Отсутствие гидролиза в растворах

 

Соли, образованные катионом сильного основания и анионом сильной кислоты (например, LiBr, K₂SO₄, NaClO₄, BaCl, Ca(NO₃)₂ и др.) гидролизу не подвергаются, т. к. ни катион, ни анион соли не могут при взаимодействии с водой образовать молекулы слабых электролитов. Водные растворы таких солей имеют нейтральную реакцию среды (рН = 7).

Практически не гидролизуются также и труднорастворимые соли (CaCO₃, Mg(PO₄)₂ и др.) из-за очень низкой концентрации ионов в водных растворах этих солей.

 

Гидролиз по катиону

Соли слабого основания и сильной кислоты гидролизуются по катиону:

 

NH₄Cl + H₂O = NH₄OH + HCl

В ионной форме:

NH₄⁺ + H₂O = NH₄OH + H⁺

 

Гидролиз солей, образованных многовалентным катионом протекает ступенчато, через стадии образования основных солей:

 

1 ступень:

Al(NO₃)₃ + H₂O = Al(OH)(NO₃)₂ + HNO₃

Al³⁺ + H₂O = [Al(OH)]²⁺ + H⁺

2 ступень:

Al(OH)(NO₃)₂ + H₂O = Al(OH)₂(NO₃) + HNO₃

[Al(OH)]²⁺ + H₂O = [Al(OH)₂]⁺ + H⁺

3 ступень:

Al(OH)₂(NO₃) + H₂O = Al(OH)₃ + HNO₃

[Al(OH)₂]⁺ + H₂O = Al(OH)₃ + H⁺

 

Гидролиз протекает достаточно сильно по первой ступени, слабо – по второй ступени и совсем слабо – по третьей ступени (ввиду накопления ионов водорода, процесс смещается в сторону исходных веществ). Более полному гидролизу способствует разбавление раствора и повышение температуры. (В этом случае можно учитывать гидролиз и по третьей ступени.)

При гидролизе по катиону реакция раствора кислая рН < 7.

 

Гидролиз по аниону

Соли образованные сильным основанием и слабой (ассоциированной) кислотой гидролизуются по аниону:

 

CH₃COOK + H₂O = CH₃COOH + KOH

В ионной форме:

CH₃COO^- + H₂O = CH₃COOH + OH^-

 

Соли многоосновных кислот гидролизуются ступенчато (с образованием кислых солей):

 

1 ступень:

K₂CO₃ + H₂O = KHCO₃ + KOH

CO₃^2- + H₂O = HCO₃ + OH^-

2 ступень:

KHCO₃ + H₂O = H₂CO₃ + KOH

HCO₃^- + H₂O = H₂CO₃ + OH^-

 

Первая ступень гидролиза протекает достаточно сильно, а вторая – слабо, о чём свидетельствует рН раствора карбоната и гидрокарбоната калия. (Лишь при сильном разбавлении и нагревании следует учитывать гидролиз образующейся кислой соли). Поскольку при взаимодействии с водой анионов слабых кислот образуются ионы ОН^-, водные растворы таких солей имеют щелочную реакцию (рН > 7).

 

Гидролиз по катиону и аниону

Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, гидролизуются и по катиону и по аниону:

CH₃COONH₄ + H₂O = CH₃COOH + NH₄OH

или в ионной форме:

CH₃COO^- + NH₄⁺ + H₂O = CH₃COOH + NH₄OH

 

Гидролиз таких солей протекает очень сильно, поскольку в результате его образуются и слабое основание, и слабая кислота.

Реакция среды в этом случае зависит от сравнительной силы основания и кислоты, т.е. от их констант диссоциации (К_D).

 

Если К_{D(основания)} > К_{D(кислоты)}, то рН > 7;

Если К_{D(основания)} < К_{D(кислоты)}, то рН < 7.

 

В случае гидролиза CH₃COONH₄:

K_D(NH₄OH) = 6,3 • 10^-5; K_D(CH₃COOH) = 1,8 • 10^-5

 

поэтому реакция водного раствора этой соли будет слабощелочной, почти нейтральной (рН = 7-8).

Если основание и кислота, образующие соль, являются не только слабыми электролитами, но и малорастворимы или неустойчивы и разлагаются с образованием летучих продуктов, то в этом случае гидролиз соли протекает необратимо:

 

Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S

 

Поэтому сульфид алюминия не может существовать в виде водных растворов, может быть получен только «сухим способом», например, из элементов при высокой температуре:

 

2Al + 3S – ^t Al₂S₃

 

и должен храниться в герметических сосудах, исключающих попадание влаги.

 

Реакции обмена, сопровождаемые гидролизом

К числу таких реакций относятся взаимодействия солей двухвалентных катионов (кроме Ca²⁺,Sr²⁺, Ba²⁺) с водными растворами карбонатов натрия или калия, сопровождающиеся образованием осадков менее растворимых основных карбонатов.

 

2Cu(NO₃)₂ + 2Na₂CO₃ + H₂O = Cu(OH)₂CO₃ + 4NaNO₃ + CO₂

 

А также реакции взаимодействия солей Al³⁺, Cr³⁺ и Fe³⁺ (* При взаимодействии водных растворов солей трёхвалентного железа с сульфидами щелочных металлов протекает окислительно-восстановительная реакция: 2Fe³⁺ + S^2- = 2Fe²⁺ + S⁰) с водными растворами карбонатов и сульфидов щелочных металлов:

 

2AlCl + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Al(OH)₃ + 3CO₂ + 6NaCl

Cr(SO₄)₃ + 3Na₂S + 6H₂O = 2Cr(OH)₃ + 3H₂S + 3Na₂SO₄

 

Количественная характеристика реакции гидролиза

 

Степень гидролиза (_гидр.) – отношение числа гидролизованных молекул к общему числу растворённых молекул (выражается в процентах):

 

_гидр. = ([С]_{гидр. /} [С]_раств.) • 100%

 

Степень гидролиза зависит от химической природы образующейся при гидролизе кислоты (основания) и будет тем больше, чем слабее кислота (основание) (в определенных равных условиях).