5.1 Различные случаи гидролиза

Разберем процессы, происходящие при гидролизе, на примере раствора ацетата натрия. При растворении соли в воде происходит её диссоциация на катионы и анионы

СН₃СООNа → Nа⁺ + СН₃СОО^–.

Образующиеся ионы взаимодействуют с полярными молекулами воды с образованием сильного основания (NаОН) и слабой кислоты (СН₃СООН). Это приводит к связыванию ионов водорода и к появлению избытка гидроксид ионов:

СН₃СОО^– + Н⁺ОН^– ↔ СН₃СООН + ОН^–.

Реакция среды в данном случае щелочная. Таким образом, гидролиз – это

ионообменная реакция соли с водой, в результате которой изменяется рН-раствора. Так как в процессе гидролиза образуются кислота и основание, можно считать, что гидролиз – это реакция обратная реакции нейтрализации.

Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, гидролизу не подвергаются. Например: NаСl, К₂SО₄ и др.

Для описания гидролиза будем применять сокращенную форму записи, включающую диссоциацию соли и взаимодействие с водой только тех ионов, которые приводят к гидролизу.

Примеры различных случаев гидролиза

1) Гидролиз соли образованной слабым основанием и сильной кислотой

NH₄CI → NH₄⁺ + СІ^–,

NH₄⁺ + НОН ↔ NH₄OH + Н⁺, рН < 7.

Гидролиз протекает по катиону, реакция среды кислая.

2) Гидролиз соли образованной сильным основанием и слабой кислотой

NaNО₂ → Na⁺ + NO₂^–,

NO₂^– + НОН ↔ НNО₂ + OН^–, рН > 7.

Гидролиз протекает по аниону, реакция среды щелочная.

3) Гидролиз соли образованной слабым основанием и слабой кислотой

NH₄NО₂ → NH₄⁺ + NO₂^–,

NH₄⁺ + NO₂^– + НОН ↔ NH₄OH + НNО₂, рН < 7.

Гидролиз протекает как по катиону, так и по аниону, но реакция среды кислая, так как константа диссоциации слабой кислоты (К_д(НN02) = 6,2·10^–4)

больше константы диссоциации слабого основания( К_д(NH4OH) = 1,8·10^–5).

Гидролиз большинства солей протекает незначительно, так как образующиеся в результате гидролиза слабые кислоты и основания обычно являются гораздо более сильными электролитами, чем вода. В большей степени гидролизуются соли образованные слабой кислотой и слабым основанием, а в случае солей содержащих многозарядные катионы и анионы будет происходить полное разложение данных солей.

4) Гидролиз солей с многозарядными катионами и анионами

Гидролиз солей, образованных многозарядными катионами и анионами,

протекает ступенчато.

Например, гидролиз ортофосфата натрия:

Na₃PО₄ → 3Na⁺ + PО₄^3–,

PО₄^3– + НОН ↔ HPО₄^2– + OH^– (I-ступень),

HPО₄^2– + НОН ↔ H₂PО₄^–+ OH^– (II-ступень),

H₂PО₄^– + НОН ↔ H₃PО₄ + OH^– (III-ступень).

В большинстве случаев наиболее сильно процесс гидролиза протекает по первой ступени, поэтому в практических расчетах вторую и по­следующие ступени гидролиза обычно не учитывают.

5) Совместный гидролиз двух солей, одна из которых образованна слабой кислотой, а другая – слабым основанием

При смешива­нии водных растворов двух солей, одна из которых образована катионом слабого основания, а другая – анионом слабой кислоты, происходит взаимное усиление гидролиза этих солей. Например, совместный гидролиз хлорида алюминия и сульфида натрия:

2АlСІ₃ + 3Na₂S + 6НОН ↔ 2А1(ОН)₃↓ + 3H₂S↑ + 6NaCl,

2Al³⁺ + 6СІ^– + 6Na⁺ + 3S^2– + 6НОН ↔ 2А1(ОН)₃↓+ 3H₂S↑ + 6СІ^– + 6Na⁺.

2Al³⁺ + 3S^2– + 6НОН ↔ 2А1(ОН)₃↓+ 3H₂S↑.

В данном случае гидролиз протекает необратимо до образования конечных продуктов.

6) Гидролиз кислых солей

В случае гидролиза кислых солей параллельно с процессом гидролиза идет процесс диссоциации кислых ионов. Реакция среды определяется тем,

какой процесс пре­обладает. Это можно выяснить, сравнив константы гидролиза и диссоциации анионов кислой соли. Например, для дигидроортофосфата натрия:

1) Гидролиз:

NaH₂PО₄ → Na⁺ + H₂PО₄^–,

H₂PО₄^– + НОН ↔ H₃PО₄ + OH^– К_г = 1,4·10^–12;

2) Диссоциация кислого иона:

H₂PО₄^– ↔ HPО₄^2– + Н⁺ К_д2 = 6,2·10^–8.

Реакция среды в данном случае будет кислая, так как значение К_г дигидроортофосфата натрия меньше К_д2 ортофосфорной кислоты, т.е. процесс диссоциации преобладает над процессом гидролиза.