Лекция 14. Гидролиз солей. Буферные растворы

Ключевые слова: гидролиз, гидролиз по катиону, гидролиз по аниону, гидролиз по катиону и аниону, константа гидролиза(Кг),степень гидролиза(h),рH растворов солей, буферные растворы, буферная емкость, расчет рH буферных смесей.

Гидролиз солей -это ионно-обменное взаимодействие соли с водой. Реакция протекает, если в продуктах образуется слабая кислота и/или слабое основание. Она основана на поляризующем действии ионов соли на молекулы воды, в результате которого нарушается равновесие диссоциации воды: Н₂О Н⁺ + ОН^-_.Гидролиз - это реакция обратная нейтрализации, и идёт, следовательно, с поглощением тепла, то есть гидролиз эндотермический процесс.

Соли, образованные сильными основаниями и сильными кислотами (NаСl, КNO₃, Rb₂SO₄), не содержат ионов, способных к взаимодействию с водой, поэтому гидролизу не подвергаются. Реакция среды в растворе таких солей нейтральная (рH=7).

Гидролиз по катионухарактеризует соли, образованные сильной кислотой и слабым основанием (NH₄Cl, ZnSO₄, Al(NO₃)₃). В результате катион соли связывает ионы ОН^- из воды. В растворе увеличивается концентрация ионов Н⁺ и реакция среды становится кислой (рH<7).Например:

NH₄⁺ + HOH NH₄OH + H⁺ (уравнение в краткой ионной форме)

NH₄Cl + HOH NH₄OH + HCl (полное молекулярное уравнение)

Количественно гидролиз характеризуется константой гидролиза (К_г) и степенью гидролиза (h). Константа гидролиза соли сильной кислоты и слабого основания рассчитывается по формуле

К_г = [К_в ∕ К_осн], где К_в – ионное произведение воды, К_осн – константа диссоциации слабого основания.

Расчет рН в растворе соли слабого основания и сильной кислоты осуществляют по формуле

рН = 7 + ½ lgK_осн - ½ lgС_соли, где С_соли – молярная концентрация соли.

Гидролиз по анионухарактеризует соли, образованные слабой кислотой и сильным основанием (NаF, Na₂CO₃, Rb₃PO₄). Анион соли связывает катион Н⁺ воды и в растворе накапливаются ионы ОН^-, среда щелочная (рH > 7).

F^- + H₂O H⁺ + OH^- (уравнение в краткой ионной форме)

NaF + HOH HF + NaOH (полное молекулярное уравнение)

Константа гидролиза соли сильного основания и слабой кислоты рассчитывается по формуле К_г=[К_в ∕ К_кисл], где К_кисл – константа диссоциации слабой кислоты.

Расчет рН в растворе соли сильного основания и слабой кислоты осуществляют по формуле рН = 7 - ½ lgK_кисл + ½ lgС_соли.

Гидролиз по катиону и аниону протекает в растворах солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием (NH₄CN, NH₄СH₃COO). Реакция среды в растворах таких солей близка к нейтральной. Может быть слабокислой или слабощелочной и определяется способностью к диссоциации продуктов гидролиза: слабой кислоты и слабого основания.

NH₄F + HOH NH₄OH + HF (полное молекулярное уравнение)

Константа гидролиза соли слабого однокислотного основания и слабой одноосновной кислоты:К_г = [К_в /(К_кисл∙К_осн)].

Расчет рН в растворе соли слабого основания и слабой кислоты:

рН=7 - ½ lgK_кисл + ½ lgК_осн.

Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой (Al₂S₃, Cr₂S₃, Al₂(СО₃)₃), могут подвергаться необратимому разложению водой, если в продуктах образуются осадки или выделяется газ. Водные растворы таких солей не существуют. Например: Al₂S₃ + 6 HOH 2 Al(ОН)₃ + 3H₂S↑

Степень гидролиза соли (h)- это отношение количества вещества соли, подвергшегося гидролизу, к общему количеству вещества соли. Константа гидролиза (К_г) и степень гидролиза (h) связаны соотношением

К_г=С_соли^.h²/(1-h), где С_соли- молярная концентрация соли в растворе.

Если h<<1, то К_г = С_соли^.h²; .

Степень гидролиза соли определяется следующими факторами:

1.Так как гидролиз - процесс эндотермический, то повышение температуры усиливает гидролиз.

2. Чем слабее кислота и/или основание, образующиеся при гидролизе, тем выше степень гидролиза их солей.

3. Чем меньше молярная концентрация соли, тем степень гидролиза выше, т.е. с разбавлением гидролиз усиливается.

4. По принципу Ле-Шателье, добавление продуктов гидролиза его подавляет.

Буферный раствор- это раствор, содержащий равновесную систему, способную поддерживать практически постоянное значение рН при разбавлении или при добавлении небольших количеств кислоты или щелочи. Буферные растворы обладают амфотерными свойствами, взаимодействуют с сильными кислотами и основаниями. Их характеризуют рабочей областью рH и буферной емкостью.

Контрольные вопросы:

1. Гидролиз: определения, основные понятия.

2. Типы гидролиза солей, примеры, реакции.

3. Константа гидролиза. Степень гидролиза.

4. Факторы, влияющие на степень гидролиза.

5. Расчет рН растворов солей.

6. Буферные растворы.

Список рекомендуемой литературы:

1. Глинка Н.Л. Общая химия: учеб. пособие для вузов / Н.Л. Глинка. - М.: КНОРУС, 2009. - С. 264 - 270.

2. Коровин Н.В. Общая химия: учебник для технических направл. и спец. вузов - 7-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2006. - С. 234 – 238.

О.Б. Чалова