Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная

Гидролиз – самый распространенный химический процесс на нашей Земле, определяющий наличие жизни на нашей планете. В результате гидролиза образуются вещества, которые определяют основной химический состав жидкостей во всех живых системах: крови, плазме, тканевой жидкости. Благодаря гидролизу между мембранами клеток функционирует натрий – калиевый насос и регулируется количество основных ионов Na+   и  K+

Самый известный на Земле растворитель – вода. Почти все органические и неорганические соединения готовы растворяться в водном растворе.

По химическим свойствам H2O  слабый электролит, плохо разлагающийся на ионы. Для водного раствора свойственна нейтральная среда. В данной среде концентрация ионов водорода и гидроксид-ионов равны.

Растворяя всевозможные вещества в воде, возможно получить различные концентрации ионов H+  и OH- . Это будет находиться в зависимости от природы вещества и степени его диссоциации.

В зависимости от этого различают слабые и сильные электролиты. К сильным электролитам относятся растворимые соли, кислоты и щелочи.

Соли в водных растворах не просто растворяются, а разлагаются на ионы. Подобный процесс получил название гидролиза

Состав солей определяется кислотой и основанием, их степенью диссоциации и химическими свойствами. Кислоты и основания могут быть сильными и слабыми.

В зависимости от состава органические вещества относятся к разной степени гидролизуемых веществ: чем выше ионизация в молекуле, тем большему гидролизу подвергается вещество.

Сила электролита

Основание

Кислота

Сильные

Растворимые основания или щелочи, например:

  • гидрооксид натрия – NaOH,
  • гидрооксид калия – КОН, 
  • гидрооксид бария – Ba(OH)2 
  • и т.д.
  • соляная – HCl
  • бромоводородная – HBr
  • йодоводородная – HI
  • азотная - HNO3
  • серная – H2SO4

Слабые

Нерастворимые основания и гидрооксид аммония NH4OH. Hапример:

  • гидрооксид алюминия – Al(OH), гидрооксид калия – КОН, 
  • гидрооксид бария – Ba(OH)2 
  • и т.д.
  • фтороводородная – HF
  • сероводородная – H2S
  • азотистая – HNO2
  • сернистая – H2SO3
  • угольная – H2CO3
  • ортофосфорная – H3PO4
  • кремниевая – H2SiO3
  • уксусная – CH3COOH

В зависимости от состава соли определяется тип гидролиза, свойственный для данного вида.

Типы гидролиза солей

  1. Для солей, которые включают слабое основание и сильную кислоту, свойственен гидролиз по катиону.

    К примеру CuCl2,  —  это средняя соль. Состав представлен слабым основанием Cu(OH)2   (нерастворимым в воде) и сильной кислотой HCl.

    Все растворимые соли считаются сильными электролитами, вследствие этого при растворении в воде всецело диссоциируют на ионы.

    Раствор представляет собой частичную диссоциацию молекулы воды и абсолютное разложение на ионы хлорида меди (II). OHанионы объединяются с катионом  Cu2+ и образуют нерастворимое соединение, которое не диссоциирует на ионы. Ионы H+  и Cl-связываются в молекулу сильного электролита – соляную кислоту. В итоге получается накопление в растворе ионов H+, которые обеспечивают, кислую реакцию среды раствора и изменение цвета индикаторов. Индикатор может быть метиловым оранжевым. В нейтральной среде имеет оранжевый цвет, в кислой окрашивается в красный.

    Представляем процесс в виде уравнений реакции: 
    1) Cu2+ + H2O  = Cu(OH)2 ↓ +  2H+ — сокращенное ионное  уравнение  
    2) Cu2+ + 2Cl- + 2H2O  = Cu(OH)2 ↓ +  2H+ 2Cl-— полное ионное уравнение 
    3) CuCl2 + 2H2O  = Cu(OH)2 ↓ +  2HCl— молекулярное уравнение реакции


  2. Для солей, которые включают сильное основание и слабую кислоту, характерен гидролиз по аниону.

