Гидролиз солей. Различные случаи гидролиза. Степень и константа гидролиза.

Гидролиз соли – это обменное взаимодействие ионов соли с молекулами воды, приводящее к увеличению кислотности или щелочности раствора и образованию слабодиссоциируемых соединений.

Различают четыре случая взаимодействия соли и воды.

1. Соли, образуемые сильной кислотой и слабым основанием.

Соли этого типа при растворении в воде образуют кислый раствор. Примером может служить хлорид аммония NH₄Cl. Уравнение реакции гидролиза данной соли имеет вид

NH₄Cl + H₂O NH₄OH + HCl .

В ионной форме уравнение реакции гидролиза имеет вид

NH₄⁺ + H₂O NH₄OH + H⁺.

Вследствие связывания ионов ОН^- ионами аммония в слабодиссоциирующие молекулы NH₄OH, в растворе появляется избыток водородных ионов и раствор становится кислым.

2. Соль образована слабой кислотой и сильным основанием.

Соли этого типа при растворении в воде образуют щелочной раствор. При гидролизе соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием, образуется слабая кислота и избыток ионов гидроксила ОН^-. Примером может служить гидролиз цианида калия, уравнение реакции имеет вид

KCN + H₂O HCN + KOH

или в ионной форме

CN^- + H₂O HCN + OH^-.

3. Соли, образуемые слабыми кислотами и слабыми основаниями. Данные соли почти полностью гидролизуются. Реакция гидролиза таких солей практически необратима. В качестве примера возьмем ацетат аммония CH₃COONH₄. Уравнение реакции гидролиза данной соли имеет вид

CH₃COONH₄ + H₂O CH₃COOH + NH₄OH

или в ионной форме

CH₃COO^- + HN₄⁺ + H₂O CH₃COOH + NH₄OH.

При растворении в воде ион аммония реагирует как кислота, а ацетат-ион как основание. Поэтому водный раствор данной соли может быть слабокислым, слабощелочным или нейтральным в зависимости от концентрации ионов Н⁺, ОН^-, образуемых в результате реакции катионов и анионов соли с водой. Это зависит от соотношения между константами диссоциации катиона и аниона.

4. Соль образована сильным основанием и сильной кислотой. К этой группе относятся такие соли как KCl, NaCl, NaNO₃. Подобные соли гидролизу не подвергаются и растворы их остаются нейтральными. Например,

NaCl + H₂O NaOH + HCl.

Таким образом, можно утверждать, что в рассмотренных случаях гидролизу подвергаются не всё количество, находящейся в растворе соли, а только часть её. При гидролизе устанавливается равновесием между солью и образующими её кислотой и основанием. Доля вещества, подвергающаяся гидролизу, называется степенью гидролиза. Степень гидролиза зависит от константы равновесия, температуры и концентрации соли.

Рассмотрим общее уравнение гидролиза:

MA + H₂O HA+MOH (14),

где НА – кислота, МОН – основание, МА – соль.

Этому равновесию соответствует константа

(15).

Так как [Н₂О]=const, то можно ввести другую константу, равную К_С ∙[H₂O]. Если её обозначить через K_Г, то

K_Г = К_С ∙[H₂O].

Из выражения (15) следует, что

(16).

Она называется константой гидролиза соли, K_Г характеризует способность соли подвергаться гидролизу. Чем больше K_Г , тем в большей степени протекает гидролиз.

Можно показать, что для случая соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием

(17).

Из данного выражения можно сделать следующий вывод:

константа гидролиза K_Г тем больше, чем меньше константа кислотности кислоты K_К, то есть, чем слабее кислота, тем в большей степени подвергается гидролизу ее соли.

Для соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой

(18),

где K_О – константа основности основания.

Из данного выражения можно сделать вывод:

чем слабее основание, тем в большей степени подвергается гидролизу, образованные им соли.

Для солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием:

(19),

где К_К, К_О – константы гидролиза кислоты и основания.

Рассмотрим гидролиз солей образованных слабой многоосновной кислотой или слабым основанием многоосновного металла. Гидролиз таких солей происходит ступенчато.

Например, гидролиз карбоната натрия

1 ступень гидролиза:

Образовавшаяся кислая соль подвергается дальше гидролизу (2 ступень гидролиза).

Константа гидролиза по первой ступени связана со второй константой диссоциации кислоты, а константа гидролиза по 2-й ступени – с первой константой диссоциации кислоты:

.

Так как > , то > .

Из-за этого гидролиз по первой ступени всегда протекает в большей степени, чем по второй.

Гидролиз солей, образованных слабым основанием многовалентного металла, рассмотрим на примере гидролиза хлорида меди (II). Уравнение гидролиза данной соли имеет вид

1-я ступень

2-я ступень (протекает в очень малой степени).

Как видно из (19), особенно глубоко протекает гидролиз солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием. Реакция растворов солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием, зависит от состояния констант протолиза кислоты и основания. Если > , то раствор будет иметь слабокислую реакцию, если > , то раствор будет иметь слабощелочную реакцию.