2.8. Гидролиз солей

2.8.1. Ионное произведение воды. Водородный показатель

Молекулы воды в незначительной степени диссоциируют:

Н₂0 <=>Н⁺ + ОН^-

При диссоциации абсолютно чистой воды концентрации ионов Н⁺ и ОН^- равны. Установлено, что при 298 К [Н⁺] = [ОН^-]= 10^-7 моль/ дм³.

Произведение [Н⁺]·[ОН^-] называется ионным произведением воды , которое численно равно 10^-14 (при 298 К ). При увеличении температуры значительно возрастает.

Для более удобной записи характеристики среды введено понятие водородного показателя рН, который равен десятичному логарифму концентрации водородных ионов, взятому с обратным знаком:

рН = -lg[H⁺].

Значения концентраций водородных ионов, гидроксид-ионов и рН в зависимости от реакции среды представлены в табл. 2.2:

Таблица 2.2

Значения концентраций водородных ионов, гидроксид-ионов

и рН в зависимости от реакции среды (при 298 К )

Среда	С(Н+), моль/ дм3	С(ОН-), моль/ дм3	рН
Кислая	>10-7	<10-7	<7
Нейтральная	10-7	10-7	7
Щелочная	<10-7	>10-7	>7

2.8.2. Понятие о гидролизе. Типы гидролиза солей

Гидролиз соли - это процесс химического взаимодействия ионов соли с водой, приводящий к образованию слабого электролита и сопровождающийся изменением рН среды.

Тип гидролиза зависит от природы основания и кислоты, образующих соль.

Гидролизу подвергаются соли, образованные:

сильным основанием и слабой кислотой;

слабым основанием и сильной кислотой;

слабым основанием и слабой кислотой.

Гидролиз всегда идет по иону слабого электролита, образующего соль.

ГИДРОЛИЗ ПО АНИОНУ идет, если соль образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты.

Например, соль CH₃COONa образована сильным основанием NaOH и одноосновной слабой кислотой СН₃СООН.

Гидролиз соли идет по аниону СН_эСОО^- Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:

СН_зСОО^- + НОН <=> СН_зСООН + ОН^-.

Ион Н⁺ воды связывается в слабый электролит СН₃СООН, ионы ОН^- накапливаются в растворе, создавая щелочную среду (рН>7). Молекулярное уравнение гидролиза соли:

CH₃COONa + Н₂О<=>СН_зСООН + NaOH.

Гидролиз солей слабых многоосновных кислот, например Na₂S0_3l протекает по стадиям:

1 стадия: SO₃^2-+HOH<=>HS0₃ ^- + ОН^-, - ионно-молекулярное уравнение

среда щелочная, рН>7

Na₂S0₃+Н₂0<=>NaHS0₃+NaOH - молекулярное уравнение;

2 стадия: HSO₃^- +H0H<=>H₂S0₃ +OH^- - ионно-молекулярное уравнение,

NaHS0₃+H₂O<=>H₂S0₃+NaOH - молекулярное уравнение.

Гидролиз соли идет тем сильнее, чем меньше константа диссоциации образующегося при гидролизе слабого электролита (см.табл.5).

ГИДРОЛИЗ ПО КАТИОНУ идет, если соль образована катионом слабого основания и анионом сильной кислоты.

Например, соль CuCl₂ образована слабым двухкислотным основанием Сu (0Н)₂ и сильной кислотой HCl. Гидролиз соли протекает по стадиям:

1 стадия: Сu²⁺+ НОН <=>СuОН⁺ + Н⁺ - ионно-молекулярное уравнение,

СuСl₂+ Н₂0 <=> СuОНСl + HCl - молекулярное уравнение ;

2 стадия: СuОН⁺ + НОН <=> Сu(ОН)₂ + Н⁺- ионно-молекулярное уравнение,

CuOHCl + H₂O<=>Cu(OH)₂ + HCl - молекулярное уравнение .

Ионы Н⁺ накапливаются в растворе, создавая кислую среду (рН<7).

ГИДРОЛИЗ ПО КАТИОНУ И АНИОНУ идет, если соль образована слабым основанием и слабой кислотой.

Например, соль цианид аммония NH₄CN образована слабым основанием NH₄OH и слабой кислотой HCN. Гидролиз идет по катиону NH₄⁺ и по аниону CN^- :

NH₄⁺+ CN^- + НОН<=>NH₄OH + HCN - ионно-молекулярное уравнение;

NH₄CN + Н₂0 <=> NH₄OH + HCN- молекулярное уравнение .

Среда в этом случае чаще всего близка к нейтральной, ее величина зависит от значений констант диссоциации образующихся при гидролизе слабых оснований и слабых кислот. Если константа диссоциации кислоты (Кк) больше константы диссоциации основания (Ко), то реакция раствора будет слабокислой (рН<7), если Кк<Ко, то реакция раствора будет слабощелочной (pH>7). В рассматриваемом примере К(NH₄OH)> К(HCN) (см.табл.5), поэтому pH>7.

При смешивании растворов солей, например Al(N0₃)₃ и K₂S, каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием слабого основания и слабой кислоты. Соль Al(N0₃)₃ гидролизуется по катиону:

Аl³⁺ + НОН <=>АlОН²⁺ + Н⁺,

Соль K₂S гидролизуется по аниону:

S^2-+ НОН <=> HS^- + ОН^-

В этом случае идет взаимное усиление гидролиза каждой из солей, так как ионы Н⁺ и ОН^- образуют молекулу слабого электролита Н₂0. Ионное равновесие каждой соли сдвигается вправо и идет до конца с образованием Аl(ОН)₃и H₂S.

Ионно-молекулярное уравнение

2Аl³⁺+3S^2- + 6Н₂0 <=> 2Al(OH)₃↓+ 3H₂S,

Молекулярное уравнение

2Al(N0₃)₃ + 3K₂S + 6H₂0 <=> 2Аl(ОН)₃↓ + 3H₂S + 6KNO₃.

Соли, образованные катионом сильного основания и анионом сильной кислоты, гидролизу не подвергаются, Растворы таких солей практически нейтральны (рН = 7), так как в них нет иона, который мог связать ионы Н⁺ и ОН^- воды.