociere α este aproape de 100%. Trebuie amintit că acidul sulfuros (H2SO3) și fosforic (H3PO4) sunt adesea denumiți acizi cu putere medie. La rezolvarea problemelor de hidroliză, acești acizi trebuie clasificați ca slabi.

Acizi:

Puternic: HCI; HBr; Hl; HNO3; HCI04; H2SO4. Reziduurile lor acide nu interacționează cu apa.

Slab: HF; H2CO3; H2Si03; H2S; HNO2; H2S03; H3PO4; acizi organici. Și reziduurile lor acide interacționează cu apa, luând cationii de hidrogen H + din moleculele sale.

Motive:

Puternic: hidroxizi metalici solubili; Ca(OH)2; Sr(OH)2. Cationii lor metalici nu interacționează cu apa.

Slab: hidroxizi metalici insolubili; hidroxid de amoniu (NH4OH). Și aici cationii metalici interacționează cu apa.

Pe baza acestui material, luați în consideraretipuri de sare :

Săruri cu o bază puternică și acid puternic. De exemplu: Ba (NO3)2, KCI, Li2SO4. Caracteristici: nu interactioneaza cu apa, ceea ce inseamna ca nu sufera hidroliza. Soluțiile unor astfel de săruri au un mediu de reacție neutru.

Săruri cu o bază puternică și acid slab. De exemplu: NaF, K 2 CO 3 , Li 2 S. Caracteristici: reziduurile acide ale acestor săruri interacționează cu apa, are loc hidroliza anionică. Mediul soluțiilor apoase este alcalin.

Săruri cu baze slabe și acizi tari. De exemplu: Zn (NO 3) 2, Fe 2 (SO 4) 3, CuSO 4. Caracteristici: doar cationii metalici interactioneaza cu apa, are loc hidroliza cationilor. Miercuri este acru.

Săruri cu o bază slabă și un acid slab. De exemplu: CH 3 COONН 4, (NH 4) 2 CO 3 , HCOONН 4. Caracteristici: atât cationii, cât și anionii reziduurilor acide interacționează cu apa, hidroliza are loc prin cation și anion.

Un exemplu de hidroliză la cation și formarea unui mediu acid:

Hidroliza clorurii ferice FeCl 2

FeCl 2 + H 2 O ↔ Fe(OH)Cl + HCl(ecuația moleculară)

Fe 2+ + 2Cl - + H + + OH - ↔ FeOH + + 2Cl - + H+ (ecuația ionică completă)

Fe 2+ + H 2 O ↔ FeOH + + H + (ecuația ionică abreviată)

Un exemplu de hidroliză anionică și formarea unui mediu alcalin:

Hidroliza acetatului de sodiu CH 3 COONa

CH 3 COONa + H 2 O ↔ CH 3 COOH + NaOH(ecuația moleculară)

Na + + CH 3 COO - + H 2 O ↔ Na + + CH 3 COOH + OH- (ecuația ionică completă)

CH 3 COO - + H 2 O ↔ CH 3 COOH + OH -(ecuația ionică abreviată)

Un exemplu de co-hidroliză:

• Hidroliza sulfurei de aluminiu Al 2 S 3

Al 2 S 3 + 6H2O ↔ 2Al(OH) 3 ↓+ 3H 2 S

LA acest caz vedem hidroliza completă, care are loc atunci când sarea este formată dintr-o bază slabă insolubilă sau volatilă și un acid slab insolubil sau volatil. În tabelul de solubilitate există liniuțe pe astfel de săruri. Dacă în timpul reacției de schimb ionic se formează o sare care nu există într-o soluție apoasă, atunci este necesar să scrieți reacția acestei săruri cu apa.

De exemplu:

2FeCl3 + 3Na2CO3↔ Fe2 (CO3)3+ 6NaCl

Fe2 (CO3)3+ 6H 2 O ↔ 2Fe(OH) 3 + 3H 2 O + 3CO 2

Adăugăm aceste două ecuații, apoi ceea ce se repetă în stânga și părțile potrivite, reduce:

2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O ↔ 6NaCl + 2Fe(OH) 3 ↓ + 3CO 2

În timpul lecției, vom studia tema „Hidroliza. Mediu de soluții apoase. Indicator de hidrogen". Veți învăța despre hidroliză - reacția de schimb a unei substanțe cu apa, care duce la descompunere chimic. În plus, va fi introdusă o definiție pentru indicele de hidrogen - așa-numitul pH.

Subiect: Soluții și concentrarea lor, sisteme dispersate, disocierea electrolitică

Lecția: Hidroliza. Mediu de soluții apoase. Indicator de hidrogen

Hidroliza - este reacția de schimb a unei substanțe cu apa, care duce la descompunerea acesteia. Să încercăm să înțelegem motivul acestui fenomen.

Electroliții sunt împărțiți în electroliți puternici și electroliți slabi. Vezi tabelul. unu.

Tab. unu

Apa aparține electroliților slabi și, prin urmare, se disociază în ioni doar într-o mică măsură. H 2 O ↔ H + + OH -

Ionii substanțelor care intră în soluție sunt hidratați de moleculele de apă. Cu toate acestea, poate avea loc și un alt proces. De exemplu, anionii de sare, care se formează în timpul disocierii sale, pot interacționa cu cationii de hidrogen, care, deși într-o mică măsură, se formează totuși în timpul disocierii apei. În acest caz, poate apărea o schimbare a echilibrului disocierii apei. Să notăm anionul acid X - .