    К примеру, Na2CO3 представляет собой соль, образованную сильным основанием NaOH (водорастворимым) и слабой кислотой H2CO3.

    Когда карбонат натрия растворяется в воде, он полностью распадается на ионы, а молекулы воды отчасти диссоциируют на ионы. В итоге процесса гидролиза ионы Naи OH- объединяются и получается сильный электролит гидроксид натрия. В растворе накапливается избыточное общее количество гидроксильных анионов OH-, которые свойственны для щелочной реакции среды. Катионы H+ и анионы CO32-  образуют слабую углекислоту, которая в растворе распадается на воду и углекислый газ. 

    Составляем уравнение гидролиза:
    1) CO32- + H2O  = 2OH- + H2O + CO— сокращенное ионное уравнение 
    2) 2Na+ CO32- + 2H2O =  2Na+ + 2OH- + CO↑ — полное ионное уравнение
    3) Na2CO3+ 2H2O =  2NaOH + H2CO3 —  молекулярное уравнение реакции

    Углекислота очень слабая, в растворе распадается на H2O и CO2.

    Уравнение будет выглядеть так:

    Na2CO3+ 2H2O =  2NaOH + H2O + CO2


  3. Гидролиз по катиону и аниону характерен для солей, которые состоят из слабого основания и слабой кислоты.

    Например, (NH4)2S представляет собой среднюю соль, образованную слабым основанием NH4OH  и слабой кислотой H2S

    При растворении сульфида аммония в водном растворе происходит образование малодиссоциирующих веществ-гидроксида аммония и сероводорода. В растворе остаются лишь только молекулы воды, растворная среда станет нейтральной.

    Составляем уравнение гидролиза:
    1) (NH4)2S + H2O = 2NH3 ↑ + H2O +H2S — молекулярное уравнение реакции
    2) Полное и сокращенное ионные уравнения отсутствуют 


  4. Гидролизу не подвергается соль, состоящая из сильного основания и сильной кислоты.

    Например, BaCl2 представляет собой соль, образованную сильным основанием Ba(OH)2 (водорастворимым) и сильной кислотой HCl.

    Представленный тип солей не содержит кислотных остатков и катионов металлов, реагирующих с водой, т. е. способных влиять на РН водного раствора. Консистенции таких солей имеют нейтральную реакционную среду. В процессе растворения в воде образуются сильные электролиты, полностью распадающиеся на ионы.

Характеристика видов гидролиза солей

Процессы диссоциации и гидролиза считаются обратимыми и подчиняются совокупным закономерностям смещения химического равновесия. Данные процессы возможно усиливать и замедлять, добавляя в раствор одноименный ион, разбавляя раствор или же нагревая его.

Для составления уравнений гидролиза солей существует конкретный алгоритм:

  1. Запишите формулу соли и определите ее растворимость в воде, применяя таблицу растворимости солей, кислот и оснований в воде.
    • ZnCl2 растворимый в воде

  2. В случае если соль растворима, составьте уравнение диссоциации
    • ZnCl⟷ Zn2+ + 2Cl-

  3. Определите состав соли

    • Определите состав соли
  4. Сделайте вывод, какой из ионов соли подвергается гидролизу:
    • Zn2+— ион, образующий слабый электролит, поэтому он подвергается гидролизу.

      В данном случае гидролиз проходит по катиону.


  5. Составляем  краткое ионное уравнение
    • Zn2+ + 2H2O = Zn(OH)2 +2H+  

  6. Определите среду и рН раствора соли. Если в кратком ионном уравнении появляется 2H+ — кислый раствор среды, рН < 7; если  образуется ион OH-, то среда в растворе щелочная, рН > 7.
    • В данном случае среда является кислой. 

  7. Составьте полное ионное уравнение соли
    • Zn2+ + 2Cl + 2H2O = Zn(OH)2 +2H+ + 2Cl- 

  8. Составим молекулярное уравнение гидролиза
    • ZnCl+ 2H2O = Zn(OH)2↓ + 2HCl

 

Смотри также:

18 сентября 2020, 14:46

Комментарии

Для добавления комментариев необходимо авторизоваться.