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 + H₂O → H₃PO₄ + 3 HCl

SCl₄ + 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 малорастворимо (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 идет.

*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 величинв 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 идет, среда остается нейтральной, если взята чистая вода.

Второй случай: гидролиз соли сильного основания и слабой кислоты.

На примере поташа:

K₂ CO₃ à 2K⁺ + CO^-₃

(K⁺ соответствует - KOH – сильное основание, CO^-₃ – H₂ CO₃ – слабая кислота)

Вывод: гидролиз пойдет только по аниону.

Количество стадий гидролиза равно заряду аниона.

1) CO₃^- + H: OH → HCO^-₃ + 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 à 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