Să presupunem că acidul este puternic. Apoi, prin definiție, se descompune aproape complet în ioni. În cazul în care un acid slab, apoi se disociază incomplet. Se va forma atunci când în apă se adaugă anioni de sare și ionii de hidrogen, rezultând din disocierea apei. Datorită formării sale, ionii de hidrogen se vor lega în soluție, iar concentrația lor va scădea. H ++ X - ↔ HX

Dar, conform regulii lui Le Chatelier, cu o scădere a concentrației ionilor de hidrogen, echilibrul se deplasează în prima reacție în direcția formării lor, adică spre dreapta. Ionii de hidrogen se vor lega de ionii de hidrogen ai apei, dar ionii de hidroxid nu se vor lega și vor fi mai mulți decât erau în apă înainte de adăugarea sării. Mijloace, soluția va fi alcalină. Indicatorul de fenolftaleină va deveni purpuriu. Vezi fig. unu.

Orez. unu

În mod similar, putem lua în considerare interacțiunea cationilor cu apa. Fără a repeta întregul lanț de raționament, rezumăm asta dacă baza este slabă, atunci ionii de hidrogen se vor acumula în soluție și mediul va fi acid.

Cationii de sare și anionii pot fi împărțiți în două tipuri. Orez. 2.

Orez. 2. Clasificarea cationilor si anionilor dupa puterea electrolitilor

Deoarece atât cationii, cât și anionii, conform acestei clasificări, sunt de două tipuri, există 4 combinații diferite în total în formarea sărurilor lor. Să luăm în considerare modul în care fiecare dintre clasele acestor săruri se referă la hidroliză. Tab. 2.

Care este puterea acidului și a bazei pentru a forma sarea?	Exemple de sare	Relația cu hidroliza	miercuri	Colorat de turnesol
Sare cu o bază tare și un acid tare	NaCI, Ba(N03)2, K2S04	Hidroliza nu este supusă.	neutru	violet
Sare de bază slabă și acid tare	ZnS04, AlCI3, Fe(N03)3	Hidroliza la cation. Zn2+ + HOH ZnOH + + H +
Sare cu o bază tare și cu un acid slab	Na2C03, K2Si03, Li2SO3	Hidroliza anionică CO32 + HOH HCO3+OH	alcalin
Sare cu o bază slabă și un acid slab	FeS, Al(N02)3, CuS	Hidroliza atât a anionului, cât și a cationului.	mediul soluției depinde de care dintre compușii formați va fi electrolitul mai slab.	depinde de electrolitul mai puternic.

Tab. 2.

Hidroliza poate fi îmbunătățită prin diluarea soluției sau prin încălzirea sistemului.

Săruri care suferă hidroliză ireversibilă

Reacțiile de schimb de ioni continuă până la sfârșit când se formează un precipitat, se eliberează un gaz sau o substanță slab disociabilă.

2Al (N03)3 + 3Na2S +6H 2 O→ 2 Al (OH) 3 ↓+ 3 H 2 S+6 NaNO 3(1)

Dacă luăm o sare a unei baze slabe și un acid slab și atât cationul, cât și anionul sunt încărcate în mod multiplu, atunci hidroliza unor astfel de săruri va forma atât un hidroxid insolubil al metalului corespunzător, cât și un produs gazos. În acest caz, hidroliza poate deveni ireversibilă. De exemplu, în reacția (1) nu se formează nici un precipitat de sulfură de aluminiu.

Următoarele săruri se încadrează în această regulă: Al 2 S 3, Cr 2 S 3, Al 2 (CO 3) 3, Cr 2 (CO 3) 3, Fe 2 (CO 3) 3, CuCO 3. Aceste săruri în mediul acvatic suferă hidroliză ireversibilă. Ele nu pot fi obținute în soluție apoasă.

LA Chimie organica hidroliza este foarte mare importanță.

Hidroliza modifică concentrația ionilor de hidrogen în soluție, iar multe reacții folosesc acizi sau baze. Prin urmare, dacă cunoaștem concentrația ionilor de hidrogen într-o soluție, va fi mai ușor de monitorizat și controlat procesul. Pentru a caracteriza cantitativ conținutul de ioni dintr-o soluție, se folosește pH-ul soluției. Este egal cu logaritmul negativ al concentrației ionilor de hidrogen.

pH = -lg [ H + ]

Concentrația ionilor de hidrogen în apă este de 10 -7 grade, respectiv, pH = 7 în apă absolut pură la temperatura camerei.

Dacă adăugați un acid într-o soluție sau adăugați o sare a unei baze slabe și a unui acid puternic, atunci concentrația ionilor de hidrogen va deveni mai mare de 10 -7 și pH-ul< 7.

Dacă se adaugă alcali sau săruri ale unei baze puternice și unui acid slab, concentrația ionilor de hidrogen va deveni mai mică de 10 -7 și pH-ul>7. Vezi fig. 3. Cunoașterea indicatorului cantitativ al acidității este necesară în multe cazuri. De exemplu, pH-ul sucului gastric este 1,7. O creștere sau scădere a acestei valori duce la o încălcare a funcțiilor digestive ale unei persoane. LA agricultură se monitorizează aciditatea solului. De exemplu, solul cu pH = 5-6 este cel mai bun pentru grădinărit. La abaterea de la aceste valori se introduc in sol aditivi acidifianti sau alcalinizanti.

Orez. 3

Rezumând lecția

În timpul lecției, am studiat tema „Hidroliza. Mediu de soluții apoase. Indicator de hidrogen. Ați învățat despre hidroliză - reacția de schimb a unei substanțe cu apa, care duce la descompunerea unei substanțe chimice. În plus, a fost introdusă o definiție pentru indicele de hidrogen - așa-numitul pH.

Bibliografie

1. Rudzitis G.E. Chimie. Bazele Chimie generală. Clasa a 11-a: manual pentru institutii de invatamant: nivel de bază / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - Ed. a XIV-a. - M.: Educație, 2012.

2. Popel P.P. Chimie: Clasa a 8-a: un manual pentru învățământul general institutii de invatamant/ P.P. Popel, L.S. Krivlya. - K .: Centrul de informare „Academia”, 2008. - 240 p.: ill.

3. Gabrielyan O.S. Chimie. Clasa a 11a. Un nivel de bază de. Ed. a II-a, ster. - M.: Butarda, 2007. - 220 p.

Teme pentru acasă

1. Nr. 6-8 (p. 68) Rudzitis G.E. Chimie. Fundamentele Chimiei Generale. Clasa a 11-a: manual pentru institutii de invatamant: nivel de baza / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - Ed. a XIV-a. - M.: Educație, 2012.

2. De ce pH-ul apei de ploaie este întotdeauna mai mic de 7?

3. Ce cauzează culoarea purpurie a unei soluții de carbonat de sodiu?

Pentru a înțelege ce este hidroliza sărurilor, să ne amintim mai întâi cum se disociază acizii și alcalii.

Ceea ce toți acizii au în comun este că atunci când se disociază, se formează în mod necesar cationii de hidrogen (H +), în timp ce atunci când toate alcalinele se disociază, se formează întotdeauna ioni de hidroxid (OH -).

În acest sens, dacă într-o soluție, dintr-un motiv sau altul, există mai mulți ioni de H +, se spune că soluția are o reacție acidă a mediului, dacă OH − - o reacție alcalină a mediului.

Dacă totul este limpede cu acizi și alcalii, atunci care va fi reacția mediului în soluții sărate?

La prima vedere, ar trebui să fie întotdeauna neutru. Și adevărul este că de unde, de exemplu, într-o soluție de sulfură de sodiu, poate proveni un exces de cationi de hidrogen sau de ioni de hidroxid. Sulfura de sodiu în sine nu formează ioni de niciun fel în timpul disocierii:

Na 2 S \u003d 2Na + + S 2-

Cu toate acestea, dacă ați avea, de exemplu, soluții apoase de sulfură de sodiu, clorură de sodiu, azotat de zinc și un pH-metru electronic (un dispozitiv digital pentru determinarea acidității unui mediu), ați găsi fenomen neobișnuit. Instrumentul vă va arăta că pH-ul soluției de sulfură de sodiu este mai mare de 7, adică. are un exces clar de ioni de hidroxid. Mediul soluției de clorură de sodiu ar fi neutru (pH = 7), iar soluția de Zn(NO 3) 2 ar fi acidă.

Singurul lucru care satisface așteptările noastre este soluția de soluție de clorură de sodiu. S-a dovedit neutru, așa cum era de așteptat.
Dar de unde provine excesul de ioni de hidroxid din soluția de sulfură de sodiu și de cationi de hidrogen din soluția de azotat de zinc?

Să încercăm să ne dăm seama. Pentru a face acest lucru, trebuie să învățăm următoarele puncte teoretice.

Orice sare poate fi considerată ca fiind produsul de reacție al unui acid și al unei baze. Acizii și bazele sunt împărțite în puternice și slabe. Amintiți-vă că acei acizi și baze, al căror grad de disociere este aproape de 100%, sunt numiți puternici.

notă: sulfuros (H 2 SO 3) și fosforic (H 3 PO 4) sunt adesea denumiți ca acizi cu rezistență medie, dar atunci când se iau în considerare sarcinile de hidroliză, aceștia ar trebui clasificați ca slabi.

Reziduurile acide ale acizilor slabi sunt capabile să interacționeze reversibil cu moleculele de apă, smulgând cationii de hidrogen H + din acestea. De exemplu, ionul sulfură, fiind reziduul acid al unui slab acid hidrosulfurat, interacționează cu acesta în felul următor:

S 2- + H 2 O ↔ HS - + OH -

HS - + H 2 O ↔ H 2 S + OH -

După cum se poate observa, în urma acestei interacțiuni, se formează un exces de ioni de hidroxid, care este responsabil pentru reacția alcalină a mediului. Adică, reziduurile acide ale acizilor slabi cresc alcalinitatea mediului. In cazul solutiilor sarate care contin astfel de reziduuri acide se spune ca pentru ele hidroliza anionică.

Reziduurile acide ale acizilor tari, spre deosebire de cele slabe, nu interacționează cu apa. Adică nu afectează pH-ul soluției apoase. De exemplu, ionul clor, fiind reziduul acid al unui puternic de acid clorhidric, nu reactioneaza cu apa:

Adică, ionii de clorură nu afectează pH-ul soluției.

Dintre cationii metalici, doar cei care corespund bazelor slabe sunt capabili să interacționeze cu apa. De exemplu, cationul Zn 2+, care corespunde cu hidroxidul de zinc de bază slabă. În soluțiile apoase de săruri de zinc au loc următoarele procese:

Zn 2+ + H 2 O ↔ Zn(OH) + + H +

Zn(OH) + + H2O ↔ Zn(OH) + + H +

După cum se poate observa din ecuațiile de mai sus, ca urmare a interacțiunii cationilor de zinc cu apa, în soluție se acumulează cationi de hidrogen, care cresc aciditatea mediului, adică scad pH-ul. Dacă compoziția sării include cationi, care corespund bazelor slabe, în acest caz se spune că sarea hidrolizat la cation.

