Гидролиз солей

Водные растворы большинства нормальных солей обнаруживают кислую или щелочную реакцию.

Как известно, кислая реакция раствора обусловливается наличием в нем избытка водородных ионов, щелочная − присутствием избытка ионов гидроксила. Так как в нормальных солях не содержатся ни водородные, ни гидроксильные ионы, то, очевидно избыток водородных или гидроксильных ионов образуются в растворе за счет воды, которая в незначительной степени диссоциирует ионы водорода и гидроксила по уравнению

H₂O⇄H^▪+OH^/

При растворении в воде какой-нибудь соли положительно заряженные ионы соли могут связываться с гидроксильными ионами, а отрицательно заряженные – с водородными ионами воды, образуя в одних случаях молекулы слабодиссоциированных веществ, в других – новые слабодиссоциирующие ионы.

Связывание одного из ионов воды ионами соли, нарушая ионное равновесие воды, смещает его вправо и вызывает накопление другого иона. Так, при связывании ионов H^▪ появляется избыток ионов OH^/, сообщающий раствору щелочную реакцию. Наоборот, если связываются ионы OH^/, то раствор приобретает кислую реакцию вследствие появления в нем избытка водородных ионов.

Взаимодействие ионов соли с водой, сопровождающееся изменением концентрации водородных и гидроксильных ионов воды, называется гидролизом соли.

Гидролиз происходит только в тех случаях, когда из ионов соли и ионов воды могут образовываться слабодиссоциирующие вещества (молекулы или ионы).

Так как сильные кислоты и сильные основания полностью диссоциируют в водных растворах,то, очевидно, что из ионов, входящих в состав солей, могут связываться с ионами воды только ионы кислотных остатков слабых кислот (например, ионы угольной кислоты CO₃^//, уксусной кислоты CH₃COO^/) и ионы металлов, образующих слабые основания или амфотерные гидроокиси (ионы Cu^▪▪, Fe^▪▪, Zn^▪▪ и др.). Отсюда следует, что гидролизу подвергаются только те соли, в состав которых входят вышеуказанные ионы, т.е соли, образованные:

а) слабой кислотой и сильным основанием (например, Na₂CO₃);

б) сильной кислотой и слабым основанием (например, CuCl₂);

в) слабой кислотой и слабым основанием (например, Al(CH₃COO)₃.

Соль сильной кислоты и сильного основания (например, NaCl) гидролизу не подвергается.

Гидролиз является обратимым процессом. В большинстве случаев гидролизованная часть соли настолько мала, что продукты гидролиза, даже если они практически нерастворимы (гидроокиси тяжелых металлов или основные соли), остаются в растворе.

Повышение температуры во всех случаях усиливает гидролиз. Это объясняется тем, что с повышением температуры значительно усиливается степень диссоциации воды.

Гидролиз усиливается также при разбавлении раствора соли водой, так как согласно закону действия масс равновесие при этом смещается в сторону образования продуктов гидролиза.

Ионные уравнения реакций гидролиза составляются по тем же причинам, что и ионные уравнения обычных реакций обмена.

Пример 1. Гидролиз соли слабой одноосновной кислоты и сильного основания (например, KCN).

Соль синильной кислоты HCN − цианистый калий – при растворении в воде полностью диссоциирует на ионы калия K^/ и ионы кислотного остатка CN^/. Ионы K^/ не соединяются с гидроксильными ионами воды, так как едкое кали – сильное основание. Наоборот, синильная кислота – очень слабая кислота, поэтому часть ионов CN^/ связывается с водородными ионами воды, образуя молекулы HCN.

Вследствие уменьшения концентрации ионов H^/, ионов равновесие воды: H₂O⇄H^/+OH^/ смещается вправо, в растворе появляется некоторый избыток гидроксильных ионов, обуславливающий щелочную реакцию раствора.

Гидролиз цианистого калия выражается следующим уравнением:

CN^/+ HOH⇄HCN+OH^/

или в молекулярной форме:

KCN+ NOH⇄HCN+KOH

Таким образом, продуктами гидролиза в данном случае являются слабая кислота и сильное основание (щелочь), или точнее – молекулы слабой кислоты и гидроксильные ионы.

Если слабая кислота, образующая соли, многоосновна, то при гидролизе вместо свободной кислоты получается ее кислая соль (или с точки зрения ионной теории – анионы кислой соли).

Пример 2. Гидролиз сульфата натрия Na₂S. Сульфид натрия, соль слабой сероводородной кислоты, диссоциирует в растворе на ионы натрия и Na^▪ и ионы кислотного остатка S^//. Ионы S^// связываются с водородными ионами воды, образуя, однако не молекулы H₂S, а ионы HS^/. Это объясняется тем, что ионы HS^/ диссоциируют гораздо труднее (являются более слабыми электролитами), чем молекулы H₂S.

Уравнение реакции гидролиза в ионной форме:

S^//+ HOH⇄HS^/+OH^/,

или в молекулярной форме:

Na₂S+HOH⇄NaHS+NaOH.

Таким образом, продуктами гидролиза солей, образованных слабыми многоосновными кислотами и сильными основаниями (щелочами), являются кислая соль и щелочь или, согласно ионной теории, анионы кислой соли и ионы гидроксила. Растворы таких солей имеют щелочную реакцию.

Пример 3. Гидролиз соли слабого основания сильной кислоты (например, AlCl₃).

При растворении AlCl₃ в воде (в отличие от двух предыдущих случаев) происходит связывание гидролизных ионов воды.

Ионы алюминия Al···, соединяясь с гидроксильными ионами, могут образовать три труднодиссоциирующихся продукта:

а) ионы AlOH·,

б) ионы Al(OH)₂·,

в) молекулы Al(ОН)₃.

Так как из них труднее всего диссоциирует Al(OH)··, то он и образуется в первую очередь в результате гидролиза AlCl₃.

Уравнение реакции в ионном виде:

или в молекулярной форме.

Таким же путем протекает гидролиз и других солеобразованных слабыми основаниями и сильными кислотами. Продуктами гидролиза в этих случаях обычно являются основная соль и кислота, точнее – катионы основной соли и водородные ионы. Вследствие образования некоторого избытка ионов водорода, растворы таких солей имеют кислую реакцию.

Пример 4. Гидролиз соли слабого основания и слабой кислоты.

В результате гидролиза таких солей обычно образуются свободные слабые кислоты и слабые основания или основные соли, так как в данном случае и катион и анион соли могут связываться с ионами воды. Примером может служить гидролиз уксуснокислого аммония NH₄CH₃COO´, диссоциирующего в растворе на ионы NH₄· и СН₃СОО´.

Гидролиз этой соли выражается следующим ионным уравнением:

СН₃СОО´ + NH·₄ + НОН СН₃СООН + NН₄ОН

или в молекулярной форме:

NН₄СН₃ООО+НОН СН₃СООН+NН₄ОН,

РАБОТА № 22