Гидролиз

 

Гидролиз - это процесс обменного взаимодействия вещества с водой протекающий с образованием слабодиссоциирующих, газообразных или труднорастворимых веществ. (В общем случае обменное взаимодействие растворённого вещества с растворителем носит название - сольволиз).

Гидролизу могут подвергаться соединения различных классов неорганических и органических соединений.

Наиболее типичными представителями неорганических соединений, подвергающихся гидролизу, являются соли. Гидролиз солей – процесс обратный процессу нейтрализации:

NH₄Cl + HOH ⇄ NH₄OH + HCl

Соль основание кислота

NH₄⁺ + CN^– + HOH ⇄ NH₄OH + HCN

Необходимым условием гидролиза является возможность образования по крайней мере одного слабого электролита (кислоты или основания). Причиной гидролиза является обмен между солью и водой теми ионами, которые могут ассоциировать в молекулы слабого электролита. Поэтому гидролизуются соли, образованные слабой кислотой и щелочью или сильной кислотой и слабым основанием, а также соли, образованные обоими слабыми компонентами (слабым основанием и слабой кислотой). Последние гидролизуются наиболее сильно. В связи с этим различают три случая гидролиза (по аниону, по катиону, по катиону и аниону):

1. Гидролиз  соли, образованной  сильным  основанием  и  слабой  кислотой (K₂S, Na₂CO₃, NaCN и др.) идет по  аниону,  реакция среды  в растворе – щелочная, рН > 7. Например, для соли NаCN ответственным за гидролиз является цианид-ион, образующий слабую синильную кислоту.

NаC N + HOH ⇄ NаOH + HCN

Nа⁺ + CN^– + HOH ⇄ Nа⁺ + OH^- + HCN

CN^– + HOH ⇄ OH^- + HCN

Для многозарядных анионов гидролиз протекает ступенчато, например в случае карбонатов:

I ступень

K₂CO₃ + HOH ⇄ KOH + KHCO₃

2K⁺ + CO₃^2– + HOH ⇄ 2K⁺ + HCO₃^– + OH^–

CO₃^2– + HOH ⇄ HCO₃^– + OH^–

II ступень

KHCO₃ + HOH ⇄ KOH + H₂CO₃

K⁺ + HCO₃^– + HOH ⇄ K⁺ + H₂CO₃ + OH^–

HCO₃^– + HOH ⇄ Н₂CO₃ + OH^–

На первой ступени гидролиза образуются кислые анионы HCO₃^–, для которых K_д(2) = 4,8∙10^-11, а по второй - молекулы H₂CO₃, легче распадающиеся на ионы (K_д(1) = 4,5∙10^-7). Видно, что гидролиз солей по второй ступени проходит в меньшей степени, чем по первой. Таким образом, при стандартных условиях и умеренном разбавлении раствора гидролиз солей, образованных слабой многоосновной кислотой и сильным основанием, протекает преимущественно по первой ступени и приводит к образованию кислых солей. Реакция среды  в растворе – щелочная, рН > 7.

Во многих случаях вода является самым слабым электролитом из всех участников реакции, поэтому равновесие гидролиза смещено в сторону обратной реакции. Исключение составляют те случаи, когда из раствора выделяется газ или осадок или образуется гидроксокомплекс, константа диссоциации которого близка по величине к константе диссоциации воды (1,8∙10^-16) или меньше ее.

2. Гидролиз солей, образованных  слабым  основанием  и  сильной  кислотой (Аl(NО₃)₃, CuCl₂, CuSО₄, и др.) протекает по катиону, при этом освобождаются ионы H⁺ и реакция среды в растворе - кислая, рН < 7.

NH₄Cl + HOH ⇄ NH₄OH + HCl

NH₄⁺ + Cl^- + HOH ⇄ NH₄OH + H⁺ + Cl^-

NH₄⁺ + HOH ⇄ NH₄OH + H⁺

Причиной гидролиза солей этого типа является образование слабого основания.

Для многозарядных катионов гидролиз протекает ступенчато: