Azotatul de potasiu este hidrolizat de Hidroliza sării

Conform teoriei disocierii electrolitice într-o soluție apoasă, particulele de dizolvat interacționează cu moleculele de apă. Această interacțiune poate duce la o reacție de hidroliză.

Hidroliză este o reacție de schimb de descompunere a unei substanțe cu apă.

Diverse substanțe suferă hidroliză: anorganice - săruri, carburi și hidruri ale metalelor, halogenuri nemetalice; organic - haloalcani, esteri și grăsimi, carbohidrați, proteine, polinucleotide.

Soluțiile apoase de săruri au valori diferite ale pH-ului și diferite tipuri de medii - acide (pH< 7), щелоч­ную (рН >7), neutru (рН = 7). Acest lucru se datorează faptului că sărurile din soluțiile apoase pot suferi hidroliză.

Esența hidrolizei se reduce la schimbul de interacțiune chimică a cationilor de sare sau a anionilor cu moleculele de apă. Ca rezultat al acestei interacțiuni, se formează un compus cu disociere scăzută (electrolit slab). Și într-o soluție apoasă de sare, apare un exces de ioni liberi de H + sau OH, iar soluția de sare devine acidă sau, respectiv, alcalină.

Clasificarea sării

Orice sare poate fi considerată ca fiind produsul interacțiunii unei baze cu un acid. De exemplu, sarea KClO este formată din baza tare KOH și acidul slab HClO.

În funcție de puterea bazei și a acidului, se poate distinge patru tipuri de săruri.

Luați în considerare comportamentul sărurilor de diferite tipuri în soluție.

1. S-au format săruri bază puternicăȘi acid slab.

De exemplu, sarea de cianura de potasiu KCN este formata din baza tare KOH si acidul slab HCN:

Două procese au loc într-o soluție apoasă de sare:

2) disocierea completă a sării (electrolit puternic):

Ionii H + și CN formați în timpul acestor procese interacționează între ei, legându-se de moleculele unui electrolit slab - acidul cianhidric HCN, în timp ce hidroxidul - ionul OH - rămâne în soluție, provocând astfel mediul său alcalin. Hidroliza are loc la anionul CN - .

Scriem ecuația ionică completă a procesului în curs (hidroliză):

Acest proces este reversibil, iar echilibrul chimic este deplasat spre stânga (spre formarea substanțelor inițiale), deoarece apa este un electrolit mult mai slab decât acidul cianhidric HCN:

Ecuația arată că:

1) există ioni de hidroxid liber OH - în soluție, iar concentrația lor este mai mare decât în apă curată, deci soluția de sare KCN are un mediu alcalin (pH > 7);

2) Ionii CN participă la reacția cu apa, caz în care ei spun că are loc hidroliza anionică. Alte exemple de anioni acizi slabi care reacționează cu apa sunt:

HCOOH formic - anion HCOO -;

CH3COOH acetic - anion CH3COO -;

HNO 2 azotat - anion NO 2 -;

Hidrogen sulfurat H2S - anion S2-;

Cărbune H2C03 - CO32- anion;

Anion H2S03-SO32- sulfuros.

Luați în considerare hidroliza carbonatului de sodiu Na 2 CO 3:

Sarea este hidrolizată de anionul CO 3 2-.

Produșii hidrolizei sunt sarea acidă NaHCO3 și hidroxidul de sodiu NaOH.

Mediul unei soluții apoase de carbonat de sodiu este alcalin (pH> 7), deoarece concentrația de ioni OH - crește în soluție. Sarea acidă NaHC03 poate suferi, de asemenea, hidroliză, care are loc într-o măsură foarte mică și poate fi neglijată.

Pentru a rezuma ceea ce ați învățat despre hidroliza anionică:

1) în funcție de anionul sării, de regulă, acestea sunt hidrolizate reversibil;

2) echilibrul chimic în astfel de reacții este puternic deplasat spre stânga;

3) reacția mediului în soluții de săruri similare este alcalină (pH > 7);

4) în timpul hidrolizei sărurilor formate din acizi polibazici slabi se obțin săruri acide.

2. S-au format săruri acid puternicȘi bază slabă.

Luați în considerare hidroliza clorurii de amoniu NH 4 Cl.

Două procese au loc într-o soluție apoasă de sare:

1) o ușoară disociere reversibilă a moleculelor de apă (un electrolit amfoter foarte slab), care poate fi scrisă într-un mod simplificat folosind ecuația:

2) disocierea completă a sării (electrolit puternic):

Ionii OH - și NH 4 rezultați interacționează unul cu celălalt pentru a obține NH 3 H 2 O (electrolit slab), în timp ce ionii H + rămân în soluție, provocând astfel mediul său acid.

Ecuația completă a hidrolizei ionice:

Procesul este reversibil, echilibrul chimic este deplasat spre formarea substanțelor inițiale, deoarece apa H 2 O este un electrolit mult mai slab decât hidratul de amoniac NH 3 H 2 O.

