Гидролиз солей Введение

В общем случае гидролиз – это разложение веществ водой. Гидролиз солей есть особая обменная реакция, протекающая между солью и растворителем - водой, приводящая к образованию малодиссоциирующих молекул или ионов.

Любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты и основания, например,

NaCl : NaOH + HCl ® NaCl + H₂O;

CH₃COOK : CH₃COOH + KOH ® CH₃COOK + H₂O;

NH₄NO₃ : NH₄OH + HNO₃ ® NH₄NO₃ + H₂O;

Соль, растворенная в воде, как правило, полностью диссоциирована на ионы:

NaCl ® Na⁺ + Cl^-;

CH₃COOK ® CH₃COO^- + K⁺;

NH₄NO₃ ® NH₄⁺ + NO₃^-.

Молекулы воды, окружающие ионы, могут быть для них источниками Н⁺ или ОН^-:

CH₃COO^- + H₂O « CH₃COOH + OH^-;

NH₄⁺ + H₂O « NH₄OH + H⁺.

Однако на такое расщепление молекул воды способны не все ионы, а лишь анионы несильных кислот и катионы несильных оснований, которые с трудом теряют Н⁺ и ОН^-:

CH₃COOH « CH₃COO^- + H⁺ - слабая кислота;

NH₄OH « NH₄⁺ + OH^- - слабое основание.

NaOH и HCl - сильные основание и кислота, то есть они легко теряют ОН^- и Н⁺ в растворе:

NaOH ® Na⁺ + OH^-,

HCl ® H⁺ + Cl^-.

Обратные процессы не идут, следовательно, тем более не пойдут реакции:

Na⁺ + H₂O ® NaOH + H⁺ ,

Cl^- + H₂O ®HCl + OH^-.

Суммируя вышесказанное, можно заключить, что гидролизу подвержены соли, образованные несильными кислотами и несильными основаниями. Ниже приведены примеры процессов гидролиза солей.

1. Соль образована слабой кислотой. (Например: CH₃COOK, Na₂СО₃, KCN и др.). В этом случае гидролиз идет по аниону:

1) СH₃COO^-+H₂O«CH₃COOH+OH^-, рН>7

2) СО₃^2-+H₂O«HCO₃^-+OH^-, НСО₃^-+H₂O«Н₂СО₃^-+OH^-, рН>7

3) CN^-+H₂O«HCN+OH^-, рН>7

Образующиеся ОН^- группы обуславливают щелочную среду раствора (рН>7). Однако из молекулярного уравнения гидролиза это не очевидно, так как образуются кислота и основание:

CH₃COOK+H₂O«CH₃COOH+KOH.

Гидролиз многозарядных ионов протекает преимущественно по первой ступени.

Для характеристики состояния равновесия при гидролизе используют константу гидролиза К_Г, которая при гидролизе по аниону равна:

,

где К_а - константа кислотности (константа диссоциации уксусной кислоты), К_W - ионное произведение воды. В общем случае для соли, образованной слабой кислотой, видно, что чем слабее кислота, тем полнее гидролиз.

Расчет рН раствора соли, гидролизующейся по аниону, проводят по формуле:

,

Существует еще одна характеристика процесса гидролиза – степень гидролиза – h- доля частиц, подвергшихся гидролизу. Между константой и степенью гидролиза существует простая связь:

K_Г = С×h²/(1-h),

где С - молярная концентрация соли в растворе. При h<<1, K_Г»С×h², откуда следует

h = Ö(K_Г/C).

Зная степень гидролиза, легко рассчитать рН:

[OH^-]=h×C, [H⁺]=K_W/[OH^-].

2. Соль образована слабым основанием (Например: NH₄NO₃, FeSO₄ и др.) . В этом случае гидролиз идет по катиону:

1) NH₄⁺ + H₂O « NH₄OH + H⁺ , pH<7

2) Fe³⁺ + H₂O « FeOH²⁺ + H⁺ , FeOH²⁺ + H₂O « Fe(OH)₂ + H⁺ , pH<7

Константа гидролиза в этом случае рассчитывается по формуле:

,

где К_b - константа диссоциации слабого основания

Расчет рН раствора соли, гидролизующейся по катиону, проводят по формуле:

,

Образование ионов водорода свидетельствует о том, что раствор соли кислый (рН<7). Уравнение реакции гидролиза в молекулярном виде:

NH₄NO₃ + H₂O « NH₄OH + HNO₃.

Аналогично предыдущему случаю,

K_Г=K_W/K_b ,

h = Ö(K_Г/C),

где К_b - константа диссоциации слабого основания, С - молярная концентрация соли. Однако здесь в ходе реакции гидролиза образуются протоны, поэтому

[H⁺] = h×C.