- •В.М. Васюков
- •Курс лекций
- •Часть I. Теоретическая химия
- •Глава 1. Основные понятия и законы химии
- •Основные понятия химии
- •Основные положения атомно-молекулярной теории
- •Газовые законы
- •Глава 2. Строение атома и периодический закон Модели строения атома
- •Квантовые числа электронов
- •Электронные конфигурации атомов
- •Ядро атома и радиоактивные превращения
- •Периодический закон
- •Глава 3. Химическая связь Валентность и степень окисления
- •Ковалентная связь
- •Ионная связь
- •Металлическая связь
- •Межмолекулярные взаимодействия
- •Глава 4. Комплексные соединения
- •Глава 5. Состояние вещества
- •Глава 6. Физико-химические закономерности протекания химических реакций Химическая термодинамика
- •Химическая кинетика и катализ
- •Обратимые и необратимые реакции. Состояние химического равновесия
- •Глава 7. Физико-химическая теория растворов электролитов и неэлектролитов Механизм образования растворов и их классификация
- •Идеальные и реальные растворы. Растворение как физико-химический процесс
- •Зависимость растворимости различных веществ от природы растворителя, температуры и давления
- •Законы разбавленных растворов
- •Способы выражения концентрации (состава) растворов
- •Электролиты и электролитическая диссоциация
- •Гидролиз солей
- •Глава 8. Дисперсные системы
- •Классификации дисперсных систем
- •Оптические и молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем
- •Поверхностные и адсорбционные явления
- •Коллоидные (коллоидно-дисперсные) системы
- •Глава 9. Теория окислительно-восстановительных процессов Окислительно-восстановительные реакции
- •Химические источники электрической энергии. Электродные потенциалы
- •1) Металлы, обладающие более электроотрицательным потенциалом, способны вытеснить менее активные металлы (с более положительным потенциалом) из водных растворов их солей;
- •Коррозия металлов
- •Электролиз
- •Восстанавливается вода Восстанавливается вода и катионы металла Восстанавливается катионы металла
- •Глава 10. Качественный и количественный анализ веществ
- •Качественный анализ
- •Классификация катионов на аналитические группы
- •Классификация анионов на аналитические группы
- •Количественный анализ
- •Химические методы анализа
- •Физические и физико-химические методы анализа
- •Часть II. Неорганическая химия
- •Глава 11. Важнейшие классы неорганических соединений
- •Основания (гидроксиды металлов)
- •Кислоты
- •Глава 12. Элементы I группы
- •Водород
- •Глава 13. Элементы II группы
- •Бериллий
- •Глава 14. Элементы III группы
- •Алюминий
- •Лантаноиды
- •Актиноиды
- •Глава 15. Элементы IV группы
- •Углерод
- •Кремний
- •Глава 16. Элементы V группы
- •Глава 17. Элементы VI группы
- •Кислород
- •Глава 18. Элементы VII группы
- •Глава 19. Элементы VIII группы
- •Часть III. Органическая химия Глава 20. Общая характеристика органических соединений
- •Теория строения органических соединений
- •Атомы в молекулах соединены между собой в определенном порядке химическими связями согласно их валентности; углерод во всех органических соединениях четырехвалентен.
- •Свойства вещества определяются не только качественным составом, но и его строением, взаимным влиянием атомов, как связанных между собой химическими связями, так и непосредственно не связанных.
- •Строение молекул может быть установлено на основе изучения их химических свойств.
