18.Гідроліз. Ступінь гідролізу.

Визначення гідролізу

Гідроліз - це хімічна реакція іонного обміну між водою і розчиненим у ній речовиною з утворенням слабкого електроліту. (У загальному випадку обмінна взаємодія розчиненої речовини з розчинником зветься - сольволіз).

У більшості випадків гідроліз супроводжується зміною p розчину.

Більшість реакцій гідролізу - оборотні:

Pb(NO₃)₂ + H₂O ↔ Pb(OH)(NO₃) + HNO₃

Na₂HPO₄ + H₂O ↔ NaH₂PO₄ + NaOH

Частковий гідроліз - реакція обмінної взаємодії солі з водою є зворотною.

Деякі реакції гідролізу протікають незворотньо.

Повний гідроліз - реакція обмінної взаємодії солі з водою є практично незворотною. Повному гідролізу піддаються солі, що утворені слабкою основою і слабкою кислотою, якщо в результаті реакції утворюються нерозчинні речовини і (або) гази/

Причиною гідролізу є взаємодія іонів солі з молекулами води з гідратної оболонки з утворенням малодисоційованих з'єднань чи іонів.

Здатність солей піддаватися гідролізу залежить від двох факторів:

1) властивостей іонів, що утворять сіль;

2) зовнішніх факторів.

Можна навести чотири випадки взаємодії солей з водою:

1.Солі, що складаються з аніонів сильних кислот та катіонів сильних основ (NaCl, KNO₃, Ba(ClO₄)₂ та інш.), при розчині у воді не гідролізують, бо при цьому практично не відбувається ніякого зміщення йонної рівноваги води.

2.Солі, що складаються з аніонів слабких кислот та катіонів сильних основ, легко гідролізують. При цьому солі одноосновних кислот розкладаються з утворенням сильної кислоти, а солі багато основних кислот утворюють кислі солі та вільні гідроксид-йони. Розчин солі має лужну реакцію.

Наприклад:

CH₃COO^-+Na⁺+H₂O↔CH₃COOH+Na⁺+OH^-

CH₃COO^-+H₂O↔CH₃COOH+OH^-

3.Солі що складаються з катіонів слабих основ та аніонів сильних кислот, гідролізують з утворенням основ (одно кислотні основи) або основних солей. Розчин солі має кислу реакцію.

Наприклад:

NH₄⁺+Cl^-+H₂O↔NH₄OH+H⁺+C^l-

NH₄⁺+H₂O↔NH₄OH+H⁺

4.Солі, що складаються з аніонів слабких кислот і катіонів слабких основ, при гідролізі утворюють два малодисоційованих або погано розчинних електроліти. Для подібних солей характерним є повний гідроліз, середовище розчину є нейтральним, а утворені слабка основа і слабка кислота характеризуються майже однаковим ступенем дисоціації.

Наприклад:

NH₄⁺+ CH₃COO^-+ H₂O↔ NH₄OH+ CH₃COOH

Ступінь і константа гідролізу.

Різні солі гідролізують неоднаково. З кількісного боку гідроліз оцінюють з допомогою ступеня та константи гідролізу.

Ступінь гідролізу показує відношення концентрації прогідролізованої солі до її загальної концентрації у розчині, виражають у відсотках.

Константа гідролізу –це константа хімічної рівноваги, застосована для реакцій гідролізу. Наприклад, для реакції гідролізу

NH₄⁺+CN-+H₂O↔NH₄OH+HCN

Константа гідролізу у даному випадку запишеться

K_r=([NH₄OH] * [HCN]) / ([NH₄⁺] * [CN^-])

Для 0,01-молярного розчину NH₄OH константа гідролізу дорівнюватиме:

K_r=(0,0095*0,0095)/(0,0005*0,0005)= 361.

Гідроліз відбувається тим сильніше, чим слабкіші або гірше розчинні електроліти утворюються в результаті взаємодії солі з водою. Сприяє гідролізу також збільшення кількості води, тобто розведення розчину, підвищення температури, оскільки підвищення температури підвищує ступінь дисоціації води. Тоді ступінь гідролізу залежить від концентрації та від температури, константа гідролізу головним чином залежить від природи солі та від температури.

Якщо дана сіль здатна гідролізу вати лише за однією схемою, то у розведеному розчині константа її гідролізу практично не залежить від концентрації.

Проте гідроліз, як зворотний процес, можна поглиблювати або послаблювати. Поглиблення відбувається при нагріванні розчину, бо з підвищенням температури зростає константа гідролізу при розведенні концентрованих розчинів, а також при введені речовин, які зв’язують хоч один з продуктів реакції.

Щоб знизити гідроліз, тобто змістити рівновагу в бік утворення відповідних йонів, необхідно додавання кислоти (у випадку солей кислот слабких основ і сильних кислот) або лугу (у випадку солей сильних основ і слабких кислот).

Для зміщення рівноваги вліво, а отже, зниження гідролізу, треба збільшити концентрацію йонів водню, тобто в систему ввести сильну кислоту. Коли ж до розчину ввести луг, тобто ввести гідроскид-йони, то рівновага зміститься вправо і гідроліз поглибиться.