В свете теории диссоциации электролитов

 

Кислотой называется соединение, образующее при диссоциации в водном растворе из положительных ионов только ионы водорода Н⁺, например, серная кислота:

 

H₂SO₄ Û 2H⁺ + SO₄^2-.

 

Основанием называется соединение, образующее при диссоциации в водном растворе из отрицательных ионов только гидроксид-ионы ОН^-, например, гидроксид бария:

 

Ba(OH)₂ ÛBa²⁺+2OH^-.

 

В соответствии с этим определением к кислотам относятся, например, HBr или H₃PO₄, а к основаниям – КOH или Ca(OH)₂.

Солями называются соединения, образующие при диссоциации в водном растворе положительно заряженные ионы металлов и отрицательно заряженные ионы кислотных остатков, а иногда, кроме них, ионы водорода Н⁺ и гидроксид-ионы ОН^-, например:

 

Na₂CO₃ Û 2Na⁺ + CO₃^2-,

 

NaHCO₃ Û Na⁺ + HCO₃^- Û Na⁺ + H⁺ + CO₃^2-,

 

MgOHBr Û MgOH⁺ + Br^- Û Mg²⁺ + OH^-+Br^-.

 

В соответствии с данным определением соли делятся на средние (Na₂CO₃ – карбонат натрия), кислые (NaHCO₃ – гидрокарбонат натрия) и основные (MgOHBr – бромид гидроксомагния).

 

Гидролиз солей

 

Гидролиз солей это обменное взаимодействие ионов соли с молекулами воды, ведущее к образованию слабых электролитов и изменению рН среды.

Вода является очень слабым электролитом и характеризуется константой диссоциации К_д:

Н₂О Û Н⁺ + ОН^-;   К_д  = 1,8∙10^-16.

 

Так как К_д очень мала, то концентрацию недиссоциированных молекул [H₂O] в воде можно считать величиной постоянной, равной

 

[H₂O] = const = 1000 / 18,02 = 55,55 м/л,

 

где 1000 г соответствует 1 л H₂O, а 18,02 – молекулярная масса воды.

Отсюда

 

[H⁺] [OH^-] = 1,8∙10^-16 × 55,55 = 10^-14.

 

Значит, для воды произведение концентраций ионов [H⁺]×[OH^-] есть величина постоянная, называемая ионным произведением воды Кн₂о:

 

Кн₂о = [H⁺]×[OH^-] = 10^-14.

В чистой воде [H⁺] = [OH^-] =  = 10^-7.

Кислотность или щелочность растворов выражают как десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком, называемый водородным показателем и обозначаемый рН:

 

рН =-lg [H⁺].

 

В нейтральной среде рН = 7, в кислой среде рН < 7, в щелочной среде рН >7.

Случаи гидролиза

 

При гидролизе катионы солей присоединяют гидроксид ион OH^-, а анионы – ион водорода Н⁺ воды. В результате гидролиза образуются ионы, или молекулы, слабо диссоциирующие или плохо растворимые вещества. Гидролизу подвергаются лишь те соли, в состав которых входят или ионы слабых кислот, или ионы слабых оснований. Итак, гидролиз идет “по слабому звену”. Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием (NaCl, KNO₃ …), гидролизу не подвергаются, так как при их взаимодействии с водой не могут быть получены слабые электролиты. В системе Н₂О Û Н⁺ + ОН^- равновесие не нарушается, поэтому в растворах этих солей рН = 7.

Соли, образованные многокислотными основаниями или многоосновыми кислотами гидролизуются ступенчато, переходя в первой стадии в основные или кислые соли.

Различают три случая гидролиза:

1. Гидролиз соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием, идет по аниону:

а) анион однозарядный (KNO₂, CH₃COONa, Ca(ClO)₂, NaCN).

Например: KNO₂ Û K⁺ + NO₂^-.

Ионное уравнение гидролиза KNO₂:

 

NO₂^- + H⁺OH^- =HNO₂ + OH^-.

Молекулярное уравнение гидролиза:

 

KNO₂ + H₂O = HNO₂ + NaOH.

 

В результате гидролиза получается сильная кислота и сильное основание (щелочь) рН > 7;

б) анион многозарядный (Na₂CO_3,  Na₂S, K₃PO_4, Na₂SO₃).

Например:

Na₂CO₃ Û 2Na⁺ + CO₃^2-.

 

Ионное уравнение гидролиза Na₂CO₃:

 

CO₃^2- + H⁺OH^- = HCO₃^- + OH^-.

 

Молекулярное уравнение:

 

Na₂CO₃ + H₂O = NaHCO₃ + NaOH,             рН > 7.