Cationii metalici, care corespund bazelor puternice, nu interacționează cu apa. De exemplu, cationul Na + corespunde unei baze puternice - hidroxid de sodiu. Prin urmare, ionii de sodiu nu reacţionează cu apa şi nu afectează în niciun fel pH-ul soluţiei.

Astfel, pe baza celor de mai sus, sărurile pot fi împărțite în 4 tipuri, și anume, formate:

1) bază tare și acid tare,

Astfel de săruri nu conțin nici reziduuri acide, nici cationi metalici care interacționează cu apa, de exemplu. capabil să afecteze pH-ul unei soluții apoase. Soluțiile unor astfel de săruri au un mediu de reacție neutru. Se spune că astfel de săruri sunt nu suferă hidroliză.

Exemple: Ba(NO3)2, KCI, Li2SO4 etc.

2) bază tare și acid slab

În soluțiile de astfel de săruri, numai reziduurile acide reacţionează cu apa. Mediul soluțiilor apoase de astfel de săruri este alcalin; în raport cu sărurile de acest tip, ei spun că acestea hidrolizează la nivelul anionului

Exemple: NaF, K2CO3, Li2S etc.

3) bază slabă și acid puternic

În astfel de săruri, cationii reacţionează cu apa, iar reziduurile acide nu reacţionează - hidroliza sării la cation, mediu acid.

Exemple: Zn(NO 3) 2, Fe 2 (SO 4) 3, CuSO 4 etc.

4) bază slabă și acid slab.

Atât cationii, cât și anionii reziduurilor acide reacţionează cu apa. Hidroliza sărurilor de acest fel este atât cationic cât şi anion sau. Vorbesc și despre astfel de săruri la care sunt expuși hidroliza ireversibilă.

Ce înseamnă că sunt hidrolizate ireversibil?

Deoarece în acest caz atât cationii metalici (sau NH 4 +) cât și anionii reziduului acid reacţionează cu apa, în soluţie apar simultan atât ionii H +, cât şi ionii OH −, care formează o substanţă de disociere extrem de scăzută - apa (H 2 O ).

Aceasta, la rândul său, duce la faptul că sărurile formate din reziduuri acide ale bazelor slabe și acizilor slabi nu pot fi obținute prin reacții de schimb, ci doar prin sinteză în fază solidă, sau nu pot fi obținute deloc. De exemplu, atunci când amestecați o soluție de azotat de aluminiu cu o soluție de sulfură de sodiu, în loc de reacția așteptată:

2Al(NO 3) 3 + 3Na 2 S \u003d Al 2 S 3 + 6NaNO 3 (- deci reacția nu continuă!)

Se observă următoarea reacție:

2Al(NO3)3 + 3Na2S + 6H2O= 2Al(OH)3 ↓+ 3H2S + 6NaNO3

Cu toate acestea, sulfura de aluminiu poate fi obținută fără probleme prin topirea pulberii de aluminiu cu sulf:

2Al + 3S = Al2S3

Când sulfura de aluminiu este adăugată în apă, aceasta, precum și atunci când încearcă să o obțină într-o soluție apoasă, suferă o hidroliză ireversibilă.

Al 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 ↓ + 3H 2 S

Hidroliza sării. Mediul soluțiilor apoase: acid, neutru, alcalin

Conform teoriei disocierii electrolitice, într-o soluție apoasă, particulele de dizolvat interacționează cu moleculele de apă. O astfel de interacțiune poate duce la o reacție de hidroliză (din greacă. hidro- apa, liza dezintegrare, dezintegrare).

Hidroliza este o reacție de descompunere metabolică a unei substanțe de către apă.

sunt supuse hidrolizei diverse substanțe: anorganice - săruri, carburi și hidruri ale metalelor, halogenuri nemetalice; organic - haloalcani, esteri și grăsimi, carbohidrați, proteine, polinucleotide.

Soluțiile apoase de săruri au valori diferite ale pH-ului și diferite tipuri de medii - acide ($pH 7$), neutre ($pH = 7$). Acest lucru se datorează faptului că sărurile din soluțiile apoase pot suferi hidroliză.

Esența hidrolizei se reduce la schimb interacțiune chimică cationi sau anioni de sare cu molecule de apă. Ca rezultat al acestei interacțiuni, se formează un compus cu disociere scăzută (electrolit slab). Iar într-o soluție apoasă de sare apare un exces de ioni liberi $H^(+)$ sau $OH^(-)$, iar soluția de sare devine acidă sau, respectiv, alcalină.

Clasificarea sării

Orice sare poate fi considerată ca fiind produsul interacțiunii unei baze cu un acid. De exemplu, sarea $KClO$ este formată din baza tare $KOH$ și acidul slab $HClO$.

În funcție de puterea bazei și a acidului, se pot distinge patru tipuri de săruri.

Luați în considerare comportamentul sărurilor tipuri variate in solutie.

1. Săruri formate dintr-o bază tare și un acid slab.

De exemplu, sarea cianură de potasiu $KCN$ este formată din baza tare $KOH$ și acidul slab $HCN$:

$(KOH)↙(\text"bază monoacid puternic")←KCN→(HCN)↙(\text"acid monoacid slab")$

1) o ușoară disociere reversibilă a moleculelor de apă (un electrolit amfoter foarte slab), care poate fi scrisă într-un mod simplificat folosind ecuația

$H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+OH^(-);$

$KCN=K^(+)+CN^(-)$

Ionii $H^(+)$ și $CN^(-)$ formați în timpul acestor procese interacționează între ei, legându-se în molecule electrolitice slabe - acidul cianhidric $HCN$, în timp ce hidroxidul - $OH^(-)$ ionul rămâne în soluție, făcându-l astfel alcalin. Hidroliza are loc la anionul $CN^(-)$.

