Лекции / Lektsia_4

ЛЕКЦИЯ 4

ПРОТОЛИТИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ В РЕАКЦИЯХ ГИДРОЛИЗА

ПЛАН

4.1 Гидролиз как частный случай протолитических реакций

4.2 Константа и степень гидролиза. Расчёт рН в растворах гидролизующихся солей

4.1 Гидролиз как частный случай протолитических реакций

Помимо кислот и оснований, растворы которых отличаются соответственно кислой и щелочной реакцией, растворы многих солей также имеют кислую или щелочную реакцию среды. Кислая реакция характерна для растворов солей, образованных катионами слабых оснований и анионами сильных кислот (например, NH₄Cl); щелочная – образованных катионами сильных оснований и анионами слабых кислот (например, KCN). Причем это свойство солей проявляется не только в водных растворах, но и в неводных тоже (сольволиз).

Гидролизом в широком смысле слова называют реакции взаимодействия различных веществ (солей, гидридов, белков, жиров) с водой, сопровождающиеся образованием слабых электролитов. При гидролизе обычно происходит изменение реакции среды.

Гидролизу подвергаются растворимые соли сильных кислот и слабых оснований, сильных оснований и слабых кислот, а также слабых оснований и слабых кислот, т.е. соединения, содержащие анионы слабых кислот (сопряженные основания) и катионы слабых оснований (сопряженные кислоты). Ионизация таких солей происходит обычно полностью. При этом образуются анионы слабых кислот или катионы оснований, которые вступают во взаимодействие с молекулами растворителя, образуя соответственно слабые кислоты или основания.

Реакция гидролиза является разновидностью протолитической реакции, сопровождаемой передачей протона. Например,

CH₃COO^- + H₂O ↔ CH₃COOH + OH^-

осн.2 к-та 1 к-та 2 осн.1

NH₄⁺ + HOH ↔ NH₃ + H₃O⁺

к-та 1 осн.2 осн.1 к-та 2

Чем больше заряд иона, меньше радиус и устойчивее электронная оболочка, тем сильнее поляризующее действие ионов и тем в большей степени протекает гидролиз.

В некоторых случаях явление гидролиза мешает проведению анализа, поэтому необходимо знать способы усиления и подавления гидролиза:

1) прибавление к раствору соли другого гидролизующего электролита, кислоты или щёлочи;

2) изменение концентрации раствора соли;

3) повышение или понижение температуры

4.2 Константа и степень гидролиза. Расчёт рН в растворах гидролизующихся солей

Процесс гидролитического расщепления солей количественно характеризуется 2 величинами:

1) константой гидролиза (К_г)

2) степенью гидролиза (h)

Степень гидролиза выражает отношение концентрации гидролизованной части соли к общей её концентрации в данном растворе:

h = С_гидр/С_общ

Степень гидролиза при разбавлении растворов солей и при их нагревании увеличивается.

Константа гидролиза определяет равновесие , устанавливающееся в растворе данной гидролизующейся соли.

Степень гидролиза связана с константой ионизации образующегося слабого электролита. Чем меньше константа ионизации слабого электролита, тем выше степень гидролиза.

Степень и константа гидролиза связаны между собой законом разведения Оствальда.

Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой:

NaNO₂, CH₃COONa, Na₂CO₃, Na₃PO₄, K₂SO₃ и т.д.

Растворы этих солей имеют щелочную реакцию:

К_с- константа равновесия концентрационная

Чем слабее кислота, тем сильнее проходит гидролиз.

Степень гидролиза (h) – отношение количества соли, подвергшейся гидролизу к общей концентрации соли в растворе.

Пусть с – концентрация соли, h – степень гидролиза, сh – число молей соли, подвергшихся гидролизу; с-сh – число молей соли, негидролизовавшейся (с(1-h)).

[соли ]= [СН₃СОО^─]

[ОН^─] =[кислоты]

;

Для подавления гидролиза следует добавить щелочь.

Расчст рН гидролизующейся соли

Соли, образованные многоосновными кислотами, гидролизуются ступенчато:

Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой:

NH₄Cl, CuSO₄, FeCl₂, FeCl₃.

Растворы этих солей имеют кислую реакцию

Расчет рН гидролизующейся соли

Соль, образованная многокислотным основанием, гидролизуется ступенчато:

Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой:

NH₄CN, NH₄CH₃COO. Реакция среды зависит от силы слабых основания и кислоты.

h ≈

При проведении анализа катионов для разделения их внутри групп применяют в качестве реактивов соли, гидролизующиеся в воде. рН растворов этих солей необходимо учитывать (Na₂CO₃, Na₂HPO₄, (NH₄)₂S, NH₄Cl и др.). Так, с Al³⁺, Zn²⁺, Sn²⁺, Cr³⁺ при действии Na₂CO₃ в растворе происходят следующие изменения: Al³⁺, Zn²⁺ и Sn²⁺ выпадают в осадок в виде основной соли.

Реакции гидролиза, протекающие в организме (гидролиз полипептидов, белков, полисахаридов, триацилглицеринов, полинуклеотидов и др. соединений), играют важную роль в метаболизме.

Реакции гидролиза применяются в аналитической химии для обнаружения отдельных ионов, регулирования кислотности и щёлочности анализируемых растворов, разделения ионов при систематическом качественном анализе. Так, обнаружение Bi³⁺ осуществляют, используя реакцию гидролиза, при которой образуется белый осадок висмутила хлорид BiOCl. Процесс гидролиза солей оказывает влияние на проведение количественного анализа. Например, при определении слабых кислот с помощью растворов оснований, рН точки эквивалентности вследствие гидролиза образующейся соли становится больше 7, что учитывают в процессе анализа.