ГІДРОЛІЗ

Сольволіз - це обмінна взаємодія розчиненої речовини з розчинником, що приводить до зміни концентрації катіонів і аніонів розчинника. Окремий випадок сольволіза, коли в ролі розчинника виступає вода, називається Гідролізом.

Якщо гідролізу піддається Бінарна сполука, то він йде, як правило, незворотньо, наприклад:

PCl5 + 4H2O = 5HCl + H3PO4

і далі - протоліз продуктів:

HCl + H2O = Сl + H3O+, p 7

H3PO4 + H2O H2PO4 + H3O+, p 7

Отже, спостерігається ріст концентрації катіонів оксонію H3O+ з одночасним зменшенням концентрації OH. Інший приклад:

Li3N + 4H2O = 3LiOH + NH3 . H2O

LiOH = Li+ + OH , p 7

NH3 . H2O + H2O NH4+ + OH + H2O, p 7

Тут теж у наявності зміна концентрації катіонів і аніонів води.

Гідроліз солей (сполук з іонними кристалічними ґратами) найчастіше йде оборотне і може бути розглянутий схематично в такий спосіб: спочатку при розчиненні солей у воді нацело йде Дисоціація на катіони й аніони. Наприклад, у випадку фториду калію:

KF = K+ + F,

а потім - Гідратація іонів. Після цього той з гідратованих іонів, що є Протолітом, вступає в протолітичну реакцію з водою. Катіон калію - Непротолит, а фторид-іон поводиться як Слабка основа:

F + H2O HF + OH, рН 7

Рівновага в цьому випадку описується Константою основності KO, яку можна розрахувати, знаючи Константу кислотності відповідної сполученої пари HF/F по формулі:

KO = KB / KK

Інший приклад - гідроліз хлориду алюмінію, що при дисоціації у водяному розчині дає гідратування катіон алюмінію і хлорид-іон. Хлорид-іон - Непротоліт, а гідратований катіон алюмінію Al3+ . H2O у водяному розчині виявляє властивості Слабкої кислоти:

Al3+ . H2O + H2O AlOH2+ + H3O+, p 7

Рівновага в такій системі описується Константою кислотності KK сполученої пари Al3+ . H2O / AlOH2+.

Примітка. Для аквакатіону алюмінію тут дана спрощена формула; у дійсності гідратований катіон алюмінію відповідає сполуці аквакомплексу [Al(H2O)6]3+.

Серед розповсюджених аніонів Не є протолітами Cl, Br, I, NO3, Cl4, SO42, Cl3, Mn4 і деякі інші.
Серед гідратованих катіонів металів Не є протолітами Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Tl+ і деякі інші.

Якщо іон у розчині може виявляти властивості і кислоти і основи, тобто є Амфолітом, переважає той процес, для якого значення константи, що описує стан рівноваги (KK чи KO), вище.

Значення Констант кислотності для найбільш розповсюджених сполучених пар Кислота/Основа.

Протолітична рівновага при гідролізі солей може бути зміщене чи вправо вліво при зміні Температури, Розведенні (чи концентруванні) Розчину, а також під дією надлишкової Концентрації іонів, однойменних з тими, котрі виходять як Середовище протолізу.

Отже, гідроліз солей - це хімічна взаємодія іонів солі з іонами води, що приводить до утворення слабкого електроліту.

Якщо розглядати сіль як продукт нейтралізації основи кислотою, то можна розділити солі на чотири групи, для кожної з який гідроліз буде протікати по-своєму.

Сіль, утворена сильною основою і сильною кислотою (KBr, NaCl, NaNO3), гідролізу піддаватися не буде, тому що в цьому випадку слабкий електроліт не утвориться. Реакція середовища залишається нейтральної.

У солі, утвореної слабкою основою і сильною кислотою (FeCl2, NH4Cl, Al2(SO4)3, MgSO4) гідролізу піддається катіон:

FeCl2 + HOH Fe(OH)Cl + HCl
Fe2+ + 2Cl - + H+ + OH - FeOH+ + 2Cl- + Н+

У результаті гідролізу утвориться слабкий електроліт, іон H і інші іони. рН розчину 7 ( розчин здобуває кислу реакцію).

Сіль, утворена слабкою основою і слабкою кислотою (СН3СООNН4, (NН4)2З3, Al2S3), гідролізується і по катіоні, і по аніоні. У результаті утвориться малодисоціююча основа і кислота. рн розчинів таких солей залежить від відносної сили кислоти і основи. Мірою сили кислоти і основи є константа дисоціації відповідного реактиву.

Реакція середовища цих розчинів може бути нейтральною, слабокислою чи слаболужною:

Аl2S3 + 6HOH 2Аl(ВІН)3 + 3Н2S
2Al3+ + 3S2- + 6H+ + 6OH - 2Аl(ВІН)3 + 6Н+ + S2-
рН =7

Гідроліз багатокислотних солей і багатоосновних кислот проходить східчасто. Наприклад, гідроліз хлориду заліза (II) включає двох ступіней:

1-а ступінь FeCl2 + HOH Fe(OH)Cl + HCl
Fe2+ + 2Cl - + H+ + OH - Fe(OH)+ + 2Cl- + H+

2-а ступінь Fe(OH)Cl + HOH Fe(OH)2 + HCl
Fe(OH)+ + Cl - + H+ + OH - Fe(ВІН)2 + Н+ + Cl -

Гідроліз карбонату натрію включає двох ступіней:

1-а ступінь Nа2З3 + HOH NаНСО3 + NаОН
З32- + 2Na+ + H+ + OH - НСО3- + ВІН - + 2Na+

2-а ступінь NаНСО3 + Н2ПРО NаОН + Н2З3
НСО3- + Na+ + H+ + OH - Н2З3 + ВІН - + Na+

Гідроліз - процес оборотний. Підвищення концентрації іонів водню і гідроксид-іонов перешкоджає протіканню реакції до кінця. Паралельно з гідролізом проходить реакція нейтралізації, що коли утвориться слабку підставу (Мg(ВІН)2, Fe(ВІН)2) взаємодіє із сильною кислотою, а слабка кислота, що утвориться, ( СН3СООН, Н2З3 ) - з лугом.

Гідроліз протікає незворотньо, якщо в результаті реакції утвориться нерозчинна основа і (чи) летуча кислота:

Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2S