Scriem ecuația ionică completă a procesului în curs (hidroliză):

$K^(+)+CN^(-)+H_2O(⇄)↖(←)HCN+K^(+)+OH^(-).$

Acest proces este reversibil și echilibru chimic deplasat spre stânga (spre formarea substanţelor iniţiale), deoarece apa este un electrolit mult mai slab decât acidul cianhidric $HCN$.

$CN^(-)+H_2O⇄HCN+OH^(-).$

Ecuația arată că:

a) în soluție există ioni de hidroxid liber $OH^(-)$, iar concentrația lor este mai mare decât în apă curată, deci soluția de sare $KCN$ are mediu alcalin($pH > 7$);

b) Ionii $CN^(-)$ participă la reacția cu apa, caz în care spun că există hidroliza anionică. Alte exemple de anioni care reacționează cu apa sunt:

Luați în considerare hidroliza carbonatului de sodiu $Na_2CO_3$.

$(NaOH)↙(\text"bază monoacid puternic")←Na_2CO_3→(H_2CO_3)↙(\text"acid dibazic slab")$

Sarea este hidrolizată la anionul $CO_3^(2-)$.

$2Na^(+)+CO_3^(2-)+H_2O(⇄)↖(←)HCO_3^(-)+2Na^(+)+OH^(-).$

$CO_2^(2-)+H_2O⇄HCO_3^(-)+OH^(-).$

Produse de hidroliză - sare acidă$NaHCO_3$ și hidroxid de sodiu $NaOH$.

Mediul unei solutii apoase de carbonat de sodiu este alcalin ($pH > 7$), deoarece concentratia ionilor $OH^(-)$ creste in solutie. Sarea acidă $NaHCO_3$ poate suferi și hidroliză, care se desfășoară într-o măsură foarte mică și poate fi neglijată.

Pentru a rezuma ceea ce ați învățat despre hidroliza anionică:

a) la anionul sării, de regulă, se hidrolizează reversibil;

b) echilibrul chimic în astfel de reacții este puternic deplasat spre stânga;

c) reacția mediului în soluții de săruri similare este alcalină ($рН > 7$);

d) în timpul hidrolizei sărurilor formate din acizi polibazici slabi se obțin săruri acide.

2. Săruri formate dintr-un acid puternic și o bază slabă.

Luați în considerare hidroliza clorurii de amoniu $NH_4Cl$.

$(NH_3 H_2O)↙(\text"bază monoacid slabă")←NH_4Cl→(HCl)↙(\text"acid monobazic puternic")$

Două procese au loc într-o soluție apoasă de sare:

1) o ușoară disociere reversibilă a moleculelor de apă (un electrolit amfoter foarte slab), care poate fi scrisă într-un mod simplificat folosind ecuația:

$H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+OH^(-)$

2) disocierea completă a sării (electrolit puternic):

$NH_4Cl=NH_4^(+)+Cl^(-)$

Ionii $OH^(-)$ și $NH_4^(+)$ rezultați interacționează între ei pentru a forma $NH_3 H_2O$ (electrolit slab), în timp ce ionii $H^(+)$ rămân în soluție, provocând cea mai mare parte a mediului său acid.

Ecuația completă a hidrolizei ionice:

$NH_4^(+)+Cl^(-)+H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+Cl^(-)NH_3 H_2O$

Procesul este reversibil, echilibrul chimic este deplasat spre formarea substanțelor inițiale, deoarece apa $Н_2О$ este un electrolit mult mai slab decât hidratul de amoniac $NH_3·H_2O$.

Ecuația abreviată a hidrolizei ionice:

$NH_4^(+)+H_2O⇄H^(+)+NH_3 H_2O.$

Ecuația arată că:

a) există ioni de hidrogen liberi $H^(+)$ în soluție, iar concentrația lor este mai mare decât în ​​apa pură, deci soluția de sare are mediu acid($pH

b) cationii de amoniu $NH_4^(+)$ participă la reacția cu apa; în cazul ăsta spun că vine hidroliza cationilor.

La reacția cu apa pot participa, de asemenea, cationi multiîncărcați: două lovituri$M^(2+)$ (de exemplu, $Ni^(2+), Cu^(2+), Zn^(2+)…$), cu excepția cationilor metale alcalino-pământoase, trei lovituri$M^(3+)$ (de exemplu, $Fe^(3+), Al^(3+), Cr^(3+)…$).

Să luăm în considerare hidroliza azotatului de nichel $Ni(NO_3)_2$.

$(Ni(OH)_2)↙(\text"bază diacid slabă")←Ni(NO_3)_2→(HNO_3)↙(\text"acid monobazic puternic")$

Sarea este hidrolizată la cationul $Ni^(2+)$.

Ecuația completă a hidrolizei ionice:

$Ni^(2+)+2NO_3^(-)+H_2O(⇄)↖(←)NiOH^(+)+2NO_3^(-)+H^(+)$

Ecuația abreviată a hidrolizei ionice:

$Ni^(2+)+H_2O⇄NiOH^(+)+H^(+).$

Produse de hidroliză - sare de bază$NiOHNO_3$ și Acid azotic$HNO_3$.

