Коротко про гідроліз солей

Шкала рН

      Привіт! Знову виникла необхідність попрацювати дистанційно. І все б нічого, якби нова тема була б простішою☺. Гідроліз солей завжди викликав труднощі для розуміння. Думаю, цьогорічні студенти стануть приємним виключенням і розберуться з ним "на раз". Правда?☺

      З реакцією гідролізу ми вже знайомилися коли вивчали властивості деяких органічних речовин, скажімо жирів. Вони гідролізуються в присутності лугу. Згадайте, які речовини утворюються в результаті гідролізу жирів? Окрім жирів гідролізуються також вуглеводи та білки.

       Для органічних сполук характерним є лужний та кислотний гідроліз.                                    Дослівний переклад терміну "гідроліз" з грецької мови такий — "гідро" - вода, а "ліз" - розкладання, тобто розкладання речовини водою. Гідроліз солей є ще одним різновидом реакцій гідролізу.

      То що ж це за такий хімічний процес і що такого особливого відбувається з солями під час їх розчинення у воді? 

      Гідроліз солі — це оборотна реакція обміну між іонами солі (електроліта) та іонами води в результаті якої утворюється слабкий електроліт та змінюється рН середовища.

      

Гідроліз буває оборотний та необоротний. Кислотність розчину солі можна перевірити індикатором. Гідролізуватися можуть лише розчинні солі (але не всі). 

      Наприклад, сіль натрію хлорид NaCl, добре розчинна у воді  — але не гідролізується. Чому? Розглянемо природу цієї речовини. Вона утворена сильною основою та сильною кислотою. В результаті реакції хлориду натрію з водою порушення балансу іонів не відбувається.  Реакція середовища нейтральна, рН ~ 7

NaCl ⇄ Na+ +  Cl -

НОН ⇄ H+ +  OH -

                

       

      Під час гідролізу іон металу, що є в складі солі, сполучається з іонами води за донорно-акцепторним механізмом ковалентного зв'язку. Донором тут є атом Оксигену, а акцептором — катіон металу. Аніони солі з водою утворюють водневі зв'язки. 

       Залежно від природи основ і кислот, що утворюють солі, розрізняють декілька типів гідролізу.

1. Гідроліз за аніоном
2. Гідроліз за катіоном
3. Гідроліз і за катіоном і за аніоном

1. Гідроліз за аніоном

     Солі, утворені з аніонів слабких кислот і катіонів сильних основ.  Їх аніони взаємодіють з катіоном Н+ води з утворенням слабкого електроліту, а рН>7, середовище лужне.

Порядок запису рівнянь гідролізу:  

1. записуємо реакцію дисоціації солі  

KNO2⇄  K+ +  NO2 -

2. складаємо коротке іонне рівняння   

NO2 - + НОН ⇄  HNO2 + OH -

3. складаємо повне іонне рівняння, додаючи до лівої та правої частин короткого рівняння йони, які при гідролізі не змінюються. 

K+ +  NO2 -+ Н2О ⇄  HNO2 + K+ + OH -

4.складаємо молекулярне рівняння реакції гідролізу 

KNO2 + H2O ⇄ HNO2 + KOH

     Солі утворені сильною основою та слабкою багатоосновною кислотою гідролізуються ступінчасто. Найчастіше гідроліз протікає за першим ступенем з утворенням кислих солей. Кислотність середовища pH>7

Na2S + H2O = NaHS + NaOH

2. Гідроліз за катіоном

Солі, утворені катіонами слабких основ та аніонами сильних кислот. 

У такому випадку катіон слабкої основи сполучається з іоном OH - з утворенням слабкого електроліту. рН<7  cередовище кисле.

Гідроліз цинку сульфату можна записати так:

ZnSO₄ → Zn²⁺ + SO₄²⁻

Zn²⁺ + HOН ⇄ ZnOH⁺ + H⁺

2Zn²⁺+ 2SO₄²⁻+ 2H₂O⇄ 2ZnOH⁺+ SO₄²⁻+ 2H⁺+ SO₄²⁻

2ZnSO₄ + 2H₂O ⇄ (ZnOH)₂ SO₄ + H₂SO₄

Продуктами такого гідролізу є слабка основа та сильна кислота.

3. Гідроліз і за катіоном і за аніоном

Характерний для солей, утворених катіонами та аніонами слабких основ і слабких кислот. З водою реагують як катіони так і аніони солі.

NH₄CH₃COO ⇄  NH₄⁺ + CH₃COO^‾

NH₄⁺ + HOН ⇄ NH₄OH + H⁺

CH₃COO^‾ + HOН ⇄ CH₃COOH + ОН⁻

NH₄⁺ + CH₃COO^‾ + H₂O ⇄ NH₄OH + CH₃COOH

NH₄CH₃COO + H₂O ⇄ NH₄OH + CH₃COOH

Продуктами гідролізу в такому випадку є слабка основа NH₄OH і слабка кислота CH₃COOH. 

Реакція середовища pH ~ 7.

     Зазвичай гідроліз солей має оборотний характер. У першому та другому випадку рівновага зміщується вліво, в бік малодисоційованих молекул води. А в останньому випадку — вправо, до продуктів реакції, двох слабких електролітів.

    У деяких випадках гідроліз відбувається необоротно, якщо продукти, що утворюються газоподібні або нерозчинні. Практично неможливо в результаті реакції обміну отримати солі, що піддаються необоротному гідролізу.

     Це твердження можна перевірити провівши реакцію між CrCl₃ і Na₂S. Замість очікуваного Cr₂S₃  добудемо Cr(OH)₃ і  H₂S↑

2CrCl₃ + 3Na₂S + 6H₂O = 6NaCl + 2Cr(OH)₃↓ + 3H₂S↑

     Варто пам'ятати, що оборотний гідроліз іноді потребує зміщення хімічної рівноваги, яке відбувається за принципом Ле Шательє. Згадали його? На зміщення рівноваги гідролізу впливає температура і концентрація.

      Гідроліз є протилежним до реакції нейтралізації. Процес нейтралізації екзотермічний, а отже реакція гідролізу — ендотермічна. Щоб змістити рівновагу в бік продуктів, реагуючу систему необхідно нагрівати. Розбавляючи розчин водою і виводячи із системи продукти можна також зміщувати рівновагу вправо. Гідроліз уповільниться, якщо концентрація продуктів реакції збільшиться.

    Коротко, як хотілося☺, розкрити тему не вийшло. Маю надію, що було зрозуміло та корисно.

Для закріплення матеріалу з теми пропоную виконати інтерактивну вправу. Для цього необхідно перейти за цим покликанням 

 Домашнє завдання: підручник Попель, Крикля для 11 класу, § 12, вправа 95 стор. 72

Подивитися навчальне відео на сторінці блогу "Вчимося разом"