Важнейшие кислотно-основные равновесия. Гидролиз солей

Гидролиз - это протолитический процесс взаимодействия ионов солей с молекулами воды, в результате которого образуются малодиссоциирующие молекулы или ионы.

· причина гидролиза – образование слабого электролита

· способность ионов солей подвергаться гидролизу и его глубина зависят от свойств ионов, образующих соль

· малорастворимые соли из-за низкой концентрации ионов практически не гидролизуются

· для большинства солей процесс гидролиза обратим;

· гидролиз многозарядных ионов в обычных условиях преимущественно протекает по первой ступени.

В зависимости от характера иона, участвующего в процессе гидролиза, можно выделить три типа гидролиза солей. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой, гидролизу не подвергаются, т.к. нет причины для гидролиза.

1. Гидролизу по катиону подвергаются соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой.

Соль CuSO₄ образована сильной кислотой H₂SO₄ и слабым основанием Cu(OH)₂.

CuSO₄ D Cu²⁺ + SO

Катионы соли Cu²⁺ связывают ОН^–- ионы воды, образуя слабый электролит (CuOH)⁺. В растворе появляется избыток Н⁺, вследствие чего раствор соли имеет кислую реакцию среды рН < 7.

Cu²⁺ + Н₂О D (CuOH)⁺ + Н⁺

сокращенное ионное уравнение реакции гидролиза

2CuSO₄ + 2Н₂О D (CuOH)₂SO₄ + H₂SO₄

молекулярное уравнение реакции гидролиза

Соль NH₄NO₃ образована слабым основанием NH₄OH и сильной кислотой HNO₃.

NH₄NO₃ NH + NO

NH + H₂O D NH₄OH + H⁺

сокращенное ионное уравнение реакции гидролиза

NH₄NO₃ + H₂O D NH₄OH + HNO₃

молекулярное уравнение реакции гидролиза

Вывод: водные растворы солей, гидролизирующихся по катиону, имеют кислую реакцию среды (рН < 7). Слабым электролитом, образующимся в результате гидролиза по катиону, является основная соль (для многозарядного катиона) или слабое основание (для однозарядного катиона).

2. Гидролизу по аниону подвергаются соли, образованные слабой кислотой и сильным основанием.

Соль Na₂CO₃ образована сильным основанием NaOH и слабой кислотой H₂СO₃.

Na₂CO₃ D 2Na⁺ + CO

Анионы CO связывают ионы Н⁺ с образованием слабого электролита НСО , в результате чего смещается равновесие диссоциации воды и создается избыток ОН^–- ионов, обусловливающий щелочную реакцию среды (рН > 7).

CO + Н₂О D НСО + ОН^–

сокращенное ионное уравнение реакции гидролиза

Na₂CO₃ + H₂O D NaHCO₃ + NaОH

молекулярное уравнение реакции гидролиза

Соль KNO₂ образована слабой кислотой HNO₂ и сильным основанием КОН.

KNO₂ D K⁺ + NO

NO + H₂O D HNO₂ + OH^–

сокращенное ионное уравнение реакции гидролиза

KNO₂ + H₂O D HNO₂ + KOH

молекулярное уравнение реакции гидролиза

Вывод: водные растворы солей, гидролизирующихся по аниону, имеют щелочную реакцию среды (рН > 7). Слабым электролитом, образующимся в результате гидролиза по аниону, является кислая соль (для многозарядного аниона) или слабая кислота (для однозарядного аниона).

3. Гидролизу по катиону и аниону подвергаются соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой.

Соль NH₄CN образована анионом слабой синильной кислоты CN^–, который связывает ионы Н⁺ из молекул воды с образованием слабой кислоты HCN, и катионом слабого основания NH , который, связывая ионы ОН^–, образует слабое основание NH₄OH.

NH + H₂O D NH₄OH + H⁺

CN^– + H₂O D HCN + OH^–

Оба процесса усиливают друг друга за счет связывания ионов Н⁺ и ОН^–. Реакция растворов таких солей может быть нейтральной, слабокислой или слабощелочной в зависимости от констант диссоциации образующихся кислот и оснований.

Так, при гидролизе NH₄CN реакция среды будет слабощелочная, поскольку константа диссоциации NH₄ОН (1,8´10^–5) больше константы диссоциации HCN (8´10^–10).

NH₄CN + H₂O D NH₄OH + HCN

молекулярное уравнение реакции гидролиза

Соль CH₃COONH₄ образована слабой кислотой CH₃COOH и слабым основанием NH₄OH.

CH₃COONH₄ D CH₃COO^– + NH

CH₃COO^– + H₂O D CH₃COOH + OH^–

NH + H₂O D NH₄OH + H⁺

CH₃COONH₄ + H₂O D CH₃COOH + NH₄OH

Реакция среды в водном растворе соли CH₃COONH₄ близка к нейтральной, поскольку константы диссоциации CH₃COOH и NH₄OH равны 1,74´10^–5 и 1,76´10^–5 соответственно.