- •Тема 7. Растворы и дисперсные системы Оглавление
- •Тема 7. Растворы и дисперсные системы 1
- •Основные понятия и определения. Структура темы
- •Классификация растворов
- •Структура темы
- •Дисперсные системы (смеси) их виды
- •Грубодисперсные системы
- •Тонкодисперсные системы (коллоидные растворы)
- •Высокодисперсные системы (истинные растворы)
- •Концентрация, способы ее выражения
- •Растворимость веществ.
- •Способы выражения концентрации растворов.
- •Процентная
- •Молярная
- •Нормальная
- •Моляльная
- •Мольная доля
- •Физические законы растворов
- •Закон Рауля
- •Изменение температур замерзания
- •Изменение температур кипения
- •Закон Генри
- •Закон Вант-Гоффа. Осмотическое давление
- •Идеальные и реальные растворы.
- •Активность – концентрация для реальных систем
- •Теория растворов
- •Физическая теория
- •Растворение соли в воде
- •Химическая теория
- •Теория электролитической диссоциации
- •Растворы электролитов
- •Константа диссоциации
- •Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты
- •Электролитическая диссоциация воды
- •Ионное произведение воды
- •Водородный показатель. Кислотность и основность растворов
- •Кислотно-основные индикаторы
- •Окраска важнейших кислотно-основных индикаторов в различных средах
- •Реакции ионного обмена.
- •Образование слабого электролита
- •Выделение газа
- •Образование осадков
- •Условие образование осадка. Произведение растворимости
- •Гидролиз солей
- •Смещение равновесия при гидролизе
Гидролиз солей
Обменную реакцию между водой и соединением называют гидролизом. Гидролизом соли называют реакцию поляризационного взаимодействия ионов соли с молекулами воды, сопровождающуюся образованием малодиссоциирующщих веществ и изменением рН среды.
Ky+ + HOH KOH(y-1) + H+
Ax- + HOH HA(x-1) + OH-
Гидролиз обусловлен образованием малодиссоциирующих частиц KOH(y-1) и HA(x-1). Чем больше заряд и меньше радиус ионов соли, тем сильнее их поляризационное взаимодействие с водой, слабее диссоциация образующихся частиц KOH(y-1) и HA(x-1) и тем в большей степени происходит гидролиз.
Поляризующее влияние на молекулы воды невелико у катионов s-элементов (исключение составляют Be2+ и Mg2+ ), у анионов сильных кислот, например, Cl-, Br-, I-, NO3-, SO42-, т.е. соли, образованные анионом сильной кислоты и катионом сильного основания, гидролизу не подвергаются (рН = 7).
Возможны следующие случаи гидролиза солей: гидролиз по аниону, по катиону, по катиону и аниону одновременно.
Гидролиз по катиону. Ему подвергаются соли, образованные катионом слабого основания и анионом сильной кислоты (ZnSO4, FeCl2, Co(NO3)2 и др.). При гидролизе создается кислая среда (рН < 7). Характер продуктов гидролиза зависит от природы катиона.
Например:
катион однозарядный.
NH4Cl NH4+ + Cl-
NH4+ + HOH NH4OH + H+
молекулярное уравнение гидролиза:
NH4Cl + H2O NH4OH + HCl.
Продуктами гидролиза в данном случае являются слабое основание и сильная кислота. Процесс обратим, равновесие гидролиза сильно смещено влево (K(H2O) << K(NH4OH).
катион многозарядный. Гидролиз многозарядного катиона протекает ступенчато, в связи со ступенчатой диссоциацией многокислотных оснований. Например:
CuCl2 Cu2+ + Cl-
Cu2+ + HOH CuOH+ + H+ (1 ступень)
CuOH+ + HOH Cu(OH)2 + H+ (2 ступень)
Молекулярные уравнения, соответственно, имеют вид:
CuCl2 + H2O CuOHCl + HCl (1 ступень)
CuOHCl + H2O Cu(OH)2 + HCl (2 ступень)
Вследствие накопления в смеси ионов H+ гидролиз (при обычных условиях) протекает, главным образом, по первой ступени. Следовательно, продуктами гидролиза будут основная соль и сильная кислота.
Гидролиз по аниону. Он характерен для солей, образованных катионом сильного основания и анионом слабой кислоты (NaF, K2S, K3PO4, CH3COONa и др.). При гидролизе создается основная среда (рН > 7) Вид продуктов гидролиза зависит от величины заряда и природы аниона. Например:
анион однозарядный.
KCN K+ + CN-
CN- + HOH HCN + OH-
Молекулярное уравнение гидролиза:
KCN + H2O HCN + KOH
Продуктами гидролиза в данном случае являются слабая кислота и сильное основание.
анион многозарядный.
K2CO3 2K+ + CO32-,
CO32- + HOH HCO3-+ OH-
Молекулярное уравнение 1 ступени гидролиза:
K2CO3 + H2O KHCO3 + KOH
В связи с накоплением в реакционной системе ионов OH гидролизом по второй ступени можно пренебречь. Продуктами гидролиза в этом случае будут кислая соль и сильное основание.
Гидролиз по катиону и аниону. Этот случай имеет место для солей, образованных катионом слабого основания и анионом слабой кислоты. Причем, чаще всего независимо от величины заряда катиона и аниона, продуктами гидролиза являются слабое основание и слабая кислота. Характер среды определяется соотношением величины констант диссоциации образующихся кислот и оснований, т.е. их силой. Например:
NH4CN NH4+ + CN-
NH4+ + HOH NH4OH + H+
CN- + HOH HCN + OH-
NH4+ + CN- + 2H2O NH4OH + HCN + H+ + OH-
Молекулярное уравнение гидролиза:
NH4CN + 2H2O NH4OH + HCN
Гидролиз в данном случае протекает довольно интенсивно. Образующиеся при гидролизе ионы H+ и OH- связываются в молекулы H2O, что усиливает гидролиз и по катиону и по аниону. Реакция среды в данном случае слабоосновная (рН несколько больше 7) (K(NH3· H2O) >K(HCN)).
Если кислота и основание, образующие соль, не только являются слабыми электролитами, но и малорастворимы или неустойчивы и разлагаются с образованием газообразных продуктов, гидролиз таких солей в ряде случаев протекает практически необратимо. По этой причине сульфиды и карбонаты алюминия, хрома и др. нельзя получить в водном растворе:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCl
2CrCl3 + 3Na2S + 6H2O = 2Cr(OH)3 + 3H2S + 6NaCl
Ионно-молекулярные уравнения гидролиза, соответственно:
2Al3+ + 3CO32- + 3HOH = 2Al(OH)3 + 3CO2
2Cr3+ + 3S2- + 6HOH = 2Cr(OH)3 + 3H2S