Лабораторная работа № 4

Гидролиз солей

Теоретическое введение

ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ

При комнатной температуре вода диссоциирует весьма незначительно (1 из 556 миллионов молекул):

H₂O Combin +

Константа диссоциации воды выражается соотношением:

При температуре 25 °С K_д(H₂O) = 1,8· .

Количество вещества воды можно определить, разделив массу 1 л воды (1000 г) на ее молярную массу:

ν(H₂O) = = 55,56 моль

Отсюда молярная концентрация воды: [H₂O] = 55,56 моль/л.

Концентрация молекул воды является практически постоянной и ее можно объединить с константой диссоциации:

K_д·[H₂O] = [ ][ ]

K_д·[H₂O] = 1,8· · 55,56 = =

= [ ][ ] =

Ионное произведение воды  – это произведение концентраций ионов и в чистой воде или в любом водном растворе, которое остается постоянным при постоянной температуре. При 25 °С оно равно .

В чистой воде концентрации катионов водорода и гидроксид-ионов между собой равны:

[ ] = [ ] = = моль/л.

Если в воду добавить кислоту, т.е. ионы , их концентрация в растворе увеличивается, вызывая уменьшение концентрации ионов . Такие растворы имеют кислый характер среды.

При добавлении щелочи, т.е. ионов , концентрация этих ионов в растворе увеличивается, вызывая уменьшение концентрации ионов . Такие растворы имеют щелочной характер среды.

Растворы, в которых концентрации и равны, имеют нейтральный характер среды.

По концентрации ионов можно определить кислотность среды в растворе, которую количественно определяют водородным показателем рН:

Нейтральный раствор	[ ] = [ ] =	рН = 7
Кислый раствор	[ ] > [ ] >	рН < 7
Щелочной раствор	[ ] < [ ] <	рН > 7

Аналогично рОН = ^–lg[ ]

Так как [ ][ ] = , следовательно рН + рОН = 14.

Приближенно значение рН можно определить с помощью кислотно-основных индикаторов – слабых органических кислот или оснований, которые существуют в молекулярной (HInd) и ионной (Ind^–) формах, имеющих различную окраску в зависимости от рН среды:

При изменении в растворе концентрации ионов или (т.е. рН среды) данное равновесие, по принципу Ле Шателье, смещается в сторону определенной формы индикатора, имеющей характерную окраску.

Например, молекулярная форма лакмуса, существующая в кислой среде, окрашена в красный цвет, а ионная форма, существующая в щелочной среде – в синий. Этим обусловлена различная окраска лакмуса при разных значениях рН среды.

Изменение окраски каждого индикатора происходит только в определенных интервалах рН, зависящих от его природы.

Важнейшие индикаторы и интервалы их рН перехода:

Индикатор	Цвет индикатора
	Кислая среда	Нейтральная среда	Щелочная среда
Лакмус	Красный рН < 4,5	Фиолетовый рН 4,5 – 8,3	Синий рН > 8,3
Фенолфталеин	Бесцветный рН < 8,3	Бесцветный рН 8,3 – 9,8	Малиновый рН > 9,8
Метилоранж	Красный рН < 3,1	Оранжевый рН 3,1 – 4,4	Желтый рН > 4,4

Универсальный индикатор – смесь индикаторов с разным рН переходом.

Более точно рН раствора определяют с помощью прибора – рН-метра (потенциометра).

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

Изменение характера среды происходит не только в результате добавления кислоты или щелочи в воду, но и при растворении некоторых солей, хотя при их диссоциации ионы и не образуются. Это обусловлено взаимодействием ионов соли с молекулами воды из их гидратной оболочки.

Гидролиз – реакция обмена между солью и водой, приводящая к образованию слабого электролита и изменению рН среды.

Гидролиз солей – это процесс, обратный нейтрализации:

KtAn + HOH Combin KtOH + HAn

Вода является слабым электролитом, и для смещения данного равновесия вправо необходимо, чтобы среди продуктов реакции был хотя бы один слабый электролит.

В процессе гидролиза происходит обмен между солью и водой теми ионами, которые могут соединиться в молекулы слабодиссоциирующего вещества. При этом оставшиеся от воды ионы или накапливаются в растворе и обуславливают кислую или щелочную реакцию среды.

Гидролизу подвергаются только соли, образованные слабым основанием или слабой кислотой.