Глава 1. Гидролиз солей

Гидролиз является результатом поляризационного взаимодействия ионов соли с их гидратной оболочкой в водном растворе. Каждая молекула воды представляет собой диполь с высоким дипольным моментом μ = 1,87 дебая (Дебай – внесистемная единица дипольного момента равная 3,33·10³⁰ Кл·м). За счет воздействия полярных молекул воды в 80 раз уменьшаются силы межатомного или межмолекулярного взаимодействия погруженного в воду вещества. Таким образом, вода имеет самую высокую из всех известных соединений диэлектрическую проницаемость. Процесс растворения соли в воде состоит из нескольких стадий:

1. диссоциация вещества на ионы (a);

2. гидратация ионов (б);

3. взаимодействие молекул воды с ионами:

Условно молекулу воды можно представить в виде диполя

Н^δ+–ОН^δ-, в котором на атоме водорода имеется частично положительный заряд, а на гидроксо-группе – частично отрицательный.

Катионы металлов, обладающие большой поляризующей способностью, поляризуют связь Н–ОН в молекуле воды, разрывают её и присоединяют к себе ОН-группу:

Чем больше заряд катиона и меньше его радиус, тем значительнее поляризующее действие Кⁿ⁺ на молекулу воды. Чем значительнее это воздействие, тем интенсивнее протекает гидролиз. Сильное поляризующее действие оказывают катионы слабых оснований.

Взаимодействие сильно поляризуемых анионов с молекулами воды также приводит к разрыву связи Н–ОН. Отрицательно заряженный анион присоединяет к себе положительно заряженный катион водорода, в результате чего образуется новая частица (гидроанион либо молекула кислоты, если заряд аниона был равен –1).

Взаимодействие анионов с молекулами воды тем интенсивнее, чем больше поляризуемость аниона. Большой поляризуемостью обладают анионы слабых кислот.

Таким образом, чем сильнее поляризующее действие катионов и больше поляризуемость анионов, тем в большей степени протекает гидролиз.

Сделаем вывод:

гидролиз идет либо по катиону слабого основания, либо по аниону слабой кислоты.

Можно привести множество примеров слабых кислот и оснований, но проще перечислить сильные кислоты и основания:

По катионам сильных оснований и анионам сильных кислот гидролиз не идет!

Сильные кислоты

H₂SO₄ – серная

HNO₃ – азотная

HClO₄ – хлорная

HCl, HBr, HI

А также все кислоты с общими формулами

Н₂ЭО₄, НЭО₃, НЭО₄

Сильные основания

LiOH

NaOH

KOH Ca(OH)₂

RbOH Sr(OH)₂

CsOH Ba(OH)₂

FrOH Ra(OH)₂

Взаимодействие катионов с молекулами воды

Итак, взаимодействовать с молекулами воды могут только катионы слабых оснований и анионы слабых кислот. Такое взаимодействие приводит к разрыву связи Н–ОН в молекуле воды и присоединению противоположно заряженной частицы: либо Н⁺, либо ОН^–, соответственно, к катиону или аниону соли.

Рассмотрим, какие катионы, из приведенных ниже, могут поляризовать связь Н–ОН в молекуле воды. Помним, что это способны делать катионы слабых оснований (смотри таблицу со смайлом ).

Fe³⁺, Mn²⁺, Na⁺, Mg²⁺, Cr³⁺

Катион	Соответствующее основание	Наличие в таблице со смайлом	Вывод о силе основания	Вывод о возможности гидролиза
Fe3+	Fe(OH)3	нет	слабое	да
Mn2+	Fe(OH)3	нет	слабое	да
Na+	Fe(OH)3	есть	сильное	нет
Mg2+	Fe(OH)3	нет	слабое	да
Cr3+	Fe(OH)3	есть	сильное	нет

Напишем уравнение взаимодействия катиона Fe³⁺ с водой, учитывая, что оно приводит к разрыву связи в молекуле воды и образованию новых частиц: