5.27.1. Гидролиз солей

Привет, Вы узнаете о том , что такое гидролиз солей, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое гидролиз солей , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Неорганическая химия.

Классификация солей по их подверженности реакции гидролиза

Любая соль может быть представлена как продукт реакции нейтрализации (от лат. neuter — ни тот, ни другой) при взаимодействии кислоты и основания. Кислоты и основания могут быть как сильными, так и слабыми электролитами.

Реакция нейтрализации — это реакция обмена между кислотой и основанием с образованием соли и воды:

KOH + HF = KF + H2O.

Кислоты и основания как электролиты различаются по своей силе. Например, соли аммония можно рассматривать как образованные в реакции с участием слабого основания — гидрата аммиака NH3 · H2O. Соль KF образована сильным основанием KОН и слабой кислотой HF, сульфид аммония — слабым основанием и слабой кислотой.

В зависимости от силы основания и кислоты можно выделить четыре типа солей (рис. 60.1).

Рис. 60.1. Классификация солей по их подверженности реакции гидролиза

Рассмотрим гидролиз солей всех четырех типов.

Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой. В качестве примера можно привести ацетат натрия CH3COONa. Эта соль образована сильным основанием NaОН и слабой кислотой CH3COOH:

NaОН + CH3COOH = CH3COONa + H2O.

В водном растворе ацетата натрия происходят два процесса:

а) полная диссоциация сильного электролита — соли CH3COONa на катион и анион:

CH3COONa → Na+ + CH3COO–;

б) взаимодействие ацетат-ионов с молекулами воды с образованием слабого электролита — уксусной кислоты:

CH3COO– + H2О CH3COOH + ОН–.

Избыток анионов ОН– накапливается в растворе и создает слабощелочную среду, что свидетельствует о протекании гидролиза по аниону CH3COO–.

Уравнение гидролиза ацетата натрия показывает, что:

• а) в растворе концентрация гидроксид-анионов больше, чем в чистой воде, поэтому раствор СH3COONa имеет слабощелочную среду (pH > 7);
• б) в реакции обмена с водой и в образовании слабой кислоты участвуют только анионы СH3COO–, поэтому говорят, что гидролиз идет по аниону.

Равновесие гидролиза в данном примере сильно смещено влево — в сторону образования исходных веществ, так как вода — значительно более слабый электролит, чем уксусная кислота СH3COOH.

Гидролиз является реакцией, обратной нейтрализации.

Примеры анионов слабых кислот, соли которых гидролизуются водой:

• а) анионы слабых одноосновных кислот: HCOO–, , F–;
• б) анионы слабых многоосновных кислот: S2–, , , , .

Рассмотрим гидролиз карбоната натрия Na2СO3 — соли сильного основания NaOH и слабой двухосновной кислоты H2CO3. Гидролиз протекает по аниону в соответствии с уравнением в полной ионной форме:

2Na+ + + H2O 2Na+ + + OH–.

Уравнение в сокращенной ионной форме выглядит так:

+ H2O + OH–.

В растворе Na2СO3 образуется избыток гидроксид-анионов и создается щелочная среда. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Раствор Na2CO3 с концентрацией 0,1 моль/дм3 имеет рН около 11,5.

Соли, образованные сильной кислотой и слабым основанием. Рассмотрим гидролиз хлорида аммония NH4Cl. Это соль сильной кислоты — HCl и слабого основания — гидрата аммиака NH3 · H2O.

В водном растворе соли происходят два процесса:

а) полная диссоциация сильного электролита — соли NH4Cl:

NH4Cl → + Cl–;

б) взаимодействие ионов аммония с молекулами воды с образованием слабого электролита — гидрата аммиака NH3 · H2O:

+ H2O NH3 · H2O + H+.

Это уравнение показывает, что:

• а) в растворе накапливаются катионы водорода Н+ и их концентрация становится больше, чем в чистой воде, поэтому раствор NH4Cl имеет кислую среду (pH < 7);
• б) в реакции обмена с водой с образованием слабого основания участвуют только катионы аммония , поэтому говорят, что идет гидролиз по катиону.

