3. Количественные характеристики гидролиза

Количественно гидролиз может быть охарактеризован степенью гидролиза и константой гидролиза.

3.1. Степень гидролиза h показывает долю вещества, подвергшегося гидролизу.

.

h = 0 – гидролиза нет (соль сильного основания и сильной кислоты);

h = 1 – полный гидролиз (соль очень слабой кислоты и очень слабого основания).

Степень гидролиза зависит от:

1. природы вещества;

2. температуры (с ростом температуры степень гидролиза возрастает);

3. концентрации растворенного вещества (чем более разбавлен раствор, то есть чем меньше его концентрация, тем больше степень гидролиза);

4. наличия одноименного иона (при добавлении кислоты или щелочи гидролиз подавляется).

Таким образом, чтобы подавить гидролиз, растворы нужно хранить при низких температурах, неразбавленными, то есть концентрированными, и добавлять в них одноименные ионы, подавляющие гидролиз (Н⁺ или ОН⁻).

3.2. Константа гидролиза К_Г

Так как гидролиз – процесс обратимый, к нему применим закон действующих масс. Например, для реакции

К_равн = .

Так как концентрацию воды в разбавленных растворах можно считать величиной постоянной, то произведение К_равн также будет величиной постоянной. Эту величину называют константой гидролиза:

К_равн .

Выразим концентрацию гидроксид-ионов в приведенном уравнении через ионное произведение воды . Напомним:

Выражение является величиной, обратной константе диссоциации уксусной кислоты ⇒

В общем виде:

1. Если соль образована слабой кислотой и сильным основанием:

2. Если соль образована слабым основанием и сильной кислотой:

3. Если соль образована слабой кислотой и слабым основанием:

4. Значение гидролиза в природе и в промышленности

Гидролиз имеет большое значение в природе, в промышленности. Разрушение горных пород обусловлено, в значительной степени, гидролизом составляющих их минералов – алюмосиликатов. В живых организмах происходит гидролиз полисахаридов, белков и других органических веществ. Осахаривание крахмала, получение мыла и другие производства основаны на гидролизе. В больших масштабах осуществляется гидролиз древесины. Гидролизная промышленность вырабатывает из непищевого сырья: древесины, хлопковой шелути, подсолнечной лузги, соломы, кукурузной кочерыжки – метиловый и этиловый спирты, белковые дрожжи, глюкозу, «сухой лед» (твердый СО₂), скипидар и др.

Ступенчатый гидролиз сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃ используется на практике для очистки водопроводной воды. Гидролиз протекает по уравнениям:

Al³⁺ + HOH ⇄ AlOH²⁺ + OH⁻;

AlOH²⁺ + HOH ⇄ Al(OH)₂⁺ + OH⁻;

Al(OH)₂⁺ + HOH ⇄ Al(OH)₃ + OH⁻.

Из-за большого количества воды гидролиз протекает до конца уже при комнатной температуре. Осадок Al(OH)₃ обладает ярко выраженными амфотерными свойствами и способен адсорбировать всевозможные вещества и микроорганизмы.

Будущему инженеру следует помнить, что растворы солей далеко не всегда имеют нейтральную реакцию среды (рН может быть и больше 7, и меньше 7), а реакция среды определяет агрессивность коррозионных процессов.

Большую роль играет полный гидролиз тетрахлорида германия в металлургическом получении диоксида германия. Из диоксида германия получают германий – важнейший полупроводник.

Процессом гидролиза объясняется наблюдаемое иногда «вспучивание» плохо герметизированных пленочных конденсаторов. В этих конденсаторах в качестве диэлектрика используется сульфид сурьмы Sb₂S₃, а в качестве металлических обкладок – пленки алюминия. В пленках Sb₂S₃ часто содержится избыток серы, с которой в местах контактов реагирует алюминий. Образующийся при этом сульфид алюминия Аl₂S₃ во влажной атмосфере гидролизуется по уравнению Al₂S₃ + 6HOH → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑: это и приводит конденсаторы в негодность. Такие конденсаторы требуют хорошей герметизации.