ГІДРОЛІЗ СОЛЕЙ

До реакцій обміну в розчинах належить взаємодія між кислотами і основами, в результаті якої утворюється сіль і вода. Такі реакції називаються реакціями нейтралізації. Вони йдуть до кінця тільки тоді, коли реагують сильні основи і кислоти. Наприклад:

HCl + KOH ® KCl + H2O;

H+ + Cl- +K+ + OH- ® K+ + Cl- + H2O;

H+ + OH- ® H2O.

Скорочене іонне рівняння показує, що рівновага практично повністю зміщується в сторону утворення води. Нейтралізація кислот і основ, різних за силою, до кінця не відбувається. Наприклад:

CH3COOH + KOH « CH3COOК + H2O;

CH3COOH + OH- « CH3COO- + H2O;

HCl + NH4OH « NH4Cl + H2O;

H + + NH4OH « NH4+ + H2O.

Ці реакції оборотні, тому що малодисоційовані сполуки утворюються в результаті прямої і зворотної реакцій.

Реакція, зворотна реакція нейтралізації, тобто взаємодія солі з водою з утворенням кислоти і основи, називається гідролізом солі.

Причиною гідролізу є участь у реакції слабкої основи і кислоти. При цьому катіон солі (відповідний слабкій основі) поляризує молекулу води і зв’язує гідроксильний іон. Визволений іон Н+ утворює кисле середовище (рН < 7). Навпаки, аніон солі, відповідний слабкій кислоті, зв’язує іон Н+ води і визволяє іон ОН- (рН > 7).

Розглянемо гідроліз різних солей.

1. Солі сильної кислоти і сильної основи гідролізу не підлягають, рН » 7 (NaCl; Ba(NO3)2; K2SO4).

2. Солі сильної кислоти і слабкої основи гідролізуються зі збільшенням концентрації Н+:

NH4NO3 + H2O « NH4OH + HNO3;

NH4+ + H2O « NH4OH + H+; pH < 7.

3. Солі слабкої кислоти і сильної основи гідролізуються зі збільшенням концентрації ОН-:

KCN + H2O « KOH + HCN;

CN- + H2O « OH- + HCN; pH > 7.

4. Солі слабких кислот і основ гідролізуються, і рН розчину залежить від їх відносної сили і взагалі близький до 7:

CH3COONH4 + H2O « NH4OH + CH3COOH;

CH3COO- + NH4+ + H2O « NH4OH + CH3COOH; pH » 7.

5. Гідроліз солей багатоосновних кислот або багатокислотних основ відбувається ступінчасто:

а) K3PO4 + H2O « K2HPO4 + KOH;

PO43- + H2O « HPO42- + OH-; pH > 7;

K2HPO4 + H2O « KH2PO4 + KOH;

HPO42- + H2O « H2PO4- + OH-; pH > 7,

гідроліз до кінця не проходить, тому що накопичення іонів ОН- заважає утворенню Н3РО4;

б) FeCl3 + H2O « FeOHCl2 + HCl;

Fe3+ + H2O « Fe (OH)2+ + H+; pH < 7;

FeOHCl2 + H2O « Fe(OH)2Cl + HCl;

Fe(OH)2+ + H2O « Fe(OH)2+ + H+; pH < 7,

накопичення іонів Н+ заважає утворенню Fe(OH)3 по третьому ступеню;

в) гідроліз солей дуже слабких основ і кислот (Al2S3, Cr2S3, Al2(CO3)3…) відбувається до кінця. В розчині такі солі не існують (в таблиці розчинності їх позначають знаком "-");

Cr2S3 + 6H2O = 2Cr(OH)3Ї + 3H2S­; pH » 7;

Fe(CO3)3 + 6H2O = 2Fe(OH)3Ї + 3H2CO3; pH » 7.

3H2O 3CO2

Кількісно гідроліз у розбавлених розчинах характеризується константою гідролізу. Наприклад, гідроліз NaCN:

NaCN + H2O « NaOH + HCN; CN-+ Н2О « HCN + OH-.

Це – оборотний процес, тому йому відповідає константа рівноваги

К = .

Для розбавлених розчинів [H2O]>>[HCN], тоді можна вважати, що [H2O] = const,

K.[H2O]= Kг = = =

В цьому випадку константа гідролізу Кг = Kw/Kкис. Для солі слабкої основи і сильної кислоти Kr = Kw/Kосн, для солі слабкої основи і кислоти Kr = Kw/(Kкис . Kосн).

Ступінь гідролізу bг - відношення числа гідролізованих молекул до загального числа молекул солі в розчині – звўязаний з константою гідролізу співвідношенням br = , де СМ - молярна концентрація солі.

Згідно з принципом ле Шательє розбавлення розчину солі і підвищення температури посилює гідроліз

Приклад 1. Визначити Kr і br для 0,1М розчину Na3PO4 (константи дисоціації H3PO4 відповідно дорівнюють K1 = 7.10-3; K2 = 6.10-8; K3 = 4.10-13).

Розвўязок:

1. Кг1 - ? br1 - ?

PO43- + H2O = HPO42-+ OH-. Гідроліз по першому ступеню повўязаний з дисоціацією кислоти по третьому ступеню (HPO42- = H+ + PO43-) і K3. Тому

Kr1 = Kw/K3 = 10-14 / 4.10-13 = 0,025;

br1 = = = 0,5 (50 %).

2. Кг2 - ? bг2 - ?

HPO42- + H2O = H2PO41- + OH-

Kr2 = Kw/K2 = 10-14 / 6.10-8 = 1,67.10-7;

br2 = = = 1,84.10-7 (0,184 %);

CМ(HPO42-) = 0,1. 0,5, тому що br1 = 50 %, тобто 50 % Na3PO4 перетворилось у Na2HPO4.

Відповідь: Kr1 = 0,025, br1 = 50 %, Kr2 = 1,67.10-7, br2 = 0,184 %.