- •Формулы органических соединений
- •Классификация органических соединений
- •Номенклатура органических соединений
- •Изомерия органических соединений
- •Взаимное влияние атомов в молекуле и реакционная способность органических соединений
- •Общая характеристика органических реакций
- •Промышленное производство органических соединений
- •Глава 21. Алканы Номенклатура и изомерия
- •Физические свойства
- •Способы получения
- •Химические свойства
- •Применение
- •Глава 22. Циклоалканы Номенклатура и изомерия
- •Физические свойства
- •Получение
- •Химические свойства
- •Глава 23. Алкены (олефины) Номенклатура и изомерия
- •Физические свойства
- •Получение
- •Химические свойства
- •Применение
- •Глава 24. Алкадиены (диеновые углеводороды) Номенклатура и изомерия
- •Физические свойства
- •Получение
- •Химические свойства
- •Применение
- •Глава 25. Алкины (ацетилены) Номенклатура и изомерия
- •Физические свойства
- •Получение
- •Химические свойства
- •Применение
- •Глава 26. Ароматические углеводороды (арены) Номенклатура и изомерия
- •Физические свойства
- •Способы получения
- •Химические свойства
- •Правила ориентации (замещения) в бензольном кольце
- •Применение
- •Глава 27. Гидроксильные соединения (спирты)
- •Одноатомные спирты (алкоголи) Номенклатура и изомерия
- •Физические свойства
- •Получение
- •Химические свойства
- •Применение
- •Многоатомные спирты
- •Получение
- •Химические свойства
- •Применение
- •Физические свойства
- •Способы получения
- •Химические свойства
- •Применение
- •Глава 28. Карбонильные соединения (оксосоединения) Номенклатура и изомерия
- •Метаналь этаналь
- •Физические свойства
- •Получение
- •Химические свойства
- •Применение
- •Глава 29. Карбоновые кислоты Номенклатура и изомерия
- •Физические свойства
- •Получение
- •Химические свойства
- •Применение
- •Глава 30. Сложные эфиры. Жиры Номенклатура и изомерия
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Жиры и масла
- •Глава 31. Углеводы (сахара)
- •Моносахариды Номенклатура и изомерия
- •Физические и химические свойства глюкозы
- •Дисахариды
- •Полисахариды
- •Глава 32. Амины
- •Предельные алифатические амины Номенклатура и изомерия
- •Физические свойства
- •Получение
- •Химические свойства
- •Применение
- •Ароматические амины
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Применение
- •Глава 33. Аминокислоты, пептиды и белки
- •Аминокислоты Номенклатура и изомерия
- •Физические свойства
- •Получение
- •Химические свойства
- •Пептиды
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Биологическое значение белков
- •Глава 34. Гетероциклические соединения
- •Шестичленные гетероциклы
- •Пятичленные гетероциклы
- •Нуклеиновые кислоты Строение нуклеиновых кислот
- •Биологическая роль нуклеиновых кислот
- •Глава 35.Синтетические высокомолекулярные соединения
- •Общая характеристика полимеров
- •Пластмассы
- •Волокна
- •Каучуки
- •Литература
- •Приложения Растворимость неорганических веществ в воде при 25°c
Гидролиз солей
Взаимодействие солей с водой, в результате которого образуются кислота (или кислая соль), и основание (или основная соль), называется гидролизом солей.
Правило направления протекания ионных реакций: реакции между ионами в растворах электролитов идут практически до конца в сторону образования осадков, газов и слабых электролитов.
Гидролизу подвергаются соли образованные:
- слабым основанием и сильной кислотой (например, MgCl2, CuSO4), и гидролиз идет по катиону, т.к. молекулы слабого электролита образуются за счет катионов;
- слабой кислотой и сильным основанием (например, Na2CO3, K2S, CH3COONa), и гидролиз идет по аниону, т.к. молекулы слабого электролита образуются за счет анионов;
- слабым основанием и слабой кислотой (например, NH4CN, CH3COONH4), и гидролиз идет по аниону и катиону, т.к. молекулы слабого электролита образуются за счет анионов и катионов.
Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (например, NaCl, Na2SO4, KNO3) гидролизу не подвергаются, т.к. в этом случае не образуются молекулы слабого электролита.
Уравнения реакций гидролиза пишутся аналогично другим ионным уравнениям: малодиссициированные (в том числе вода) и малорастворимые, а также газообразные продукты гидролиз и исходные вещества пишутся в виде молекул, сильные электролиты записываются в ионной форме. Краткое ионное уравнение показывает какие ионы (Н+ или ОН–) накапливаются в растворе данной соли при растворении, что позволяет определить реакционную среду рассматриваемой соли. Так, если в кратком ионном уравнении имеются ионы Н+, то реакция среды раствора этой соли кислая, а гидролиз будет идти по катиону. Если в кратком ионном уравнении имеются ОН–, то реакция среды раствора этой соли щелочная, а гидролиз будет идти по аниону. Если же краткое ионное уравнение показывает, что в растворе присутствуют и ионы Н+ и ОН–, то реакция среды нейтральная, а гидролиз будет идти и по и аниону и по катиону.
Пример. Составить уравнение гидролиза ацетата натрия СН3СООNа (соль сильного основания и слабой кислоты) и определить реакцию среды в растворе этой соли.
– запишем уравнение реакции гидролиза в молекулярной форме:
СН3СООNа + Н2О СН3СООН + NаОН
(образовался слабый электролит – уксусная кислота)
– составим полное ионное уравнение данной реакции:
СН3СОО– + Nа+ + Н2О СН3СООН + Nа+ + ОН–
– составим краткое ионное уравнение данной реакции:
СН3СОО– + Н2О СН3СООН + ОН–
Краткое ионное уравнение гидролиза показывает, что в растворе накапливаются ионы ОН– и реакция среды будет щелочной (рН > 7).
Пример. Составить уравнение гидролиза хлорида железа (II) – соли слабого основания и сильной кислоты, определить реакцию среды в растворе этой соли.
