8. Гидролиз солей. Расчёт концентрации ионов водорода в растворах

Гидролиз – обменная реакция вещества с водой. Гидролиз солей – реакция соли с водой, приводящая к образованию слабой кислоты или слабого основания. Схема гидролиза: К^м++НОН↔КОН^(м-1)++Н⁺

А^н-+НОН↔НА^(н-1)-+ОН^-

Гидролиз обусловлен образованием слабой кислоты НА^(н-1)- или слабого основания КОН^(м-1)+.

Соли, образованные анионом сильной кислоты и катионом слабого основания, гидролизу не подвергаются.

Возможны три варианта гидролиза солей: по катиону, по аниону и по катиону и аниону одновременно.

1. Гидролиз по аниону – ему подвергаются соли, образованные катионом сильного основания и анионом слабой кислоты (К₂СО₃, Na₂S, Na₂SО₃, CH₃COONa и т.д.).

В данном случае при гидролизе – щелочная среда (рН>7).

Пример:

CH₃COONa + НОН↔ CH₃COOН+ NaOH

CH₃COO^-+ НОН↔CH₃COOН+ОН^-

Для многозарядного аниона – протекает ступенчато.

1 ступень Na₂SО₃+ НОН ↔ NaНSО₃+ NaOH

SО₃^2-+ НОН ↔ НSО₃^-+ ОН^-

2 ступень NaНSО₃+ НОН ↔ Н₂SО₃+ NaOH

НSО₃^-+ НОН ↔ Н₂SО₃+ ОН^-

2. Гидролиз по катиону. Ему подвергаются соли, образованные катионом слабого основания и анионом сильной кислоты (ZnCl₂, Cu(NO₃)₂ и др.).

Среда при гидролизе кислая (рН<7). Например:(для многоосновных - ступенчато).

1 Ступень Cu(NO₃)₂+ НОН ↔ CuОНNO₃+ НNO₃

Cu²⁺+ НОН ↔CuОН⁺+ Н⁺

2 Ступень CuОНNO₃+ НОН ↔Cu(ОН)₂+НNO₃

CuОН⁺+НОН↔ Cu(ОН)₂+Н⁺ (хотя в данном случае 2-ой ступенью принебрегают).

3. Гидролиз по катиону и аниону – гидролиз солей образованных катионом слабого основания и анеоном слабой кислоты. (CuF₂, Al₂S₃ и т.д.)

CuF₂+НОН↔CuОНF+НF

Cu²⁺+НОН↔CuОН⁺+Н⁺

CuОНF+ НОН ↔ Cu(ОН)₂+ НF

CuОН⁺+ НОН ↔ Cu(ОН)₂+ Н⁺

В данном случае гидролиз протекает довольно интенсивно. Образующиеся при гидролизе ОН^- и Н⁺ связываются в молекулу НОН, что усиливает гидролиз и по катиону и по аниону. Реакция среды зависит от соотношения констант диссоциации образующихся кислоты и основания. В данном случае К_НF >К_CuОН+, рН <7.

Если кислота и основание не только слабые электролиты, но и малорастворимые или неустойчивые вещества, то гидролиз в ряде случаев идет до конца и протекает практически необратимо:

Al₂S₃+6H₂O→2Al(OH)₃↓+3H₂S↑ (Необратимо гидролизующиеся соли невозможно получить в результате реакции обмена в водном растворе).

Количественные характеристики гидролиза: это степень гидролиза (h) и константа гидролиза (K_г).

h=С_г/С_о, где С_г – концентрация гидролизованой части соли, С_о – общая концентрация соли в растворе.

В общем виде гидролиз по аниону: An^-+ НОН↔HAn+ ОН^- K_г=C_HAn∙C_ОН-/C_соли

Гидролиз по катиону: Kat⁺+ НОН↔ KatОН+ Н⁺, K_г=C_KatOH∙C_Н+/C_соли

Для гидролиза и по катиону и по аниону K_г= C_KatOH∙C_HAn / C_Н+∙ C_ОН-

Каждая ступень многозарядных ионов – имеет свою константу гидролиза.

K_г=с∙h² или же h=

Литература:

1. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия / Н.С.Ахметов. – 3-е изд. – М.: Высшая школа, 2000. – 743с.

2. Карапетьянц М.Х. Общая и неорганическая химия / М.Х. Карапетьянц, С.И.Дракин. – М.: Высшая школа, 2002.

3. Коровин Н.В. Общая химия / Н.В.Коровин. – М.: Высшая школа, 2006. – 557 с.

4. Кузьменко Н.Е. Краткий курс химии / Н.Е. Кузьменко, В.В Еремин, В.А. Попков. – М.: Высшая школа , 2002. – 415 с.