Гидролиз

Гидролиз и его виды

Выделяют два вида гидролиза: гидролиз солей и гидролиз солеобразных бинарных соединений (фосфидов, сульфидов, карбидов, галогенидов некоторых металлов и неметаллов).

Рассмотрим процесс гидролиза на примере: возьмем три пробирки в которых находятся растворы следующих солей – карбоната натрия (Na₂CO₃ ), хлорида алюминия (AlCl₃) и хлорида натрия (NaCl) одинаковой концентрации, бесцветные. Внесем в каждую из пробирок по одной капле универсального индикатора. Цвет раствора в каждой пробирке изменится. Так, в пробирке с Na₂CO₃ станет голубым, что свидетельствует о наличии щелочной среды (рН>7), в пробирке с AlCl₃ появится розовая окраска (кислая среда, рН<7), а в пробирке с NaCl раствор станет желто-зеленого цвета (нейтральная среда, рН=7). Изменение окраски растворов связано с явлением гидролиза – соль прореагировала с водой.

Гидролиз солей

Рассмотрим гидролиз первой из солей – карбоната натрия:

Na₂CO₃ ↔ 2Na⁺ + CO₃^2- (подчеркиванием выделяем слабый компонент)

CO₃^2- + HOH ↔ HCO₃^— + OH^— — уравнение гидролиза в ионном виде

Наличие гидроксид иона указывает на щелочной характер среды. Гидролиз – обратимый процесс.

Na₂CO₃ + HOH ↔ NaHCO₃ + NaOH – молекулярное уравнение гидролиза (1-я ступень)

HCO₃^— + HOH ↔ CO₂↑ + H₂O + OH^—

NaHCO₃ + HOH ↔ CO₂↑ + H₂O + NaOH (2-я ступень гидролиза)

Гидролиз протекает всегда в очень незначительной степени и по первой ступени, вторая и и последующие ступени возможны теоретически.

Рассмотрим гидролиз хлорида алюминия:

AlCl₃ ↔ Al³⁺ +3Cl^—

Al³⁺ + HOH ↔ AlOH²⁺ + H⁺ (1-я ступень гидролиза)

Наличие Н⁺ иона свидетельствует о наличии кислой среды.

AlOH²⁺ + HOH ↔ Al(OH)₂⁺ + H⁺ (2-я ступень гидролиза)

Al(OH)₂⁺ + HOH ↔ Al(OH)₃ ↓ + H⁺ (3-я ступень гидролиза)

AlCl₃ + HOH ↔ Al(OH)₃ ↓ + HCl

Рассмотрим гидролиз хлорида натрия:

NaCl ↔ Na⁺ + Cl^—

Слабого иона нет, следовательно, гидролиз невозможен и среда будет нейтральной.

Гидролизу подвергаются соли образованные сильным основанием и слабой кислотой ( Na₂SiO₃, K₂SO₃, K₂S), слабым основанием и сильной кислотой ( Zn(NO₃)₂, CuCl₂, CuSO₄).

Если соль образована слабым основанием и слабой кислотой, то гидролиз протекает и по катиону и по аниону. В этом случае заранее определить среду весьма сложно. Например:

CH₃COONH₄ ↔ CH₃COO^— + NH₄⁺

CH₃COO^— + HOH ↔ CH₃COOH + OH^—

NH₄⁺ + HOH ↔ NH₃ × H₂O+ H⁺

Если соль образована сильным основанием и сильной кислотой – гидролиза не происходит.

Гидролиз солеобразных бинарных соединений

Как правило, гидролиз таких соединений протекает необратимо. Карбиды, нидриды, фосфиды, сульфиды при взаимодействии с водой образуют гидроксиды металлов и углеводороды, аммиак, фосфин, сероводород, соответственно.

CaC₂ (карбид кальция) + 2H₂O → Ca(OH)₂ ↓ + C₂H₂

Mg₃N₂ (нитрид магния) + 6H₂O → 3 Mg(OH)₂ ↓ + 2 NH₃ ↑

Константа и степень гидролиза

CH₃COONa ↔ CH₃COO^— + Na⁺

CH₃COO^— + HOH ↔ CH₃COOH + OH^—

При протекании гидролиза устанавливается химическое равновесие. Согласно закону действующих масс можно записать константу равновесия:

[H₂O] — фактически постоянная величина, следовательно K[H₂O] – также постоянная величина, которую называют константой гидролиза и обозначают [H₂O].

[OH][H] = К_W (ионное произведение воды)

= K_дисс (константа диссоциации кислоты), следовательно

К_Г =К_W (ионное произведение воды) / K_дисс (константа диссоциации слабого компонента).

Чем выше значение константы гидролиза, тем в большей степени он протекает.

h – степень гидролиза – отношение числа молекул, подвергшихся гидролизу к общему числу растворенных молекул.

Примеры решения задач