1.1.Гидролиз.

При растворении вещество взаимодействует с растворителем, механизм которого определяется, прежде всего, природой растворимого вещества и свойствами растворителя (сольвента).

Большинство реакций происходит в растворе, поэтому теория изучает химическое равновесие ионных реакций.

Состояние ионов в растворе определяется природой самого вещества и свойствами растворителя, а также другими причинами: температурой, присутствием посторонних ионов и т.д.

При взаимодействии с водой веществ с полярно - ковалентной связью происходят следующие реакции:

МеАn + mН₂О ↔ МеАn ^. mН₂О

аква - комплекс

МеАn ^. mH₂O + nH₂O ↔ [Me(OH₂)_m]ⁿ⁺ + [An(OH₂)_n]^m-

гидратированные катионы и анионы

В зависимости от свойств гидратированных катионов и анионов возможна реакция гидролиза.

Гидролиз - это реакция обменного разложения водой соответствующего соединения.

Механизм гидролиза для разных типов соединений различен. Гидролиз соединений, распадающихся в растворе на ионы, можно рассматривать как результат поляризационного взаимодействия ионов с их гидратной оболочкой: чем сильнее поляризующее действие ионов, тем в большей степени протекает гидролиз.

Катионы в аквакомплексе связаны с молекулами воды за счет донорно-акцепторного взаимодействия. Можно считать, что чем выше заряд и меньше размер катиона, тем сильнее его акцепторная способность, т.е. тем прочнее связь между катионом и коорди-нированной молекулой воды, тем сильнее поляризуется связь О-Н в координированной молекуле воды; при этом усиливается водородная связь между координированной молекулой воды и молекулой растворителя.

Все это может привести к разрыву связи О-Н в координированной молекуле воды и к превращению водородной связи Н-ОН в ковалентную с образованием иона Н₃О⁺ гидроксоаквакомплекса. Схематически это можно представить так:

[Me(OH₂)₆]ⁿ⁺ + H₂O [Me(OH₂)₅OH]^(n-1)+ + H₃O⁺

Итак, при гидратации от кислорода координированной молекулы воды оттягиваются неподеленные пары электронов, поэтому заряд катиона уменьшает электрическую плот-ность связи О-Н в молекуле воды аквакомплекса [Ме(ОН₂)_m]ⁿ⁺ , в результате чего отмечается выделение гидратированного иона водорода из нее – иона гидроксония.

Таким поляризующим действием обладают ионы с (18), (18+2) и незавершенными электронными оболочками. Считают, что такие гидратированные ионы являются как бы кислотами и обладают их свойствами. Это наиболее часто встречающийся случай для двух- и трех - зарядных катионов Сu²⁺, Fе²⁺, Fе³⁺, Аl³⁺, Сг³⁺, Мп²⁺ и др. Например:

[Fе(ОН₂)₆]³⁺+ Н₂O ↔ [Fе(ОН₂)₅ОН]²⁺ + Н₃О⁺;

Это более слабая кислота по сравнению с уксусной, К_дис (СНзСООН) 10^-5.

Катионы, образованные s-элементами, являются слабыми поляризаторами, поэтому существенных изменений в координированных молекулах воды этих катионов не происходит; соли таких катионов не гидролизируются (KCl, NaCl, KNO₃, NaNO₃ и т.д).

Гидратация анионов осуществляется за счет водородной связи, однако поляризационное взаимодействие между анионом и координированными молекулами воды может вызвать превращение этой связи в ковалентную, при этом может произойти отрыв протона от молекулы воды растворителя и присоединение его к гидратированному аниону. Понятно, чем больше абсолютный заряд и меньше размер аниона, тем он более сильный донор электронных пар, и тем легче отрывается протон от молекулы воды растворителя:

Аn^m- + nН₂О ↔ [Аn(ОН₂)_n]^m-

[Аn(ОН₂)_n]^m- + НОН ↔ [An(OH₂)_n-1H₃O] ^{(m+1) -} + OH^-

При гидролизе по аниону среда щелочная, а гидратированные анионы можно представить как основания.

Анионы Сl^-, Вr^-, NО₃^- обладают слабыми поляризующими свойствами, сродство с протоном у них значительно меньше, чем сродство с протоном у воды, поэтому они не гидролизуются.

Анионы РO₄^3-, СО₃^2- ,В₄О₇^2-и др. являются поляризаторами средней силы, и ионы водорода молекулы воды испытывают более сильное притяжение к аниону, поэтому в раствор выделяется гидроксид-ион.

Суммарный эффект гидролиза вещества с полярно-ковалентной связью определяется природой входящих в его состав катионов и анионов.