3.3 Ионное произведение воды и водородный показатель. Гидролиз солей

3.3.1. Ионное произведение воды и водородный показатель

Вода – самый слабый электролит, всего 1 из 10 000 000 молекул диссоциирует на ионы

Н₂О ↔Н⁺ + ОН^-

Степень диссоциации воды 1/10000000 = 10^-7

Константа диссоциации воды

.

Поскольку молярная концентрация воды и константа диссоциации воды К_Д = 1,8 ∙ 10^─16 (н. у.), то произведение этих постоянных также величина постоянная и называется константой ионного произведения воды или константой воды – . Таким образом

;

при н.у. = 10^─14.

Для количественной оценки характера водной среды введен водородный показатель:

pH = –lg [H⁺].

Для нейтральной среды:

[H⁺] = [OH^–] = 10^–7, тогда pH = –lg [H⁺] = –lg 10^–7 = 7.

Для кислой среды:

[H⁺] > [OH^–] и pH < 7.

Для щелочной среды:

[H⁺] < [OH^–] и pH > 7.

3.3.2. Гидролиз солей

Гидролиз солей – взаимодействие ионов соли с ионами воды, в результате которого образуется слабый электролит.

Гидролизу подвергаются:

1. Соли слабого основания и сильной кислоты

NH₄Cl + HOH ↔ NH₄OH + HCl

Слабое основание сильная кислота

NH₄⁺ + HOH ↔ NH₄OH + H⁺

Растворы таких солей имеет, кислую реакцию.

Константа гидролиза соли в этом случае:

(К_Д – справочное значение).

Степень гидролиза:

,

где С_В – молярная концентрация раствора соли.

2. Соли сильного основания и слабой кислоты

KNO₂ + HOH ↔ KOH + HNO₂

Сильное основание слабая кислота

+ HOH ↔ OH^- + HNO₂

Раствор таких солей имеет щелочную реакцию.

Константа гидролиза в этом случае:

Степень гидролиза рассчитывается по формуле приведенной выше.

3. Соли слабого основания и слабой кислоты

NH₄F + HOH ↔ NH₄OH + HF

Слабое основание слабая кислота

Среда в растворах таких солей близка к нейтральной (слабокислая, если К_{Д (кисл)} > К_{Д (осн)} или слабощелочная, если К_{Д (кисл)} < К_{Д (осн)}) рН ≈ 7.

Константа гидролиза в этом случае

Степень гидролиза рассчитывается по формуле приведенной выше.

Соли сильного основания и сильной кислоты гидролизу не подвергаются. Растворы таких солей имеют нейтральную реакцию.

Ступенчатому гидролизу подвергаются соли, образованные многоосновными слабыми кислотами или слабыми основаниями 2^х, 3^х валентных металлов. Например, гидролиз Na₂CO₃ протекает в две ступени:

I cтупень Na₂CO₃ + HOH ↔ NaHCO₃ + NaOH

CO₃^2─ + HOH ↔ HCO₃^─ + OH^─

среда щелочная, pH > 7

II ступень NaHCO₃ + HOH ↔ H₂CO₃ + NaOH

HCO₃^- + HOH ↔ H₂CO₃ + OH^-

среда щелочная, pH > 7

К_Г1 = 2,1· 10^–4 >> 2,2 · 10^–8 = К_Г2

Обратите внимание, что константа гидролиза по I ступени определяется константой II ступени диссоциации слабой кислоты (слабого основания) и наоборот. Поскольку для ступенчатого гидролиза К_Г1 >> К_Г2, то в расчетах часто второй и более высокими ступенями гидролиза пренебрегают.