Уравнения для расчета константы, степени гидролиза и рН растворов и гидролизующихся солей:

Типы соли	Кг	h	рН
Соль слабой кислоты и сильного основания			7-КДкисл +С
Соль сильной кислоты и слабого основания			7+КДосн -С
Соль слабой кислоты и слабого основания			7-КДкисл +КДосн

Гидролиз солей – это взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита.

Различают 3 типа гидролиза солей:

а) гидролиз по аниону. Соль образована сильным основанием и слабой кислотой. Например, CH₃COONa.

Диссоциация соли (сильный электролит):

CH₃COONa  CH₃COO^- + Na⁺. (1)

Диссоциация воды (слабый электролит):

Н₂О  Н⁺ + ОН^-. (2)

Ацетат-ионы связывают ионы Н⁺ с образованием молекулы слабого электролита – уксусной кислоты:

CH₃COO^- + Н⁺  CH₃COOH. (3)

Суммируя уравнения (2), (3), получаем уравнение гидролиза соли в ионном виде:

CH₃COO^- + Н₂О  CH₃COOH + ОН^-. (4)

Уравнение (4) показывает, что идет накопление гидроксид-ионов, а потому раствор приобретает щелочную реакцию.

В молекулярном виде гидролиз CH₃COONa записывается так:

CH₃COONa + Н₂О  CH₃COOH + NaOH.

Количественно реакция гидролиза характеризуется:

1) степенью гидролиза (h) – отношением числа гидролизовавшихся молекул соли к исходному числу молекул соли;

2) константой гидролиза (К_г).

В соответствии с законом действующих масс константа равновесия для реакции (4):

или

Поскольку [Н₂О]const, то К[Н₂О]const=К_г; где К_г – константа гидролиза.

Учитывая, что , получаем:

Константа диссоциации СН₃СООН (К_к):

CH₃COOНCH₃COO^-+Н⁺

, тогда.

Чем больше К_г, тем сильнее соль гидролизуется.

Обозначим концентрацию соли CH₃COONa через С. Тогда [CH₃COONa]=[CH₃COO^-]=C. Степень гидролиза, согласно определению, можно записать для уравнения (4) следующим образом: h = .

Поскольку [СН₃СООН]= [ОН^-], то .

Для уравнения (4) концентрация негидролизовавшихся ионов [CH₃COO^-] = C - Ch.

Таким образом, . Так как для многих солей величина h – величина очень малая, то 1-h 1 и Ch²  К_в/К_к. Откуда ;

б) гидролиз по катиону. Соль образована сильной кислотой и слабым основанием. Например, NH₄Cl:

NH₄Cl  NH₄⁺ + Cl^-

Н₂О  Н⁺ + ОН^-

NH₄⁺ + ОН^-  NH₄OH

т. е. NH₄⁺ + Н₂О  NH₄OH + Н⁺

В молекулярном виде:

NH₄Cl + Н₂О  NH₄OH + HCl.

В этом случае реакция раствора кислая, т. к. происходит накопление ионов Н⁺. По аналогии с вышерассмотренным примером можно получить константу и степень гидролиза для такого типа гидролиза.

Для двух типов гидролиза степень гидролиза тем больше:

1) чем больше К_в, т. е. чем больше температура (т. к. К_в возрастает с температурой);

2) чем меньше К_к и К_осн, т. е. чем слабее кислота или основание, которые образуются в результате гидролиза соли;

3) чем меньше концентрация, т. е. чем больше разбавлен раствор.

Таким образом, чтобы усилить гидролиз солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой или сильным основанием и слабой кислотой, необходимо разбавить раствор соли и нагреть его;

в) гидролиз по катиону и аниону. Соль образована слабой кислотой и слабым основанием. Например, CH₃COONH₄:

CH₃COONH₄  CH₃COO^- + NH₄⁺

Н₂О  Н⁺ + ОН^-

CH₃COO^- + Н⁺  CH₃COOH

NH₄⁺ + OН^-  NH₄OH

т. е. CH₃COONH₄ + Н₂О  CH₃COOН + NH₄ОН.

Степень гидролиза солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием, от разбавления не зависит. В этом случае рН водных растворов солей может быть больше, равен или меньше 7: реакция раствора кислая, если К_к  К_осн; щелочная – К_к  К_осн ; нейтральная – К_к  К_осн.

Гидролиз солей многоосновных кислот и многокислотных оснований протекает ступенчато в соответствии со ступенчатой диссоциацией. Например, для Na₂CO₃:

CO₃^-2 + H₂O  HCO₃^- + OH^-

HCO₃^- + H₂O  H₂CO₃ + OH^-

Пример 1. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: a) NaCN; б) К₂СО₃; в) ZnSO₄. Определите реакцию среды растворов этих солей.

Решение. а) цианид натрия NaCN – соль слабой одноосновной кислоты HCN и сильного основания NaOH. При растворении в воде молекулы NaCN полностью диссоциируют на катионы Na⁺и анионы CN^-. Катионы натрия Na⁺не могут связывать анионы воды ОН^-, так как NaOH – сильный электролит. А анионы CN^-связывают катионы воды Н⁺, образуя молекулы слабого электролита. Соль гидролизуется по аниону.Ионно-молекулярное уравнение гидролиза имеет вид:

CN^- + Н₂ООН^- + HCN или в молекулярной форме:CN + Н₂ОКОН + HCN. В результате гидролиза появляется избыток гидроксид-ионов ОН^-, поэтому раствор имеет щелочную реакцию среды (рН > 7);

б) карбонат калия – соль слабой многоосновной кислоты и сильного основания. В этом случае анионы соли СО₃^2-, связывая водородные ионы воды Н⁺, образуют анионы кислой соли НСО₃ ^-, а не молекулы Н₂СО₃, так как ионы НСО₃^- диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Н₂СО₃. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение имеет вид:

СO₃^- + H₂OОН^-+ НСO₃^- или в молекулярной форме:К₂СО₃+ Н₂ОКОН + NaHCО₃.В растворе появляется избыток ионов ОН^-, поэтому раствор К₂СO₃имеет щелочную реакцию (рН > 7);

в) сульфат цинка ZnSО₄– соль слабого многокислотного основания Zn(OH)₂и сильной кислоты H₂SO₄. В этом случае катионы Zn²⁺связывают гидроксильные ионы воды ОН^-, образуя катионы основной соли ZnOH⁺. Образование молекул Zn(OH)₂не происходит, так как ионы ZnОН⁺диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Zn(OH)₂. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону.

Ионно-молекулярное уравнение гидролиза имеет вид:

Zn²⁺+ Н₂ОН⁺+ ZnОН⁺или в молекулярной форме:

2ZnSО₄+ 2Н₂О(ZnOH)₂SО₄ +H₂SO₄.

В растворе появляется избыток ионов водорода Н⁺, поэтому раствор ZnSО₄имеет кислую реакцию (рН < 7).