Гидролиз солей. Реакции взаимодействия между составными частями молекул растворителя и растворенного вещества называют сольволизом (для воды – гидролизом)

Реакции взаимодействия между составными частями молекул растворителя и растворенного вещества называют сольволизом (для воды – гидролизом).

Гидролизу могут подвергаться химические соединения различных классов: соли, углеводы, белки, эфиры, жиры и т.д. В неорганической химии чаще всего приходится встречаться с гидролизом солей.

Гидролиз соли – это взаимодействие ионов соли с молекулами воды с образованием слабого электролита.

В химической чистой воде концентрация ионов водорода и гидроксид-ионов одинакова, вследствие чего вода имеет нейтральную реакцию (pH = 7). При растворении многих солей в воде их ионы, образующиеся в результате диссоциации, вступают во взаимодействие с молекулами воды, при этом может произойти связывание ионов Н⁺ или ионов ОН ^- ионами солей с образованием малодиссоциирующих соединений.

В результате гидролиза смещается равновесие электролитической диссоциации воды: Н₂О ↔ Н⁺ + ОН^-, и поэтому растворы большинства солей имеют кислую или щелочную реакцию.

Различают три случая гидролиза солей.

1.Соли образованные сильным основанием и слабой кислотой (например, СН₃СООNa, KCN, K₂SO₃, Na₂S). Гидролиз этих солей обусловлен связыванием анионами соли ионов водорода в слабый электролит. Так, при гидролизе ацетата натрия ионы Н⁺ воды связываются ионами СН₃СОО^- соли в молекулы малодиссоциированной уксусной кислоты, что вызывает диссоциацию новых молекул воды и дальнейшее связывание ионов Н⁺. В растворе возрастает концентрация ионов ОН^-, и реакция раствора становится щелочной: [OH^-] > [H⁺].

Процесс гидролиза протекает до тех пор, пока не установиться равновесие:

CH₃COO^- + HOH ↔ CH₃COOH + OH^- (pH > 7)

или в молекулярной форме:

CH₃COONa + HOH ↔ CH₃COOH + NaOH

Соли образованные сильным основанием и слабой многоосновной кислотой, гидролизуются ступенчато, с образованием кислых солей. Примером ступенчатого гидролиза может служить гидролиз карбоната калия.

Первая ступень:

CO₃^{2 -}+ HOH ↔ HCO₃^- + OH^- (pH > 7)

K₂CO₃ + HOH ↔ KHCO₃ + KOH

Вторая ступень:

HCO₃^- + HOH ↔ H₂СO₃ + OH^- (pH > 7)

KHCO₃ + HOH ↔ H₂СO₃ + KOH

Более сильно выражен гидролиз при первой ступени. Это объясняется тем, что ион HCO₃^- является более слабым электролитом, чем молекула H₂CO₃. Во всех рассмотренных случаях связываются ионы водорода воды и образуется избыток свободных гидроксид-ионов.

Растворы солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, имеют щелочную реакцию вследствие гидролиза (pH > 7).

2. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой (например, NH₄Cl, CuSO₄, ZnCl₂). Гидролиз этих солей обусловлен связыванием катионами соли гидроксид-ионов воды в слабый электролит. Так, при гидролизе хлорида аммония ионы ОН ^- воды связываются ионами NH₄⁺ в малодиссоциированные молекулы NH₄OH. В растворе накапливается избыток ионов водорода; реакция раствора становится кислой (pH < 7):

NH₄⁺ + HOH ↔ NH₄OH + H⁺

NH₄Cl + HOH ↔ NH₄OH + HCl

Если соль образована многозарядным катионом, гидролиз протекает ступенчато, с образованием основных солей, например гидролиз хлорида цинка ZnCl₂.

Первая ступень:

Zn²⁺ + HOH↔ Zn(ОН)⁺ + Н⁺ (pH < 7)

ZnCl₂ + HOH ↔ Zn(ОН)Cl + HCl

Вторая ступень:

Zn(OH)⁺ + HOH ↔ Zn(OH)₂ + H⁺ (pH < 7)

Zn(ОН)Сl + HOH ↔ Zn(ОН)₂ + НСl

При обычных условиях гидролиз практически заканчивается на первой ступени.

Растворы солей, образованых слабым основанием и сильной кислотой, имеют кислую реакцию вследствие гидролиза (pH<7).

В рассмотренных случаях гидролиз является процессом обратимым.

1. Соли, образованные слабой кислотой и слабым основанием (например, NH₄CN, CH₃COONH₄, Pb(CH₃COO)₂ и др.), гидролизуются и по аниону, и по катиону.

CH₃COO^- + NH₄⁺ + НОН ↔ CH₃COOH + NH₄ОН

CH₃COONH₄ + НОН ↔ CH₃COOH + NH₄ОН

Гидролиз в таких случаях протекает почти полностью. Реакция среды зависит от относительной силы кислоты и основания и обычно близка к нейтральной (рН = 7).

Соли очень слабых кислот и очень слабых оснований, подвергаясь необратимому гидролизу, не могут существовать в водных растворах, например:

Al₂S₃ + 6H₂O = 3H₂S↑ + 2Al(OH)₃↓

Отношение числа гидролизованных молекул соли к общему числу молекул соли, находящихся в растворе, называется степенью гидролиза ( h). Степень гидролиза увеличивается с повышением температуры и с разведением раствора.

Во многих случаях степень гидролиза соли очень мала. Так, например, при температуре 25⁰С в 0,1 н. растворах степень гидролиза h будет равна:

для ацетата натрия CH₃COONa – 0,007%;

для цианида калия KCN – 1,2%.

Гидролиз будет тем интенсивнее, чем слабее образующийся слабый электролит.