Mediul unei soluții apoase de azotat de nichel este acid ($ pH

Hidroliza sării $NiOHNO_3$ are loc într-un grad mult mai mic și poate fi neglijată.

Pentru a rezuma ceea ce ați învățat despre hidroliza cationilor:

a) prin cationul sării, de regulă, se hidrolizează reversibil;

b) echilibrul chimic al reacţiilor este puternic deplasat spre stânga;

c) reacția mediului în soluții de astfel de săruri este acidă ($ pH

d) în timpul hidrolizei sărurilor formate din baze poliacide slabe se obţin săruri bazice.

3. Sărurile formate dintr-o bază slabă și un acid slab.

Este evident deja clar pentru tine că astfel de săruri suferă hidroliză atât la cation, cât și la anion.

Un cation de bază slab leagă ionii $OH^(-)$ din moleculele de apă, formând bază slabă; anionul unui acid slab leagă ionii $H^(+)$ din moleculele de apă, formând acid slab. Reacția soluțiilor acestor săruri poate fi neutră, ușor acidă sau ușor alcalină. Depinde de constantele de disociere a doi electroliți slabi - un acid și o bază, care se formează ca urmare a hidrolizei.

De exemplu, luați în considerare hidroliza a două săruri: acetat de amoniu $NH_4(CH_3COO)$ și formiat de amoniu $NH_4(HCOO)$:

1) $(NH_3 H_2O)↙(\text"bază monoacid slabă")←NH_4(CH_3COO)→(CH_3COOH)↙(\text"acid monobazic puternic");$

2) $(NH_3 H_2O)↙(\text"bază monoacid slabă")←NH_4(HCOO)→(HCOOH)↙(\text"acid monobazic slab").$

În soluțiile apoase ale acestor săruri, cationii baze slabe $NH_4^(+)$ interacționează cu ionii de hidroxid $OH^(-)$ (amintim că apa disociază $H_2O⇄H^(+)+OH^(-)$), iar anionii acizi slabi $CH_3COO^(-)$ și $HCOO^(-)$ interacționează cu $Н^(+)$ cationi pentru a forma molecule de acizi slabi — acetic $CH_3COOH$ și formic $HCOOH$.

Să scriem ecuații ionice hidroliză:

1) $CH_3COO^(-)+NH_4^(+)+H_2O⇄CH_3COOH+NH_3 H_2O;$

2) $HCOO^(-)+NH_4^(+)+H_2O⇄NH_3 H_2O+HCOOH.$

În aceste cazuri, hidroliza este de asemenea reversibilă, dar echilibrul este deplasat către formarea produșilor de hidroliză - doi electroliți slabi.

În primul caz, mediul soluție este neutru ($рН = 7$), deoarece $K_D(CH_3COOH)=K+D(NH_3 H_2O)=1,8 10^(-5)$. În al doilea caz, mediul soluției este slab acid ($pH

După cum ați observat deja, hidroliza majorității sărurilor este un proces reversibil. Într-o stare de echilibru chimic, doar o parte din sare este hidrolizată. Cu toate acestea, unele săruri sunt complet descompuse de apă, adică. hidroliza lor este un proces ireversibil.

În tabelul „Solubilitatea acizilor, bazelor și sărurilor în apă” veți găsi o notă: „se descompune în mediul acvatic” - aceasta înseamnă că astfel de săruri suferă hidroliză ireversibilă. De exemplu, sulfura de aluminiu $Al_2S_3$ din apă suferă hidroliză ireversibilă, deoarece ionii $H^(+)$ care apar în timpul hidrolizei la cation sunt legați de ionii $OH^(-)$ formați în timpul hidrolizei la anion. Aceasta îmbunătățește hidroliza și duce la formarea de hidroxid de aluminiu insolubil și hidrogen sulfurat gazos:

$Al_2S_3+6H_2O=2Al(OH)_3↓+3H_2S$

Prin urmare, sulfura de aluminiu $Al_2S_3$ nu poate fi obținută printr-o reacție de schimb între soluții apoase a două săruri, de exemplu clorură de aluminiu $AlCl_3$ și sulfură de sodiu $Na_2S$.

Sunt posibile și alte cazuri de hidroliză ireversibilă, ele nu sunt greu de prezis, deoarece pentru ireversibilitatea procesului este necesar ca cel puțin unul dintre produșii de hidroliză să părăsească sfera de reacție.

Pentru a rezuma ceea ce ați învățat despre hidroliza atât a cationilor, cât și a anionilor:

a) dacă sărurile sunt hidrolizate atât de cation cât și de anion în mod reversibil, atunci echilibrul chimic în reacțiile de hidroliză este deplasat spre dreapta;

b) reacția mediului este fie neutră, fie ușor acidă, fie ușor alcalină, ceea ce depinde de raportul dintre constantele de disociere ale bazei formate și ale acidului;

c) sărurile pot fi hidrolizate atât de cation cât și de anion ireversibil dacă cel puțin unul dintre produșii de hidroliză părăsește sfera de reacție.

4. Sărurile formate dintr-o bază tare și un acid tare nu suferă hidroliză.

Evident că ai ajuns chiar tu la această concluzie.

Luați în considerare comportamentul $KCl$ în soluția de clorură de potasiu.