 

В результате гидролиза получается кислая соль гидрокарбонат натрия NaHCO₃  и гидроксид NaОН.

Так как анион СО₃^2- 2-зарядный, то возможна вторая ступень гидролиза, в результате которой получается слабая кислота H₂CO₃  и NaOH:

 

HCO₃^- + H⁺OH = H₂CO₃ +OH^-,

 

NaHCO₃ + H₂O = Na₂CO₃ + NaOH.

 

2. Гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой идет по катиону:

а) катион однозарядный (NH₄Cl, NH₄Br).

Например:

NH₄Cl Û NH₄⁺ + Cl^-,

 

NH₄ + H⁺OH^-= NH₄OH + H⁺,

 

NH₄Cl + H₂O = NH₄OH + HCl.

 

В результате получается слабое основание и сильная кислота, рН < 7;

б) катион многозарядный (CuCl₂, ZnCl₂, Al(NO₃)_3, FeSO₄).

Например:

CuCl₂ Û Cu²⁺ + 2Cl^-.

 

Первая стадия:

 

Cu²⁺ + H⁺OH^- = CuOH⁺ + H⁺,

CuCl₂ + H₂O = CuOHCl + HCl.

 

Получается основная соль хлорид гидроксомеди (II) и сильная кислота HCl, рН < 7.

Вторая стадия:

 

CuOH⁺ + H⁺OH^- = Cu(OH)₂ + H⁺,

 

CuOHCl + H₂O = Cu(OH)₂ + HCl.

 

Получается слабое основание и сильная кислота.

Вторая и последующие стадии могут идти только при повышении температуры или сильном разбавлении раствора.

3. Гидролиз соли, образованной слабой кислотой и слабым основанием идет по аниону и катиону одновременно:

а) катион и анион – однозарядные (CH₃COONH₄, NH₄СN_, HCOONH₄).

Например:

 

CH₃COONH₄ Û CH₃COO^- + NH₄⁺,

 

NH₄⁺ + CH₃COO^- + H⁺OH^- = CH₃COOH + NH₄OH,

 

CH₃COONH₄ + H₂O = CH₃COOH + NH₄OH.

 

Получается слабая кислота и слабое основание, рН среды определяется более сильным электролитом;

б) катион однозарядный, анион многозарядный ((NH₄)₂S, (NH₄)₃PO₄).

Например:

(NH₄)₂S Û2 NH₄⁺ + S^2-,

 

NH₄⁺ +S^2- + H⁺OH^- = NH₄OH + HS^-,

 

(NH₄)₂S + H₂O Û NH₄OH + NH₄HS.

 

Гидролиз идет в одну стадию образуется слабое основание и кислая соль - гидросульфид аммония;

в) катион – многозарядный, анион – однозарядный Al(CH₃COO)₃, Cu(CH₃COO)₂.

Например:

Al(CH₃COO)₃ Û Al³⁺ + 3CH₃COO^-,

 

Al³⁺ + CH₃COO^- + H⁺OH^- = AlOH²⁺ + CH₃COOH,

 

Al(CH₃COO)₃ + H₂O Û AlOH(CH₃COO)₂ + CH₃COOH.

 

Получается слабая кислота и основная соль-ацетат гидроксоалюминия. Гидролиз идет в одну стадию;

г) Катион и анион – многозарядные (Al₂S_3, Fe₂S_3, Al₂(CO₃)₃).

Например:

Al₂S₃ Û 2Al³⁺ + 3S^2-,

 

2Al³⁺ + 3S^2- + 6H⁺OH^- = 2Al(OH)₃¯ + 3H₂S­,

 

Al₂S₃ + 6 H₂O = 2Al(OH)₃¯ + 3H₂S­.

 

В этом случае идет полный необратимый гидролиз, так как продукты удаляются из сферы реакции в виде осадков ¯ и газов ­.

При гидролизе солей, образованных слабым основанием и слабой кислотой, раствор может иметь либо нейтральную (если образуется кислота и основание одинаковые по силе), либо щелочную (если основание сильнее кислоты), либо кислую (если кислота сильнее основания) реакцию.

 

Вопросы для самоподготовки

 

Что такое раствор?

Дать определение способам выражения концентрации растворов - процентной, молярной, нормальной, титру.

Что такое электролиты? Электролитическая диссоциация? Ее причины.

Что значит сильный, слабый электролит? Как в записи отразить силу и слабость электролита?

Что такое степень и константа диссоциации?

Из каких ионов состоит вода? Что такое ионное произведение воды? рН раствора?

Правила написания ионных реакций и реакций гидролиза.

Что такое гидратация, растворение, диссоциация, гидролиз солей?

 

---

Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 320; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!