В реакцию с водой могут вступать и многозарядные катионы: двухзарядные Ni2+, Cu2+, Zn2+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Pb2+ (кроме катионов Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+), трехзарядные Fe3+, Al3+, Сr3+.

Рассмотрим гидролиз нитрата меди(II) Сu(NO3)2. Это соль сильной кислоты — HNO3 и слабого основания — Cu(OH)2.

В этом случае принято говорить, что гидролиз протекает по катиону Cu2+. Уравнение гидролиза в полной ионной форме:

Cu2+ + + H2O Cu(OH)+ + + H+.

Уравнение гидролиза в сокращенной ионной форме:

Cu2+ + H2O Cu(OH)+ + H+.

Продуктами гидролиза являются основная соль Cu(OH)NO3 и азотная кислота HNO3.

Среда водного раствора нитрата меди(II) кислая (pH ≈ 4,5), поскольку в растворе имеется избыток катионов Н+.

Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой. Такие соли подвергаются гидролизу и по катиону, и по аниону. При этом появляющиеся при гидролизе по катиону ионы Н+ связываются образующимися при гидролизе по аниону ионами ОН–, что усиливает гидролиз. Нередко эта реакция необратима. Например, сульфид алюминия Al2S3 в воде подвергается необратимому гидролизу с образованием нерастворимого гидроксида алюминия и газообразного сероводорода:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑.

Поэтому сульфид алюминия Al2S3 нельзя получить реакцией обмена между водными растворами двух солей, например, нитрата алюминия Al(NO3)3 и сульфида калия K2S.

Возможны и другие случаи необратимого гидролиза. Их нетрудно предсказать, ведь для необратимости процесса необходимо, чтобы хотя бы один из продуктов гидролиза уходил из сферы реакции. Приведем пример совместного необратимого гидролиза катионов Al3+ и анионов :

2Al(NO3)3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + 6NaNO3 + 3CO2↑.

Для солей, подвергающихся необратимому гидролизу, в таблице «Растворимость кислот, оснований и солей в воде» вы найдете примечание: «не существуют в водном растворе».

Подведем итог тому, что вы узнали о гидролизе и по катиону, и по аниону:

• а) если соли гидролизуются по катиону и аниону одновременно, то равновесие в этой реакции больше смещено вправо, чем для гидролиза этих ионов по отдельности;
• б) положение равновесия реакции гидролиза по катиону и аниону не зависит от концентрации соли (докажите это самостоятельно);
• в) реакция среды при этом виде гидролиза может быть нейтральной, слабокислой или слабощелочной, что зависит от силы образующихся основания и кислоты (слабокислая среда свидетельствует о том, что основание является более слабым электролитом, чем кислота, а слабощелочная среда — наоборот);
• г) соли могут необратимо гидролизоваться по катиону и аниону при условии, что хотя бы один из продуктов гидролиза уходит из сферы реакции.

Обобщим информацию о гидролизе различных катионов и анионов в составе средних солей по катионам и анионам в таблице 19.1.

Таблица 19.1. Гидролиз катионов и анионов

Состав соли	Ионы, по которым не идет гидролиз	Ионы, по которым идет гидролиз в порядке усиления	Ионы, по которым идет сильный гидролиз
Катионы	K+, Na+, Li+, Ba2+, Sr2+, Ca2+, Mg2+, Ag+	Mn2+, Co2+, Zn2+, Ni2+, Fe2+, Pb2+, Cu2+, Be2+	Al3+, Cr3+, Sn2+, Fe3+
Анионы	Cl–, Br–, I–, , , ,	F–, , HCOO–, CH3COO–, , ClO–	, , , S2–

Не гидролизуются: растворимые галогениды (кроме фторидов), нитраты, перхлораты, сульфаты и перманганаты щелочных и щелочноземельных металлов.

Отметим, что реакции обратимого гидролиза подчиняются принципу Ле Шателье, поэтому гидролиз соли можно как усилить, так и ослабить.

Исследование, описанное в статье про гидролиз солей, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое гидролиз солей и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Неорганическая химия

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.