1.7 Общее определение реакций нейтрализации и гидролиза, в каких случаях эти реакции протекают обратимо или необратимо

 Реакции нейтрализации

Реакциями нейтрализации называются обменные реакции взаимодействия кислот и оснований, в резуль–тате которых образуются соль и вода.

Рассмотрим различные типы реакций нейтрализации.

1. Нейтрализация сильного основания сильной кис–лотой:

КОН + HNO₃ – KNO₃ + Н₂O.

Молекулярно-ионное уравнение такой реакции Н⁺ + OН^- > Н₂O

и отрицательное значение энергии Гиббса ?G° пока–зывают, что равновесие практически смещено в сто–рону образования воды.

Общим случаем реакции нейтрализации является взаимодействие кислот и оснований, различающихся по силе (степени диссоциации). Эти реакции не дохо–дят до конца вследствие протекания обратной реакции гидролиза соли.

2. Нейтрализация слабой кислоты сильным основа–нием:

или в молекулярно-ионном виде:

В данном случае реакция нейтрализации обратима. Обратима и реакция нейтрализации слабого основа–ния сильной кислотой:

или в молекулярно-ионном виде:

а также – слабого основания слабой кисло–той:

или в молекулярно-ионном виде:

В данных системах равновесие сильно смещено вправо, так как вода значительно более слабый элек–тролит, чем синильная кислота, аммиак и уксусная ки–слота.

Реакции нейтрализации лежат в основе метода нейтра–лизации. Этот метод используют в клинических лабора–ториях для определения кислотности желудочного сока, буферной емкости плазмы крови. В фармакологии его применяют для количественного анализа неорганиче–ских кислот (соляной, серной, борной) и органических кислот (уксусной, бензойной, винной, лимонной, сали–циловой). В биофармацевтических исследованиях методом нейтрализации определяют рКа кислот и рКь оснований, так как по значению этих величин можно прогнозировать способность лекарственных препара–тов проходить через биологические мембраны.

Применяют кислотно-основное титрование для опре–деления рК_а аминокислот и рК_адиссоциирующих групп, входящих в белки. По кривым титрования белков, полу–ченным при двух различных температурах, можно опре–делить число карбоксильных, имидазольных и других групп. Титрование аминокислот и белков дает возмож–ность определить их изоэлектрические точки.

Гидролиз

Само по себе слово гидролиз означает процесс разложения водой веществ, составные части которых после разложения соединяются с частями воды. По другому можно сказать, что это взаимодействие с водой, в результате которого образуется электролит и изменяется кислотность pH среды. Например, гидролизом солей являются реакции обмена с частями воды. Можно ещё сказать что гидролиз - реакция обратная реакции нейтрализации, в результате которой образуется слабая кислота или слабое основание.

Мы рассмотрим гидролиз на примере одной из распространённых солей, применяемой в домашнем хозяйстве. Вспомним, что такое соль! - это сложное вещество, по химическому строению сходное с кислотой, в которой атом (или несколько атомов) водорода заменены на атом (или атомы) металла (HCl - соляная кислота, а NaCl - соль).

Итак, рассмотрим гидролиз на примере стиральной соды: Стиральная сода - карбонат натрия (химическая формула Na₂CO₃ - второе её название кальцинированная сода) - отлично растворяется в воде, то есть взаимодействует с ней, а значит подвергается гидролизу. Стиральная сода образована слабой кислотой ( угольная кислота H₂CO₃) и сильным основанием (едкий натр NaOH). Вот, что происходит при растворении этой соли в воде (соды в воде):

Сода диссоциирует (распадается) на ионы: 2Na⁺+CO₃^2-+H⁺+OH^- = Na⁺+HCO₃^-+Na⁺+OH^- - 1-й этап (полная ионная форма) Na⁺+HCO₃^-+H⁺+OH^- = H₂CO₃+Na⁺+OH^- - 2-й этап (полная ионная форма)

В молекулярной форме можно записать так: Na₂CO₃ + H₂O = NaHCO₃ + NaOH - 1-й этап NaHCO₃ + H₂O = H₂CO₃ + NaOH - 2-й этап

Как видим, в результате диссоциации образуются свободные ионы OH^- которые указывают на присутствие в растворе сильного основания (NaOH), в результате чего среда полученного раствора будет сильно щелочной (для стирки в такой воде требуются перчатки). Аналогично происходит, если растворению в воде гидролизу подвергается, например хлорид меди (CuCl₂) - но так, как эта соль образована слабым основанием (гидроксид меди Cu(OH)₂) и сильной кислотой (HCl - соляная кислота), то в результате гидролиза получится раствор с сильно выраженной кислотностью. Иногда в книгах распад воды на ионы (H⁺ и OH^-) - не пишут, так как вода считается слабо диссоциируемым веществом.

1.8 Полное определение реакции гидролиза солей , какие соли могут подвергаться гидролизу, а какие нет (примеры с указанием уровня рН раствора каждой соли)