21. Реакции водных растворов электролитов: нейтрализации, осаждения, окислительно-восстановительные с участием металлов, гидролиза солей.

Нейтрализация (франц. neutralisation, от лат. neuter — ни тот, ни другой), нейтрализации реакция, химическая реакция между веществом, имеющим свойства кислоты, и веществом, имеющим свойства основания, приводящая к потере характерных свойств обоих соединений .При нейтрализации фиксируются свойствакислот, такие, как изменение под их воздействием окраски некоторых растворимых красителей-индикаторов (например, фиолетового лакмуса — в красный цвет), каталитическое действие на некоторые химические реакции(например, инверсия сахаров), растворяющее действие на активные металлы (Mg, Zn и др.), карбонаты и некоторые др. малорастворимые соединения, кислый вкус водных растворов, а также потеря всех этих свойств при реакциях соснованиями. Наиболее типичная реакция нейтрализации в водных растворах происходит между гидратированнымиионами водорода (называемыми иначе ионами гидрония) и ионами гидроксила (см. Гидроксильная группа), содержащимися соответственно в сильных кислотах и основаниях:

  H3O+ (или Н+×Н2О) + ОН- = 2Н2О.

  В результате концентрация каждого из этих ионов становится равной той, которая свойственна самой воде (около 10-7 г = ионов/л при комнатной температуре). При нейтрализации слабой кислоты сильным основанием, напримеруксусной кислоты едким натром:

реакция до конца не идёт, является обратимой, и концентрация ионов гидроксила в растворе больше, чем в чистойводе (щелочная реакция раствора). При нейтрализации слабого основания сильной кислотой реакция растворастановится кислой. Следовательно, в обоих последних случаях полная нейтрализация не достигается и водородный показатель (pH) раствора лишь приближается к 7.

 Реакции гидролиза

            Соли – сильные электролиты. При растворении в воде они образуют гидратированные катионы и анионы. Если катионы или анионы соли при взаимодействии с водой образуют слабый электролит, то среда раствора становится либо щелочной, либо кислой.

Гидролизом называют реакцию ионов солей с водой, изменяющую рН среды с электронейтральной на кислую или щелочную.

а) Гидролиз соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием:

СН3СООNa(р-р) + Н2О(ж) ⇄ СН3СООН(р-р) +NaOH(р-р)

Полное ионное уравнение:

СН3СОО-(р-р)+Na+(р)+Н2О(ж)⇄СН3СООН(р-р)+Na+(р-р)+ОН-

Соли, образованные слабыми кислотами и сильными основаниями, гидролизуются с образованием ионов гидроксида ОН-, среда становится щелочной (рН > 7).

б) Гидролиз соли, образованной сильной кислотой и слабым основанием:

NH4Cl(р-р) + H2O(ж) ⇄ HCl(р-р) + NH4OH(р-р)

Полное ионное уравнение:

NH4+(р-р)+Cl-(р-р)+H2O(ж) ⇄ H+(р-р) + Cl-(р-р) + NH4OH(р-р)

Соли, образованные сильными кислотами и слабыми основаниями, гидролизуются с образованием ионов водорода Н+, среда становится кислой (pH < 7).

            Заметим, что соли, образованные сильными кислотами и сильными основаниями, например такие, как NaCl, не гидролизуются и не изменяют рН раствора (рН = 7).

            Легко происходит гидролиз солей, образованных слабыми кислотами и слабыми основаниями. В зависимости от относительной силы кислоты или основания будет меняться кислотность водного раствора.

Реакции осаждения (образование нерастворимой соли)

СаСl2(р-р) + Na2SO4(р-р) ® 2NaCl(р-р) + CaSO4(т)¯

Полное ионное уравнение:

Ca2+(р-р)+2Сl-(р)+2Na+(р-р)+SO4(р-р)®2Na+(р-р)+2Cl-(р-р)+CaSO4(т)¯

Ионное уравнение в сокращенном виде:

Ca2+(р-р)+ SO4(р-р)® CaSO4(т)¯

Окислительно-восстановительные реакции

При образовании веществ с ионной связью валентные электроны практически полностью переходят от атома одного элемента к атому другого. Например, взаимодействие металлического лития с газообразным молекулярным фтором есть окислительно-восстановительная реакция:

2Li0(т) + F20(г) ® 2Li+1F-1(т)

Атом лития отдает электрон (окисление) и при этом изменяет степень окисления от 0 до +1. Атомы в молекуле фтора принимают электроны (восстановление). Каждый из них изменяет степень окисления от 0 до -1.

Степень окисления - это условный, воображаемый заряд атома в химическом соединении, который определяется, исходя из предположения, что соединение состоит из ионов. При обозначении степени окисления положительный или отрицательный знак ставится обычно перед цифрой.

До участия в окислительно-восстановительной реакции электронная плотность в металле литии и в молекуле фтора (простые вещества) равномерно распределена. Для атомов, входящих в состав простых веществ, степень окисления равна нулю.

Многие окислительно-восстановительные реакции приводят к образованию химических соединений, в которых существуют ковалентные связи между атомами в молекуле. Например, реакция горения водорода (окисление) в кислороде (восстановление):

Н20(г) + О20(г) ® 2Н2О(ж).

В данной реакции степень окисления водорода и кислорода в молекуле воды – это условный заряд атомов Н2+1О-2.          Окислительно-восстановительными называются реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав химических соединений.

            Окислители в химических реакциях присоединяют электроны (восстанавливаются). Восстановители отдают электроны (окисляются).

            Одно и то же химическое соединение в зависимости от условий проведения реакции может выступать окислителем или восстановителем.