VII. Гидролиз солей

Гидролиз соли – взаимодействие ионов соли и воды, приводящее к образованию слабого электролита.

Причина гидролиза – образование слабого электролита, следствие – в более частых случаях изменение рН среды.

«Hydro” – вода

«Lysis” – разложение.

Для того, чтобы определить подвергается соль гидролизу или нет необходимо знать какие основания и кислоты образуют данную соль в реакциях нейтрализации: сильные или слабые электролиты.

Типы гидролиза

1. Гидролиз по аниону (соль образована катионами сильных оснований и анионами слабых кислот);

2. Гидролиз по катиону (соль образована катионами слабых оснований и анионами сильных кислот);

3. Гидролиз смешанный – по катиону и аниону (соль образована катионами слабых оснований и анионами слабых кислот);

4. Соль гидролизу не подвергается, если образована катионами и анионами сильных электролитов.

Чтобы написать уравнения гидролиза, нужно рассмотреть из каких по силе электролитов (кислоты и щелочи) может быть получена данная соль, например,

сульфит бромид нитрит хлорид

натрия цинка аммония натрия

21

Na₂SO₃ ZnBr₂ NH₄NO₂ NaCl

NaOH H₂SO₃; Zn(OH)₂ HBr ; NH₄OH HNO₂ NaOH HCl

сильный слабый слабый ильный слабый слабый сильный сильный

(по аниону) (по катиону) (смешанный)

подвергаются гидролизу не подвергается

Итак! Тип гидролиза определяется ионом слабого электролита, из которого получена соль.

Гидролиз в большинстве случаев процесс обратимый!

Гидролиз может протекать в несколько ступеней, если для этого создать определенные условия усиления гидролиза. Число ступеней полного гидролиза определяется основностью или кислотностью слабых электролитов, которые образуют данную соль. Если соль подвергается смешанному гидролизу, то число ступеней определяется большей величиной этих показателей.

Например: для Na₃ РO₄ – количество степеней гидролиза – 3, так как ортофосфорная кислота Н₃ РO₄ – трехосновная;

для ZnBr₂ - количество степеней гидролиза – 2, так как гидроксид цинка Zn(OH)₂ - техкислотный гидроксид в основной форме;

для Cu(NO₂) – нитрита меди (+2) количество ступеней -2, так как кислотность гидроксида меди(+2) равна двум, а основность азотистой кислоты меньше и равна одному.

Порядок записи уравнений гидролиза

1. Записываем уравнения реакции диссоциации соли и воды: катион под катионом, а анион под анионом

2. Так как причиной гидролиза является образование слабых электролитов (молекул или ионов), объединим ионы соли и воды так по диагонали, при этом хотя бы одна образовавшаяся частица должна быть слабым электролитом, рассчитаем алгебраически суммарный заряд этой частицы ( количество ионов 1:1) и запишем ее в скобках или запомним ее формулу:

Z nBr₂ Zn²⁺ + 2Br^- Na₂CO₃ - 2Na⁺ + CO₃^2- (HCO₃^-)

H₂O  H⁺ + OH^— (ZnOH⁺) HOH  H⁺ + OH^—

Сильные электролиты по диагонали сразу представляем в молекулярной форме

22

3. Записываем уравнения в следующем порядке: молекулярное уравнение, полное ионное, сокращенное ионное.

• Гидролиз по катиону для бромида цинка:

1 ступень

ZnBr₂+ HOH  HBr + ZnOHBr

гидроксобромид цинка или

бромид гидроксоцинка

Zn ²⁺ +Br^-+ HOH  H ⁺ + Br^- + ZnOH ⁺ + Br^—

Zn ²⁺ + HOH  H ⁺ + ZnOH ⁺ ;

катион гидроксоцинка

гидролиз прошел по катиону;

среда кислая, т.к. освободился

катион водорода из воды;

рН < 7

После усиления гидролиза возможно протекание реакции по второй ступени.

Условия усиления гидролиза:

1. Так как процесс диссоциации воды эндотермический, то для лучшего распада молекул воды на ионы необходимо увеличить температуру: t ⁰↑;

2. Чем больше молекул воды в растворе, тем эффективнее гидролиз, то есть усиление возможно при добавлении воды или уменьшении концентрации соли: +Н₂О или С_соли↓;

3. По принципу Ле Шателье – смещения химического равновесия, достигнуть гидролиза можно выводом продуктов реакции (в частности, в данном случае связыванием полученных катионов водорода в воду путем добавления щелочи).

Итак, запишем: 1. t ⁰↑; 2. +Н₂О или с_соли↓; 3. Вывод продуктов реакции

2 ступень:

ZnОНBr ZnОН⁺ + Br^-

H₂O  H⁺ + OH^— (Zn(OH)₂

ZnOH Br+ HOH  HBr +Zn(OH)₂

ZnOH⁺ +Br^-+ HOH  H ⁺ + Br^- + Zn(OH )₂

ZnOH⁺ + HOH  H ⁺ + Zn(OH )₂ гидроксид цинка

• Гидролиз по аниону для карбоната натрия:

1 ступень:

Na₂CO₃+ НОН  NaOH + Na HCO₃

натрия гидрокарбонат

23

2 Na ⁺ +CO₃ ^2--+ НОН  Na ⁺ + OH^- + Na ⁺ + HCO₃ ^-

CO₃ ^2-+ НОН  OH^- + HCO₃ ^–

гидрокарбонат-анион

гидролиз прошел по аниону;

среда щелочная, т.к.

освободился

гидроксид-анион из воды;

рН >7

Условия усиления гидролиза: 1. t ⁰↑; 2. +Н₂О или с_соли↓;3. Вывод продуктов реакции

2 ступень:

NaНCO₃  Na⁺ + НCO₃- (H₂CO₃)

HOH  H⁺ + OH^—

Na H CO₃ + НОН  NaOH + H₂CO₃

Na ⁺ +H CO₃ ^-+ НОН  Na ⁺ + OH^- +H₂CO₃

H CO₃ ^-+ НОН  OH^- + H₂CO₃

угольная кислота

Для записи уравнения гидролиза с указанием среды и иллюстрации сущности процесса достаточно сокращенного уравнения, из которого можно обратным путем прийти к полному ионному и молекулярному уравнению.

Алгоритм записи:

1. Записываем ион слабого электролита и прибавляем воду:

СО₃^2- + HOH 

2. Этот ион присоединяет из воды ион с противоположным зарядом (в данном случае Н⁺) и высвобождает гидроксид-анион:

СО₃^2- + HOH  НСО₃^- + ОН^— (сокращенное ионное уравнение)

3. Записываем перед каждым ионом “противоион”, т.е. ион из соли с противоположным знаком, в данном случае Na⁺. Причем, ионов натрия пишем столько, сколько могут нейтрализовать заряды у уже написанных выше ионов:

2Na⁺ + СО₃^2-- + HOH  Na⁺ + НСО₃^-- + Na⁺ + ОН^—

(2+) (2-) (+) (-) (+) (-)

0 0 0

24

4. После этого собираем все ионы в молекулы:

Na₂CO₃+ НОН  Na HCO₃ + NaOH

Для гидролиза сульфата меди (П):

CuSO₄  Cu ²⁺ + SO₄^2-

HOH  H⁺ + OH^— (CuOH⁺)

1 ступень:

2 CuSO₄ + 2HOH  H₂SO₄ + (Cu OH)₂ SO₄

гидроксосульфат меди (+2)

2 Cu ²⁺ +SO₄ ^2-+ 2HOH  2 H ⁺ + SO₄ ^2- + 2CuOH ⁺ + SO₄^2—

2 Cu ²⁺ + 2HOH  2 H ⁺ + 2CuOH ⁺ ;

сократим коэффициенты на 2:

Cu²⁺ + HOH  H ⁺ + CuOH ⁺ ;

гидролиз прошел по катиону;

среда кислая, т.к. освободился

катион водорода из воды;

рН < 7

2 ступень напишите самостоятельно.

• Гидролиз смешанного типа гидролиза (по аниону и по катиону) для ацетата аммония:

CH₃COO NH₄  NH₄ ⁺ + CH₃COO^- (CH₃COOH)

HOH  H⁺ + OH^— (NH₄OH)

CH₃COO NH₄ + HOH  NH₄OH + CH₃COO H

CH₃COO ^-- + NH₄ ⁺ + HOH  NH₄OH + CH₃COO H

гидролиз смешанный; среда нейтральная, так как константы диссоциации уксусной кислоты и гидроксида натрия имеют близкие значения; рН = 7

• Гидролиз смешанного типа ацетата свинца (+2).

Соль образована одноосновной кислотой и двухкислотным основанием.

1 ступень:

(СH₃COO)₂ Pb  Pb²⁺ + 2 СH₃COO^— (CH₃COOH)

HOH  H⁺ + OH^— (PbOH⁺)

(СH₃COO)₂ Pb + HOH  CH₃COO H + PbOH ( CH₃COO)

гидроксоацетат свинца (+2)

25

2СH₃COO^2-- + Pb ²⁺ + HOH  CH₃COO H + PbOH⁺ + CH₃COO^__

СH₃COO^2-- + Pb ²⁺ + HOH  CH₃COO H + PbOH⁺

катион гидроксосвинца (+2)

гидролиз смешанный,

pH – слабокислая, т.е.  и К_дисс. CH₃COO H >  и К_диссю PbOH⁺

(см. приложение 3)

Условия усиления гидролиза:

1. t ⁰↑; 2. +Н₂О или с_соли↓; 3. Вывод продуктов реакции

2 ступень:

PbOH ( CH₃COO)  PbOH⁺ + CH₃COO^- (CH₃COOH)

HOH  H⁺ + OH^— Pb(OH)₂

PbOH ( CH₃COO) + HOH  CH₃COO H + Pb(OH)₂

PbOH⁺ + CH₃COO^- + HOH  CH₃COO H + Pb(OH)₂

гидроксид свинца (+2)

сокращенного ионного уравнения в этом случае нет.

Если в случае смешанного гидролиза конечные продукты последней ступени представляют собой осадок и газ, то такой гидролиз идет до конца необратимо (мгновенный гидролиз):

Al₂ S₃ + 6 HOH  2 Al(OH)_{3 ↓} + 3 H₂S ^↑

сульфид гидроксид сероводород

алюминия алюминия

2Al³⁺ + 3S^2- + 6 HOH  2 Al(OH)_{3 ↓}+ 3 H₂S ^↑

сокращенного уравнения нет.