Вопрос 2.

Гидролиз солей – это взаимодействие соли с водой, приводящее к образованию сильного и слабого электролита. Рассмотрим типичные случаи гидролиза. Гидролизу подвергаются соли, образованные:

а) сильной кислотой и слабым основанием, такие соли гидролизуются по катиону. Рассмотрим гидролиз хлорида алюминия AlCl₃. Сначала запишем диссоциацию этой соли:

AlCl₃  Al³⁺ + 3Cl^-

Видно, что в образовании этой соли принимали участие слабое основание Al(OH)₃ и сильная кислота HCl. В реакции гидролиза принимает участие частица, входящая в состав слабого основания:

Al³⁺ + H-O-H  Al(OH)²⁺ + H⁺

Катион алюминия, частица слабого основания, отнимает от воды гидроксильную группу ОН^-. В результате образуются катионы Al(OH)²⁺ и катионы водорода H⁺, обуславливающие кислую среду раствора соли AlCl₃. Приведенное уравнение взаимодействия катиона алюминия с водой называется ионным уравнением, запишем молекулярное уравнение:

AlCl₃ + H₂O  Al(OH)Cl₂ + HCl

Итак, в результате гидролиза хлорида алюминия в растворе образовалась сильная кислота - соляная (сильный электролит) и основная соль – гидроксохлорид алюминия (слабый электролит). Так как в растворе образуется сильная кислота, то среда раствора будет кислая, рН будет меньше 7;

б) слабой кислотой и сильным основанием. Такие соли гидролизуются по аниону. Рассмотрим гидролиз карбоната натрия Na₂CO₃. Сначала запишем диссоциацию этой соли:

Na₂CO₃  2Na⁺ + CO₃^2-

Видно, что в образовании этой соли принимали участие сильное основание NaOH и слабая кислота H₂CO₃. В реакции гидролиза принимает участие частица, входящая в состав слабой кислоты:

CO₃^2- + H-O-H  HCO₃^- + OH^-

Карбонат-анион, частица слабой кислоты, отнимает от воды ион водорода H⁺. В результате образуются анионы HCO₃^- и анионы гидроксила OH^-, обуславливающие основную (щелочную) среду раствора соли Na₂CO₃. Приведенное уравнение взаимодействия катиона алюминия с водой называется ионным уравнением, запишем молекулярное уравнение:

Na₂CO₃ + H₂O  NaHCO₃ + NaOH

Итак, в результате гидролиза карбоната натрия в растворе образовалось сильное основание – гидроксид натрия (сильный электролит) и кислая соль – гидрокарбонат натрия (слабый электролит). Так как в растворе образуется сильное основание, то среда раствора будет основная (щелочная), рН будет больше 7.

Соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой гидролизу не подвергается. Соли, образованные слабой кислотой и слабым основанием, подвергаются одновременно гидролизу по катиону и аниону или же разлагаются водой, если гиролиз протекает необратимо (с выделением газа или осадка), например, в случае сульфида алюминия Al₂S₃:

Al₂S₃ + 3H₂O  Al(OH)₃ + H₂S

Степень гидролиза – это отношение молярной концентрации гидролизованных молекул соли к общей молярной концентрации соли в растворе:

Однако использовать эту формулу для расчета степени гидролиза эту формулу, как правило, неудобно, потому применяют формулу, аналогичную закона разбавления Оствальда:

где К_{гидролиза} – это константа гидролиза соли, зависящая от природы соли (т.е. каким именно слабым основанием или какой именно слабой кислотой она образована), ее вычисляют как:

где K_w – ионное произведение воды, равное 10^-14 при 25С, K_{диссоциации} – константа диссоциации соответствующей слабой кислоты или слабого основания. Именно в константе гидролиза выражена зависимость степени гидролиза от природы соли, поскольку значение K_{диссоциации} – индивидуальная величина, свойственная лишь данному слабому электролиту (кислоте или основанию). Зависимость степени гидролиза от концентрации, как видно из формулы расчета, обратная – чем выше концентрация, тем меньше степень гидролиза.

Зависимость степени гидролиза от температуры прямая – чем выше температура, тем выше степень гидролиза. Это связано с тем, что процесс разложения воды под действием частицы слабого электролита на катион водорода и анион гидроксогруппы – процесс эндотермический, т.е. с ростом температуры равновесие в таком процессе смещается вправо, в сторону образования гидролизованных частиц. Таким образом, повторим, увеличение температуры приводит к увеличению степени гидролиза.