Гидролиз солей. Константа и степень гидролиза

Гидролиз

Термин, используемый для описания электрохимического процесса, протекающего в расстворах, а также для обозначения подобного биологического процесса.

Обычно гидролиз представляет собой химический процесс, при котором молекула воды присоединяется к определенному веществу. Иногда это присоединение заставляет молекулу вещества и воды диссоциировать на части. В таких реакциях один фрагмент молекулы-мишени (или родительской молекулы) получает ион водорода. Он разрушает химическую связь в соединении.

Гидролиз солей

Растворимые в воде соли практически полностью диссоциируют на ионы. В некоторых солях катионы более реакционноспособны по сравнению с анионами, и они реагируют с водой с образованием ионов H+. Таким образом, раствор приобретает кислую среду:

$M^+ + H_2O → MOH + H^+$

В других солях анионы могут быть более реакционноспособными по сравнению с катионами, и они реагируют с водой с образованием ионов ОН-. Таким образом, раствор становится щелочным:

$A^-+ H_2O → HA + OH^-$

Процесс гидролиза соли фактически является обратной нейтрализацией:

соль + вода → кислота + основание

Поскольку природа катиона или аниона соли определяет, будет ли ее раствор кислым или щелочным, целесообразно рассмотреть все четыре возможные комбинации.

Соли сильных кислот и слабых оснований

Раствор такой соли является кислым. Катион соли, пришедший из слабого основания, является реакционноспособным. Он реагирует с водой с образованием слабого основания и ионов H+.

$B^+ + H_2O → BOH + H^+$

Пример 1

Рассмотрим, например, $NH_4Cl$. Он полностью ионизован в воде на ионы $NH_4^+$ и $Cl^-$. Ионы реагируют с водой с образованием слабого основания $(NH_4OH)$ и ионов $H^+$.

$NH^+_4 + H_2O → NH_4OH + H^+$

Таким образом, концентрация ионов водорода возрастает, и раствор становится кислым.

Соли слабых кислот и сильных оснований

Раствор такой соли является щелочным. Анион соли реагирует с водой с образованием слабых ионов кислоты и OH-ионов.

$A^- + H_2O → HA + OH^-$

Пример 2

Рассмотрим, например, соль $CH_3COONa$. Он полностью ионизирует в воде, чтобы дать ионы $CH_3COO^-$ и $Na^+$. $CH_3COO^-$ ионы реагируют с водой с образованием слабых кислот, ионов $CH_3COOH$ и $OH^-$ ионов.

$CH_3COO^- + H_2O → CH_3COOH + OH^-$

Таким образом, концентрация ионов OH-ионов возрастает, раствор становится щелочным.

Соли слабых кислот и слабых оснований

В случае соли такого типа гидролиз происходит максимально, так как катион и анион являются реакционноспособными и реагируют с водой с образованием ионов H+ и OH-. Образованный раствор, как правило, остается нейтральным, но он может быть либо слабо кислым, либо слабощелочным, если обе реакции происходят с разными скоростями.

Пример 3

Рассмотрим, например, соль $CH_3COONH_4$. Она диссоциирует на ионы ионы $CH_3COO^-$ и ионы $NH_4^+$, которые реагируют с водой:

$CH_3COO^- + H_2O → CH_3COOH + OH^-$

$NH^+_4 + H_2O → NH_4OH + H^+$

Среда раствора соли, образованной слабой кислотой и слабым основанием будет определяться из соотношения pK ее катиона и аниона.

Когда pKa = pKb, pH = 7, то есть раствор соли будет нейтральным.

Когда pKa > pKb. Раствор будет щелочным, так как кислота будет немного слабее, чем основание, а значение pH будет больше 7.

В случае pKa < pKb раствор будет кислым, так как кислота относительно сильнее основания, а pH будет меньше 7.

Соли сильных кислоты и сильных оснований

Такая соль, например $NaCl$, не подвергается гидролизу, так как ионы не реагируют. Таким образом, раствор будет нейтральным.

Константа и степень гидролиза

Количественно гидролиз оценивают по степени и константе гидролиза.
Количественный показатель характеризующий процесс гидролиза, выражается как степень гидролиза и определяется как доля одного моля соли, которая гидролизуется когда достигнуто равновесие. Он обычно выражается как h или x:

h = (количество гидролизованой соли) / (общее количество соли)

Степень гидролиза зависит от природы соли, ее концентрации и температуры раствора. С разбавлением и повышением температуры раствора степень гидролиза соли растет.

Полнее характеризует гидролиз константа гидролиза (Кг). которая является константой равновесия относительно реакции гидролиза.

Пример 4

Например, для $CH_3COONa$, гидролиз которого происходит по уравнению:

$CH_3COO^- + H_2O → CH_3COOH + OH^-,$

согласно закону действующих масс. Можно записать константу гидролиза Кг в таком виде:

$Кг=\frac{OH^-[CH_3COOH]}{[CH_3COO^-]}$

Помножим числитель и знаменатель уравнения на [Н+], тогда с учетом того, что [Н+] [ОН-] = Kw, уравнение будет иметь вид

$Кг=\frac{H^+OH^-[CH_3COOH]}{H^+[CH_3COO^-]}=\frac{Кw}{Кд(CH_3COOH)}$

Вам нужно срочно заказать статью по химии для публикации? Обратитесь за помощью к нашим экспертам!

Тест по теме «Гидролиз солей. Константа и степень гидролиза»