FеСl2 + Н2O Fе(ОН)Сl + НСl
Fе2+ + 2Сl– + Н2O Fе(ОН)– + Сl– + Н+ + Сl–
Fе2+ + Н2O Fе(ОН)– + Н+
По второй ступени гидролиз протекает следующим образом:
Fе(ОН)Сl + Н2O Fе(ОН)2↓ + НСl
Fе(ОН)– + Сl– + Н2O Fе(ОН)2↓ + Н+ + Сl–
Fе(ОН)– + Н2O Fе(ОН)2↓ + Н+
Краткое ионное уравнение гидролиза показывает, что в растворе накапливаются ионы Н+ и реакция среды будет кислой (рН < 7).
В общем случае:
- если соль образована сильным основанием и слабой кислотой, то рН > 7;
- если соль образована слабым основанием и сильной кислотой, то рН < 7;
- если соль образована слабым основанием и слабой кислотой, то рН ≈ 7;
- если соль образована сильным основанием и сильной кислотой, то рН = 7.
Гидролиз солей, образованных слабым многоосновным основанием или слабой многоосновной кислотой, протекает ступенчато, число ступеней гидролиза равно заряду катиона слабой кислоты или слабого основания (если гидролиз идет и по катиону и по аниону, то число ступеней равно наибольшему из зарядов):
- при гидролизе солей, образованных слабым многокислотным основанием и сильной кислотой, образуются основные соли (содержащие катион металла, анионы ОН– и кислотного остатка, например, FеОНСl2 – гидроксохлорид железа III);
- при гидролизе солей, образованных слабой многоосновной кислотой и сильным основанием, образуются кислые соли (содержащие анионы кислотного остатка, катионы металла и Н+, например, КНСО3 – гидрокарбонат калия).
Гидролиз по второй и, особенно, по третьей ступени выражен незначительно
Пример. Составить уравнения гидролиза и определить реакцию среды в растворе хлорида железа (III).
Реакция гидролиза FеСl3 проходит в три стадии, так как заряд иона железа равен 3+:
1) составим молекулярное, полное и краткое ионное уравнение первой ступени гидролиза:
молекулярное уравнение: FеСl3 + НОН ↔ FеОНСl2 + НСl
полное ионное уравнение: Fе3+ + 3Cl– + НОН ↔ (FеОН)2+ + 2Сl– + H+ + Сl–
краткое ионное уравнение: Fе3+ + НОН ↔ (FеОН)2+ + H+
2) составим молекулярное, полное и краткое ионное уравнение второй ступени гидролиза:
FеОНСl2 +НОН ↔ Fе(ОН)2Сl + НСl
FеОН2+ + 2Сl– + НОН ↔ (Fе(ОН)2)+ + Сl– + H+ + Сl–
FеОН2+ + НОН ↔ (Fе(ОН)2)+ + H+
3) составим молекулярное, полное и краткое ионное уравнение третьей ступени гидролиза:
Fе(ОН)2Сl + НОН ↔ Fе(ОН)3↓ + НСl
Fе(ОН)2+ + Сl– + НОН ↔ Fе(ОН)3↓ + H+ + Сl–
Fе(ОН)2+ + НОН ↔ Fе(ОН)3↓ + H+
4) общее уравнение реакции гидролиза в молекулярной полной и краткой ионной форме имеет вид:
FеСl3 + НОН ↔ Fе(ОН)3↓ + 3НСl
Fе3+ + 3Сl– + 3НОН ↔ Fе(ОН)3↓ + 3H+ + 3Сl–
Fе3+ + 3НОН ↔ Fе(ОН)3↓ + 3H+
Таким образом, гидролиз соли, образованной слабым трехкислотным основанием и сильной кислотой идет по катиону в три стадии, а накопление ионов H+ приводит к тому, что рН < 7.
Степень гидролиза (h) – соотношение числа молекул, подвергшихся гидролизу к общему числу молекул.
В разбавленных растворах гидролиз можно охарактеризовать константой гидролиза (КГ). Так, для соли образованной сильным основанием и слабой кислотой:
KCN + HOH → KOH + HCN
CN– + HOH → OH– + HCN
КГ = [OH–][HCN] / [CN–]∙[HOH]
Концентрация недиссоциированных молекул воды постоянна, тогда
КГ = [OH–]∙[HCN] / [CN–]
Так как [H+][ОН–] = Кводы, то [ОН–] = Кводы / [H+], и преобразуя константу гидролиза получим:
КГ = Кводы [ HCN] / [CN–]∙[H+], т.е. КГ = Кводы / Ккислоты
Аналогично, константа гидролиза соли слабого основания и сильной кислоты выражается соотношением ионного произведения воды и константы диссоциации соответствующего основания: КГ = Кводы / Коснования