$(KOH)↙(\text"bază monoacid puternic")←KCl→(HCl)↙(\text"acid monobazic puternic").$

Sarea dintr-o soluție apoasă se disociază în ioni ($KCl=K^(+)+Cl^(-)$), dar atunci când interacționează cu apa, nu se poate forma un electrolit slab. Mediul soluție este neutru ($рН=7$), deoarece concentrațiile ionilor $H^(+)$ și $OH^(-)$ în soluție sunt egale, ca și în apa pură.

Alte exemple de astfel de săruri pot fi halogenuri de metale alcaline, nitraţi, percloraţi, sulfaţi, cromaţi şi dicromaţi, halogenuri de metale alcalino-pământoase (altele decât fluorurile), nitraţi şi percloraţi.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că reacția de hidroliză reversibilă este complet supusă principiului lui Le Chatelier. De aceea hidroliza sării poate fi îmbunătățită(și chiar să o facă ireversibilă) în următoarele moduri:

a) adăugați apă (reduceți concentrația);

b) încălziți soluția, crescând astfel disocierea endotermă a apei:

$H_2O⇄H^(+)+OH^(-)-57$ kJ,

ceea ce înseamnă că cantitatea de $H^(+)$ și $OH^(-)$, care sunt necesare hidrolizei sării, crește;

c) se leagă unul dintre produșii de hidroliză într-un compus puțin solubil sau se îndepărtează unul dintre produși în faza gazoasă; de exemplu, hidroliza cianurii de amoniu $NH_4CN$ va fi mult îmbunătățită prin descompunerea hidratului de amoniac cu formarea de amoniac $NH_3$ și apă $H_2O$:

$NH_4^(+)+CN^(-)+H_2O⇄NH_3 H_2O+HCN.$

$NH_3()↖(⇄)H_2$

Hidroliza sării

Legendă:

Hidroliza poate fi suprimată (reduce semnificativ cantitatea de sare supusă hidrolizei) procedând după cum urmează:

a) crește concentrația de dizolvat;

b) se răcește soluția (pentru a slăbi hidroliza, soluțiile sărate trebuie păstrate concentrate și la temperaturi scăzute);

c) se introduce în soluţie unul dintre produşii de hidroliză; de exemplu, acidificați soluția dacă mediul ei este acid ca urmare a hidrolizei sau alcalinizați dacă este alcalină.

Semnificația hidrolizei

Hidroliza sărurilor are atât practice cât și semnificație biologică. Din cele mai vechi timpuri, cenușa a fost folosită ca detergent. Cenuşa conţine carbonat de potasiu $K_2CO_3$, care este hidrolizat ca anion în apă, soluţia apoasă devine săpunoasă datorită ionilor $OH^(-)$ formaţi în timpul hidrolizei.

În prezent, folosim în viața de zi cu zi săpun, praf de spălat și alți detergenți. Componenta principală a săpunului este sărurile de sodiu și potasiu ale acizilor grași superiori. acizi carboxilici: stearati, palmitati, care sunt hidrolizati.

Hidroliza stearatului de sodiu $C_(17)H_(35)COONa$ este exprimată prin următoarea ecuație ionică:

$C_(17)H_(35)COO^(-)+H_2O⇄C_(17)H_(35)COOH+OH^(-)$,

acestea. solutia este usor alcalina.

Sărurile sunt adăugate special în compoziția pudrelor de spălat și a altor detergenți. acizi anorganici(fosfați, carbonați), care sporesc efectul de spălare prin creșterea pH-ului mediului.

Sărurile care creează mediul alcalin necesar al soluției sunt conținute în revelatorul fotografic. Acestea sunt carbonatul de sodiu $Na_2CO_3$, carbonatul de potasiu $K_2CO_3$, boraxul $Na_2B_4O_7$ și alte săruri hidrolizate de anion.

Dacă aciditatea solului este insuficientă, plantele dezvoltă o boală - cloroza. Semnele sale sunt îngălbenirea sau albirea frunzelor, întârziere în creștere și dezvoltare. Dacă $pH_(sol) > 7,5$, atunci i se adaugă îngrășământ cu sulfat de amoniu $(NH_4)_2SO_4$, care crește aciditatea datorită hidrolizei de către cationul care trece în sol:

$NH_4^(+)+H_2O⇄NH_3 H_2O$

nepreţuit rol biologic hidroliza unor săruri care alcătuiesc corpul nostru. De exemplu, compoziția sângelui include săruri de bicarbonat și hidrogenofosfat de sodiu. Rolul lor este de a menține o anumită reacție a mediului. Acest lucru se întâmplă din cauza unei schimbări în echilibrul proceselor de hidroliză:

$HCO_3^(-)+H_2O⇄H_2CO_3+OH^(-)$

$HPO_4^(2-)+H_2O⇄H_2PO_4^(-)+OH^(-)$

Dacă în sânge există un exces de ioni $H^(+)$, aceștia se leagă de ionii de hidroxid $OH^(-)$, iar echilibrul se deplasează spre dreapta. Cu un exces de ioni de hidroxid $OH^(-)$, echilibrul se deplasează spre stânga. Din acest motiv, aciditatea sângelui unei persoane sănătoase fluctuează ușor.

Un alt exemplu: saliva umană conține ioni $HPO_4^(2-)$. Datorită acestora, în cavitatea bucală se menține un anumit mediu ($рН=7-7,5$).

sare - Sunt compuși ionici, când intră în apă, se disociază în ioni. Intr-o solutie apoasa, acesti ioni sunt HIDRATATI - inconjurati de molecule de apa.

Am găsit asta soluțiile apoase de multe săruri nu sunt neutre, ci fie ușor acide, fie alcaline.

Explicația pentru aceasta este interacțiunea ionilor de sare cu apa. Acest proces se numește HIDROLIZĂ.

