Гидролиз солей

Гидролиз - это химическая реакция взаимодействия ионов соли с ионами воды, связанная с образованием слабодиссоциирующих веществ. Наблюдающееся многообразие гидролиза практически можно свести к трем типам.

Гидролиз соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой

Рассмотрим гидролиз ацетата натрия CH₃COONa. Соль образована одноосновной кислотой и однокислотным основанием, поэтому гидролиз будет протекать в одну ступень. Ацетат натрия диссоциирует следующим образом:

CH₃COONa ⇄ Na⁺ + CH₃COO^-.

Катион Na⁺ не может связывать гидроксид-ионы воды, так как NaOH - сильное основание. Анион слабой уксусной кислоты (ацетат-ион CH₃COO^-) отрывает от воды ион водорода с образованием слабодиссоциирующей уксусной кислоты:

CH₃COO^- + НОН ⇄ CH₃COOН + ОН^-.

Это ионное уравнение гидролиза CH₃COONa.

В результате этой реакции из равновесия выводятся водородные ионы и накапливаются гидроксид-ионы. Раствор становится щелочным (рН > 7).

Уравнение гидролиза этой соли в молекулярной форме имеет вид

CH₃COONa + Н₂О ⇄ CH₃COOН + NaOH

Показателем глубины протекания гидролиза служит степень гидролиза, представляющая собой отношение концентрации гидролизованных молекул к исходной концентрации растворенных молекул электролита. Степень гидролиза, как правило, невелика. Так, в 0,1 н CH₃COONa она составляет 10^-4, т.е. в этом растворе гидролизована одна из 10000 молекул. Причина столь низкой степени гидролиза объясняется тем, что один из участников реакции – вода – является очень слабым электролитом, поэтому положение равновесия реакции гидролиза очень сильно смещено в сторону исходных веществ.

Гидролиз солей, образованных слабыми многоосновными кислотами, протекает ступенчато, причем продуктом первой ступени гидролиза является кислая соль. К примеру, гидролиз K₂CO₃ протекает так:

К₂CO₃ ⇄ 2К⁺ + CO₃^2-.

Ион CO₃^2- связывает ион водорода воды, образуя гидрокарбонат – ион НCO₃^-:

CO₃^2- + НОН ⇄ НCO₃^- + ОН^-, рН > 7.

Это ионная форма записи первой ступени гидролиза К₂CO₃; в молекулярной форме

К₂CO₃ + Н₂О ⇄ КНCO₃ + КОН.

При гидролизе во второй ступени образуется угольная кислота:

НCO₃^- + НОН ⇄ Н₂CO₃ + ОН^-, рН > 7.

Это ионная форма второй ступени гидролиза К₂CO₃. Или в молекулярной форме

КНCO₃ + НОН ⇄ Н₂CO₃ КОН.

Гидролиз К₂CO₃ преимущественно протекает по первой ступени. Это можно объяснить тем, что угольная кислота, из которой образована рассматриваемая соль, являясь двухосновной, диссоциирует ступенчато:

I ступень Н₂CO₃ ⇄ НCO₃^- + H⁺_, K_д = 4,510^-7;

II ступень НCO₃^- ⇄ CO₃^- + Н⁺_, K_д = 4,710^-11.

Процесс образования угольной кислоты из ионов будет также многоступенчатым и обратным процессу диссоциации: сначала будет образовываться ион НCO₃^- и лишь затем - молекулы Н₂CO₃.

Гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой

В качестве примера рассмотрим гидролиз хлорида аммония NH₄Cl. Диссоциация этой соли протекает по уравнению

NH₄Cl ⇄ NH₄⁺ + Cl^-.

Ионы аммония NH₄⁺ связывают гидроксид-ионы воды в слабо диссоциирующее вещество NH₄OH:

NH₄⁺ + НОН ⇄ NH₄ОН + Н⁺ (рН < 7)

или в молекулярной форме

NH₄Cl + Н₂О ⇄ NH₄ОН + НCl.

Гидролиз солей, образованных слабым основанием многовалентного металла, протекает ступенчато с образованием на первых ступенях гидролиза основных солей. При гидролизе CuCl₂ диссоциация протекает по уравнению

CuCl₂ ⇄ Cu²⁺ + 2Cl^-.

Ион Cu⁺² связывает гидроксид-ион воды, образуя гидроксо-ион меди (CuОН)⁺:

Cu²⁺ + НОН ⇄ (CuОН)⁺ + Н⁺ (рН < 7).

Это ионная форма записи первой ступени гидролиза CuCl₂, молекулярная форма

CuCl₂ + НОН ⇄ CuОНCl + НCl.

При гидролизе по второй ступени образуется гидроксид меди Cu(ОН)₂:

(CuОН)⁺ + НОН ⇄ Cu(ОН)₂ + Н⁺, (рН < 7).

Это ионная форма записи первой ступени гидролиза CuCl₂; уравнение в молекулярной форме имеет вид

CuОНCl + Н₂О ⇄ Cu(ОН)₂ + НCl.

Гидролиз по второй ступени протекает также в ничтожно малой степени.

Гидролиз соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой

Рассмотрим гидролиз ацетата аммония CH₃COONН₄. Диссоциация этой соли в растворе протекает по уравнению

CH₃COONН₄ ⇄ CH₃COO^- + NН₄⁺.

Ионно-молекулярная форма гидролиза этой соли

CH₃COO^- + НОН ⇄ CH₃COOН + ОН^-,

NН₄⁺ + НОН ⇄ NН₄ОН + Н⁺.

Уравнение гидролиза соли в молекулярном виде

CH₃COONН₄ + Н₂О ⇄ CH₃COOН + NН₄ОН.

Реакция раствора близка к нейтральной (рН  7), поскольку константы диссоциации образующихся веществ почти одинаковы.

Гидролиз соли Al₂S₃, образованной слабым основанием Al(ОН)₃ и слабой кислотой Н₂S, протекает до конца с образованием соответствующего основания и кислоты.

Al₂S₃ + 6Н₂О  2 Al(ОН)₃ + 3Н₂S

Чем слабее кислота и основание, получающиеся при гидролизе, тем в большей степени гидролизуется сама соль. Что касается солей, содержащих ионы металлов, образующих сильные основания, и анионы сильных кислот, то такие соли гидролизу не подвергаются, например, КCl, Na₂SO₄, KNO₃.