Гидролиз солей.

Гидролиз.

Гидролизом называется реакция разложения веществ под действием воды.

Гидролизу подвергаются многие неорганические и органические вещества.

Из органических гидролизу подвергаются простые и сложные эфиры, ангидриды, галогенангидриды, нитрилы и соли карбоновых кислот, соли фенолов, ди-, олиго- и полисахариды, пептиды и белки, нуклеозиды, нуклеотиды, РНК и ДНК. (Все эти виды гидролиза будут рассмотрены в курсе органической химии.)

Из неорганических веществ гидролизу подвергаются галогениды неметаллов и оксидгалогениды неметаллов, например:

PCl₅ + 4 H₂O → H₃PO₄ + 5 HCl

SOCl₂ + H₂O → SО₂ ↑ + 2 HCl

POCl₃ + 3 H₂O → H₃PO₄ + 3 HCl

SCl₄ + 2 H₂O → SO₂ ↑ + 4HCl

SO₂Cl₂ + 4 H₂O → H₂SO₄ + 2 HCl

А также галогениды некоторых тяжёлых металлов:

2 TaBr₅ + 5 H₂O → Ta₂O₅ ↓ + 10 HBr

2 NbCl₅ + 5 H₂O → Nb₂O₅ ↓ + 10 HCl

WCl₆ + 3 H₂O → WO₃ ↓ + 6 HCl

Гидролизу подвергаются также многие неорганические и органические соли. Ниже будут рассмотрены различные случаи гидролиза солей.

Гидролиз солей.

Для того чтобы узнать, пойдет ли гидролиз данной соли и, если он пойдет, то будет ли он обратимым или необратимым, необходимо знать,

является ли данная соль солью слабой или сильной кислоты, является ли данная соль солью слабого или сильного основания.

Вопрос о силе основания решается в большинстве случаев с помощью таблицы растворимости. Если по строке гидроксиды видно, что соответствующее катиону основание является нерастворимым, то оно является и слабым (например, Mg(OH)₂, Pb(OH)₂, Fe(OH)₃). По таким катионам гидролиз проходит в заметной степени. Если основание малорастворимое (например, Sr(OH)₂, Са(OH)₂), то гидролиз проходит, но в меньшей степени. Если же гидроксид является щелочью (например, NaOH, KOH), то гидролиз по таким катионам не идёт.

*Исключение: хорошо растворимо вещество, по- старому неправильно называемое гидроксидом аммония. Оно не является сильным основанием, так как существует двухступенчатое равновесие:

NH₃ + H₂O NH₃● H₂O NH₄⁺ + OH⁻

Эксперименты по определению электропроводности раствора аммиака в воде убедительно показывают, что гидрат аммония является слабым электролитом. Следовательно в его растворе мало гидроксид- ионов и это вещество является слабым основанием. В результате по иону аммония гидролиз пойдет, будет образовываться гидрат аммиака - NH₃● H₂O.

Вопрос о силе кислоты решается путем нахождения в литературе значения pK_а кислоты: если рК_а кислоты < 0 (абсолютное значение не играет роли), то кислота сильная и гидролиз по аниону этой кислоты не идёт. Если рК_а > 0 и не превышает по абсолютному значению 3, 5, то кислота средней силы и гидролиз по ее аниону идёт, но слабо. Если рК_а > 0 и абсолютная величина его больше 3, 5, то кислота слабая и гидролиз по данному аниону идёт.

Таким образом, первый случай: соли сильных кислот и сильных оснований. Например, гидролиз солей:

NaCl, K₂ SO₄, Ba(NO₃)₂ , LiClO₃ , КMnO₄, CsClO₄ , KBr, LiI, K₂ Cr₂ O₇ ,

K₂ Cr O₄

не идёт, среда остается нейтральной, если взята чистая вода.

Второй случай: гидролиз соли сильного основания и слабой кислоты.

На примере поташа:

K₂ CO₃ 2K⁺ + CO₃²⁻

(K⁺ соответствует - KOH – сильное основание, CO₃²⁻ – H₂ CO₃ – слабая кислота)

Вывод: гидролиз пойдет только по аниону.

Количество стадий гидролиза равно заряду аниона.

1) CO₃²⁻ + H: OH HCO₃ ⁻ + OH⁻

2) HCO₃⁻ + H: OH H₂CO₃ + OH⁻

Среда щелочная, pH > 7, лакмус синеет, фенолфталеин становится малиновым. Те же реакции в молекулярном виде:

1`) K₂ CO₃ + H₂O K HCO₃ + KOH

2`) K HCO₃ + H₂O H₂ CO₃ + KOH

Третий случай: гидролиз соли слабого основания и сильной кислоты:

MgCl₂ Mg²⁺ + 2Cl ^–

(Mg²⁺ − Mg(OH)₂ – слабое основание, Cl ⁻ − HCl – сильная кислота)

Вывод: гидролиз пойдет только по катиону Mg²⁺

Количество стадий гидролиза равно заряду катиона

1) Mg²⁺ + H: OH Mg (OH) ⁺ + H⁺

2) Mg (OH) ⁺ + H: OH Mg(OH)₂ + H⁺

1`) MgCl₂ + H₂O Mg(OH)Cl + HCl

2`) Mg(OH)Cl + H₂O Mg(OH)₂ + HCl

Среда кислая, pH < 7, лакмус краснеет, метилоранж становится розовым.

Четвертый случай: гидролиз соли слабого основания и слабой кислоты.

Al₂S₃ 2Al³⁺ + 3S^2-

(Al³⁺ - Al(OH)₃ – слабое основание, S^2- - H₂S – слабая кислота)

Вывод: гидролиз пойдет как по катиону, так и по аниону.

1) Al³⁺ + H₂O Al(OH)²⁺ + H⁺ │ ● 2

2) Al(OH)²⁺ + H₂O Al(OH)⁺₂ + H⁺│ ● 2

3) Al(OH)⁺₂ + H₂O Al(OH)₃ + H⁺│ ● 2

4) S^2- + H₂O HS^2- + OH^- │ ● 3

5) HS^2- + H₂O H₂S + OH^- │ ● 3

2 Al³⁺ + 3 S^2- + 6 H₂O Al(OH)₃ ↓ + H₂S ↑

2 Al₂S₃ + 6 H₂O 2 Al(OH)₃ ↓ + 3 H₂S ↑

Среда остаётся нейтральной, лакмус фиолетовым, pH =7

Ниже приведена таблица зависимости цвета индикаторов от типа гидролиза соли.