Ecuația abreviată a hidrolizei ionice:

Ecuația arată că:

1) în soluție există ioni de hidrogen liberi H +, iar concentrația lor este mai mare decât în ​​apa pură, astfel încât soluția de sare are un mediu acid (pH< 7);

2) cationii de amoniu NH + participă la reacția cu apa; în acest caz, spunem că există hidroliză la cation.

La reacția cu apa pot participa și cationi multiîncărcați: M 2+ încărcat dublu (de exemplu, Ni 2 +, Cu 2 +, Zn 2+ ...), pe lângă cationii metalelor alcalino-pământoase, M 3 + încărcat triplu ( de exemplu, Fe3+, Al3+, Cr3+…).

Luați în considerare hidroliza azotatului de nichel Ni(NO 3) 2 , hidroliza sării de către cation:

Sarea este hidrolizată la cationul Ni 2+.

Ecuația completă a hidrolizei ionice:

Ecuație ionică prescurtată:

Produse de hidroliză - sare bazică NiOHNO 3 și Acid azotic HNO3.

Mediul unei soluții apoase de azotat de nichel este acid (pH< 7), потому что в растворе увеличивается концентрация ионов Н + .

Hidroliza sării de NiOHNO 3 are loc într-un grad mult mai mic și poate fi neglijată. Prin urmare:

1) conform cationului, sărurile, de regulă, sunt hidrolizate reversibil;

2) echilibrul chimic al reacțiilor este puternic deplasat spre stânga;

3) reacția mediului în soluții de astfel de săruri este acidă (pH< 7);

4) în timpul hidrolizei sărurilor formate din baze poliacide slabe se obțin săruri bazice.

3. S-au format săruri bază slabăȘi acid slab.

Astfel de săruri suferă hidroliză atât la cation, cât și la anion.

Un cation de bază slabă leagă ionii OH din moleculele de apă, formând o bază slabă; un anion acid slab leagă ionii H+ din moleculele de apă, formând un acid slab. Reacția soluțiilor acestor săruri poate fi neutră, ușor acidă sau ușor alcalină. Depinde de constantele de disociere a doi electroliți slabi - acizi și baze, care se formează ca urmare a hidrolizei.

De exemplu, luați în considerare hidroliza a două săruri: acetat de amoniu NH 4 CH 3 COO și formiat de amoniu NH 4 HCCO:

În soluțiile apoase ale acestor săruri, cationii bazei slabe NH + interacționează cu ionii de hidroxid OH - (amintim că apa disociază H 2 O \u003d H + + OH -) și anionii acizilor slabi CH 3 COO - și HCOO - interacționează cu cationi H + cu formarea de molecule de acizi slabi - CH 3 COOH acetic si HCOOH formic.

Să scriem ecuațiile ionice ale hidrolizei:

În aceste cazuri, hidroliza este de asemenea reversibilă, dar echilibrul este deplasat spre formarea produselor de hidroliză - doi electroliți slabi.

În primul caz, mediul de soluție este neutru (pH = 7), întrucât K d (CH 3 COOH) = K d (NH 3 H 2 O) = 1,8 10 -5. În al doilea caz, mediul de soluție va fi ușor acid (pH< 7), т. к. K д (HCOOH) = 2,1 10 -4 и K д (NH 3 H 2 O) < K д HCOOH), где K д - константа диссоциации.

Hidroliza majorității sărurilor este un proces reversibil. Într-o stare de echilibru chimic, doar o parte din sare este hidrolizată. Cu toate acestea, unele săruri sunt complet descompuse de apă, adică hidroliza lor este un proces ireversibil.

Sulfura de aluminiu Al 2 S 3 din apă suferă hidroliză ireversibilă, deoarece ionii H + care apar în timpul hidrolizei de către cation sunt legați de ionii OH formați în timpul hidrolizei de către anion. Aceasta îmbunătățește hidroliza și duce la formarea de hidroxid de aluminiu insolubil și hidrogen sulfurat gazos:

Prin urmare, sulfura de aluminiu Al2S3 nu poate fi obținută printr-o reacție de schimb între soluții apoase a două săruri, de exemplu, clorură de aluminiu AlCl3 și sulfură de sodiu Na2S.

Ca rezultat al hidrolizei atât pentru cation, cât și pentru anion:

1) dacă sărurile sunt hidrolizate atât de cation cât și de anion în mod reversibil, atunci echilibrul chimic în reacțiile de hidroliză este deplasat spre dreapta; reacția mediului în acest caz este fie neutră, fie ușor acidă, fie ușor alcalină, care depinde de raportul dintre constantele de disociere ale bazei și acidului rezultat;

2) sărurile pot fi hidrolizate atât de cation cât și de anion ireversibil dacă cel puțin unul dintre produșii de hidroliză părăsește sfera de reacție.

4. S-au format săruri bază puternicăȘi acid puternic, nu suferă hidroliză .

Luați în considerare „comportamentul” într-o soluție de clorură de potasiu KCl.

Sarea într-o soluție apoasă se disociază în ioni (KCl \u003d K + + Cl -), dar atunci când interacționează cu apa, nu se poate forma un electrolit slab. Mediul de soluție este neutru (pH = 7), deoarece concentrațiile ionilor de H + și OH din soluție sunt egale, ca și în apa pură.

