Гидролиз солей. Степень и константа гидролиза, обратимый и необратимый гидролиз. Различные типы гидролиза солей. Влияние температуры и концентрации раствора на гидролиз солей.

Гидролиз – это химическая реакция взаимодействия вещества с водой, при которой происходит разложение этого вещества и воды с образованием новых соединений.

Гидролизом соли называется взаимодействие ионов соли с молекулами воды, находящимися в их гидратной оболочке, сопровождающееся образованием слабого электролита с накоплением в растворе ионов Н⁺ или ОН^-.

В реакции гидролиза вступают соли, образованные слабой кислотой и слабым основанием, или слабой кислотой и сильным основанием, или слабым основанием и сильной кислотой. Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, гидролизу не подвергаются.

К сильным кислотам относятся: H₂SO₄ , HCl, HClO_4, HMnO_4, HNO₃ , HBr, HI, HClO₃

К сильным основаниям относятся: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)_2, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂

К слабым кислотам относятся: H₂SO₃, HF, H₂CO₃, HClO, HNO₂, H₂S, H₂SiO₃, HClO₂, H₃PO₄, HCOOH, CH₃COOH

К слабым основаниям относятся Cu(OH)₂, Mg(OH)₂, Al(OH)₃, Fe(OH)₂, Be(OH)₂, Fe(OH)₃, NH₄OH

Гидролиз может быть обратимым и необратимым. При обычных условиях гидролиз идет самопроизвольно только по первой ступени. При сильном нагревании и разбавлении раствора гидролиз может идти по второй и последующим ступеням

Обратимый гидролиз

Обратимому гидролизу подвергаются:

· Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, не подвергаются гидролизу. В этом случае, гидролиз практически не происходит, т.к. катионы и анионы, образующиеся в растворе при диссоциации соли, слабо поляризуют гидратную оболочку. pH среды не изменяется (рН ≈ 7)

NaCl+H₂O ≠

· Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой

Такое соединение, при ионизации, образует катионы, способные к поляризации гидратной оболочки и анионы, которые их поляризуют слабо. Тогда гидролиз проходит по катиону, при этом среда носит кислый характер, т.е. рН ˂ 7:

NH₄Cl ↔ NH₄⁺ + Cl^—

NH₄⁺ + HOH ↔ NH₄OH + H⁺

Cl^—+ HOH ↔ реакция практически не идет

NH₄Cl+ HOH ↔ NH₄OH + HCl

Если соль образованна слабым основанием многовалентного металла и сильной кислотой, то ее гидролиз будет протекать ступенчато:

FeCl₂ ↔ Fe²⁺ + 2Cl^—

I ступень	Fe^2++ HOH ↔ (FeOH)^+ + H^+FeCl2 + HOH ↔ (FeOH)Cl + HCl
II ступень	(FeOH)^++ HOH ↔ Fe(OH)2 + H^+(FeOH)Cl + HOH↔ Fe(OH)2 + HCl

· Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой

Такое соединение в растворе образует слабополяризующие катионы и средне поляризующие анионы. Гидролиз протекает по аниону, и в его результате создается щелочная среда, pH> 7:

NaCN ↔ Na⁺ + CN^—

CN^— + HOH ↔ HCN + OH^—

Na⁺ + HOH ↔ реакция практически не идет

NaCN + HOH ↔ HCN + NaOH

Если соль образована слабым основанием многовалентного металла и сильной кислотой, то ее гидролиз будет протекать ступенчато:

FeCl₂ ↔ Fe²⁺ + 2Cl^—

I ступень	Fe^2++ HOH ↔ (FeOH)^+ + H^+FeCl2 + HOH ↔ (FeOH)Cl + HCl
II ступень	(FeOH)^++ HOH ↔ Fe(OH)2 + H^+(FeOH)Cl + HOH↔ Fe(OH)2 + HCl

Необратимый гидролиз

Этому процесу подвергаются соли, образованные многовалентным катионом от слабого труднорастворимого основания и от аниона слабой летучей кислоты, в результате чего образуются соединения, выходящие из сферы реакции. Такие соли, при ионизации образуют средне поляризующие катионы и анионы, поэтому гидролиз возможен как по катиону, так и по аниону. При этом относительная сила образовавшихся кислоты и основания, будут влиять на характер среды (слабокислая или слабощелочная, pH ≈ 7).

Al₂S₃ + 6HOH ↔ 2Al(OH)₃↓+ 3H₂S

Глубина протекания реакции гидролиза солей количественно характеризуется степенью гидролиза h и константой гидролиза Кг.

Степень гидролиза h показывает отношение числа моль соли, подвергшихся гидролизу, к общему числу моль соли в растворе.

h =

Величина h выражается в процентах или долях единицы. Она зависит от природы соли, концентрации раствора и температуры. Степень гидролиза возрастает с разбавлением раствора и увеличением температуры, так как гидролиз процесс эндотермический.

Константа гидролиза

По величине константы гидролиза можно судить о полноте гидролиза: чем больше ее значение, тем в большей мере протекает гидролиз.

Константа и степень гидролиза связаны соотношением:

K_г = С· h ²/(1- h), моль/л

Где С – концентрация соли в растворе, h- степень гидролиза

Это выражение можно упростить, т.к. обычно h˂˂1, тогда

K_г = С· h ²

Для солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой, константа гидролиза и константа диссоциации основания связаны соотношением:

K_г = K_H2O/K_осн

Сравнивая величины K_г и K_осн можно качественно определить pH среды. Так, если K_г намного больше K_осн, то среда сильнокислая, при K_г намного меньшей K_осн — среда слабокислая, а если K_г и K_осн сопоставимы, то — среднекислая.

Для солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, константа гидролиза и константа диссоциации кислоты связаны зависимостью

K_г = K_H2O/K_к-ты

Т.е. гидролиз соли протекает тем полнее, чем слабее образующая эту соль, кислота.