S-au format cationi și anioni o bază slabă sau un acid slab, interacționează cu apa, rupând H sau OH din ea.

Motivul pentru aceasta: formarea unei legături MAI PUTERNICE decât în ​​apa însăși.

În ceea ce privește apa, sărurile pot fi împărțite în 4 grupe:

1) Sare formată dintr-o bază tare și un acid tare - NU HIDROLIZAT , doar in solutie se disociază în ioni.Mediul este neutru. EXEMPLU: Sărurile nu sunt hidrolizate - NaCl, KNO3, RbBr, Cs2SO4, KClO3 etc. În soluție, aceste săruri sunt doar disocia: Cs2SO4 à 2 Cs++SO42-

2) Sare formată dintr-o bază tare și un acid slab - hidroliza prin anion . Un anion al unui acid slab desprinde ionii de hidrogen din apă, îi leagă. Există un exces de ioni în soluție. OH - mediu alcalin. EXEMPLU: Sărurile suferă hidroliză anionică - Na2S, KF, K3PO4, Na2CO3, Cs2SO3, KCN, KClO și sărurile acide ale acestor acizi. K3 PO 4 – o sare formata dintr-un acid slab si o baza tare. Anionul fosfat este hidrolizat. PO4 3- + NON⇄ HPO42-+OH- K3 PO4 + H2O⇄ K2HPO4 + KOH (aceasta este prima etapă a hidrolizei, celelalte 2 merg într-o măsură foarte mică)

3) sare,format dintr-o bază slabă și un acid puternic - hidroliza prin cation . Cationul unei baze slabe separă ionul OH- de apă și îl leagă. În soluție rămâne un exces de ioni H+ - mediu acid. EXEMPLU: Sărurile suferă hidroliză cationică - CuCl2, NH4Cl, Al(NO3)3, Cr2(SO4)3. Cu ASA DE4 O sare formată dintr-o bază slabă și un acid puternic. Cationul de cupru este hidrolizat: Cu+2 + NON⇄ CuOH+ + H+ 2 CuSO4 +2 H2 O ⇄ (CuOH)2 ASA DE4 + H2 ASA DE4

4) Sare formată dintr-o bază slabă și un acid slab - hidroliza ATÂT CATIONI CÂI ANIONI. Dacă oricare dintre produse este eliberat ca precipitat sau gaz, atunci hidroliza ireversibil , dacă ambii produși de hidroliză rămân în soluție - hidroliză reversibil. EXEMPLU: Sărurile sunt hidrolizate Al2S3,Cr2S3 (ireversibil): Al2S3 + H2Oà Al(OH)3¯ + H2S­ NH4F, CH3COONH4 (reversibil) NH4F+H2 O⇄ NH4OH + HF

Hidroliza reciprocă a două săruri.

Apare atunci când se încearcă obținerea, prin intermediul unei reacții de schimb, a sărurilor care sunt complet hidrolizate într-o soluție apoasă. În acest caz, are loc hidroliza reciprocă - adică, cationul metalic leagă grupările OH, iar anionul acid se leagă de H +

1) Săruri metalice cu o stare de oxidare de +3 și săruri ale acizilor volatili (carbonați, sulfuri, sulfiți)- în timpul hidrolizei lor reciproce se formează un precipitat de hidroxid și gaz:

2AlCl3 + 3K2S + 6H2O până la 2Al(OH)3¯ + 3H2S + 6KCl

(Fe3+, Cr3+) (SO32-, CO32-) (SO2, CO2)

2) Săruri metalice cu o stare de oxidare de +2 (cu excepția calciului, stronțiului și bariului) și carbonați solubili sunt, de asemenea, hidrolizate împreună, dar în acest caz se formează un precipitat de CARBONAT metalic de bază:

2 CuCl2 + 2Na2CO3 + H2O à (CuOH)2CO3 + CO2 + 4 NaCl

(toate 2+ cu excepția Ca, Sr, Ba)

Caracteristicile procesului de hidroliză:

1) Procesul de hidroliză este reversibil, continuă nu până la final, ci doar până în momentul ECHILIBRIULUI;

2) Procesul de hidroliză este inversul reacției de NEUTRALIZARE, prin urmare, hidroliza - endotermic proces (apare odată cu absorbția căldurii).

KF + H2O ⇄ HF + KOH - Q

Ce factori favorizează hidroliza?

1. Incalzirea - odata cu cresterea temperaturii, echilibrul se deplaseaza catre o reactie ENDTERMICA - hidroliza se intensifica;

2. Adăugarea apei- deoarece apa este materia primă în reacția de hidroliză, diluarea soluției sporește hidroliza.

Cum să suprimați (slăbiți) procesul de hidroliză?

Este adesea necesar să se prevină hidroliza. Pentru asta:

1. Faceți o soluție cel mai concentrat (reduceți cantitatea de apă);

2. Pentru a muta echilibrul la stânga adăugați unul dintre produsele de hidroliză –acid dacă există hidroliză la cation sau alcali, dacă există o hidroliză anionică.

Exemplu: cum se suprimă hidroliza clorurii de aluminiu?

clorura de aluminiuAlCl3 - aceasta este o sare formată dintr-o bază slabă și un acid puternic - se hidrolizează la cation:

Al+3 + HOH ⇄ AlOH +2 + H+

Miercuri este acru. Prin urmare, trebuie adăugat mai mult acid pentru a suprima hidroliza. În plus, soluția trebuie făcută cât mai concentrată posibil.