Тема «Гидролиз солей»

Гидролиз – это вторичный равновесный процесс взаимодействия с водой ионов слабых электролитов, возникающих в результате первичного процесса – полной диссоциации соли, в результате чего изменяется соотношение равновесных концентраций ионов H⁺ и OH^- в водном растворе соли по сравнению с чистой водой. В случае многозарядных ионов слабых электролитов их гидролиз идёт ступенчато и в расчётах pH растворов средних солей учитывают гидролиз лишь по первой ступени. В растворах солей, образованных сильными кислотами и щёлочами, гидролиз отсутствует, и величина pH воды сохраняется. Различают несколько типов гидролиза.

а) Гидролиз по катиону слабого основания (на примере соли FeCl₃):

первичный процесс – полная диссоциация соли: FeCl₃  Fe³⁺ + 3Сl^- ,

вторичный процесс – обратимый ступенчатый гидролиз иона Fe³⁺

I - ступень: Fe³⁺ + H₂O  FeOH²⁺ + H⁺ , pH < 7

II – ступень: и т.д.

Таким образом, растворы солей с гидролизующимся катионом являются кислыми.

б) Гидролиз по аниону слабого основания (на примере соли Na₃PO₄):

первичный процесс – полная диссоциация соли: Na₃PO₄ → 3Na⁺ + PO₄^3- ,

вторичный процесс – обратимый ступенчатый гидролиз иона PO₄^3-

I – ступень: PO₄^3- + H₂O  HPO₄^2- + OH^- , pH > 7

II – ступень: и т.д.

Таким образом, растворы солей с гидролизующимся анионом являются щелочными.

Рассмотрим методику расчёта pH в растворах средних гидролизующихся солей. Равновесные концентрации участников процесса гидролиза (вода не учитывается) связаны друг с другом через константу гидролиза К_г, которую рассчитывают по следующему правилу:

К_г равна отношению ионного произведения воды К_w к константе диссоциации К_д слабой кислоты по той ступени, по которой образуется гидролизующийся ион.

Cлабая фосфорная кислота даёт три типа гидролизующихся ионов:

H₃PO₄ → H₂PO₄^- → HPO₄^2- → PO₄^3-

константы диссоциации K₁ K₂ K₃

Каждая ступень гидролиза иона PO₄^3- характеризуется своей константой гидролиза:

PO₄^3- → HPO₄^2- → H₂PO₄^- → H₃PO_4.

константа гидролиза K_г1 = К_w / К₃ K_г2 = К_w / К₂ K_г3 = К_w / К₁

В качестве примера рассчитаем величину pH в растворе фосфата натрия с молярной концентрацией c₀ моль/л.

Na₃PO₄ → 3Na⁺ + PO₄^3-

c₀  3c₀  c₀

Обозначим степень гидролиза иона PO₄^3- по первой ступени через h₁ (h₁<<1), тогда к моменту установления равновесия подверглось гидролизу c_гидр (PO₄^3-) = h₁  c₀ и

PO₄^3- + H₂O  HPO₄^2- + OH^-

до гидролиза c₀   -  -

равновесие [PO₄^3-]=c₀ – c_гидр=   [HPO₄^2-] = h₁ c₀  [OH^–] = h₁c₀

= c₀ (1 – h₁) 

По определению К_г1 = ,

откуда h₁ = , [OH^–] = h_{1 } c₀ = и pOH = - lg , а pH = 14 – pOH .