Alte exemple de astfel de săruri pot fi halogenuri de metale alcaline, nitraţi, percloraţi, sulfaţi, cromaţi şi dicromaţi, halogenuri de metale alcalino-pământoase (altele decât fluorurile), nitraţi şi percloraţi.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că reacția de hidroliză reversibilă este completăse supune principiului lui Le Chatelier . Prin urmare, hidroliza sării poatespori (și chiar să o facă ireversibilă) în următoarele moduri:

1) adăugați apă (reduceți concentrația);

2) încălziți soluția, crescând astfel disocierea endotermă a apei:

Aceasta înseamnă că crește cantitatea de H + și OH -, care sunt necesare pentru implementarea hidrolizei sării;

3) se leagă unul dintre produșii de hidroliză într-un compus puțin solubil sau se îndepărtează unul dintre produși în faza gazoasă; de exemplu, hidroliza cianurii de amoniu NH4CN va fi mult îmbunătățită prin descompunerea hidratului de amoniac pentru a forma amoniac NH3 și apă H2O:

Hidroliza poatesuprima (reduceți semnificativ cantitatea de sare supusă hidrolizei), procedând după cum urmează:

1) crește concentrația de substanță dizolvată;

2) se răcește soluția (pentru a slăbi hidroliza, soluțiile sărate trebuie păstrate concentrate și la temperaturi scăzute);

3) introduceți în soluție unul dintre produșii de hidroliză; de exemplu, acidificați soluția dacă mediul ei este acid ca urmare a hidrolizei sau alcalinizați dacă este alcalină.

Semnificația hidrolizei

Hidroliza sărurilor are atât practice cât și semnificație biologică.

Din cele mai vechi timpuri, cenușa a fost folosită ca detergent. Cenușa conține carbonat de potasiu K 2 CO 3, care hidrolizează anionul în apă, soluția apoasă devine săpunoasă datorită ionilor OH - formați în timpul hidrolizei.

În prezent, folosim în viața de zi cu zi săpun, praf de spălat și alți detergenți. Componenta principală a săpunului este sărurile de sodiu și potasiu ale acizilor carboxilici grași superiori: stearații, palmitații, care sunt hidrolizați.

Hidroliza stearatului de sodiu C 17 H 35 COONa este exprimată prin următoarea ecuație ionică:

adică soluția are un mediu ușor alcalin.

Sărurile care creează mediul alcalin necesar al soluției sunt conținute în revelatorul fotografic. Acestea sunt carbonatul de sodiu Na 2 CO 3, carbonatul de potasiu K 2 CO 3, borax Na 2 B 4 O 7 și alte săruri care se hidrolizează de-a lungul anionului.

Dacă aciditatea solului este insuficientă, plantele dezvoltă o boală - cloroza. Semnele sale sunt îngălbenirea sau albirea frunzelor, întârziere în creștere și dezvoltare. Dacă pH> 7,5, atunci i se aplică îngrășământ cu sulfat de amoniu (NH 4) 2 SO 4, care contribuie la creșterea acidității datorită hidrolizei prin trecerea cationului în sol:

Rolul biologic al hidrolizei unor săruri care alcătuiesc corpul nostru este de neprețuit.

De exemplu, compoziția sângelui include săruri de bicarbonat și hidrogenofosfat de sodiu. Rolul lor este de a menține o anumită reacție a mediului.

Acest lucru se întâmplă din cauza unei schimbări în echilibrul proceselor de hidroliză:

Dacă există un exces de ioni de H + în sânge, aceștia se leagă de ionii OH - hidroxid, iar echilibrul se deplasează spre dreapta. Cu un exces de ioni de hidroxid de OH, echilibrul se deplasează spre stânga. Din acest motiv, aciditatea sângelui persoana sanatoasa fluctuează ușor.

Sau de exemplu: saliva umană conține ioni de HPO 4 -. Datorită acestora, în cavitatea bucală se menține un anumit mediu (pH = 7-7,5).

Material de referință pentru promovarea testului:

Masa lui Mendeleev

Tabel de solubilitate

Și arată reacții diferite medii - acide, alcaline, neutre.

De exemplu, o soluție apoasă de clorură de aluminiu AlCl 3 are un mediu acid (pH< 7), раствор карбоната калия K 2 СО 3 - щелочную среду (pН >7), soluții de clorură de sodiu NaCl și nitrit de plumb Pb (NO 2) 2 - un mediu neutru (pH = 7). Aceste săruri nu conțin ioni de hidrogen H + sau ioni de hidroxid OH - , care determină mediul soluției. Cum se pot explica diferitele medii ale soluțiilor apoase de săruri? Acest lucru se datorează faptului că în soluțiile apoase, sărurile suferă hidroliză.

Cuvântul „hidroliză” înseamnă descompunere prin apă („hidro” – apă, „liză” – descompunere).

Hidroliza este una dintre cele mai importante proprietăți chimice.

Hidroliza sării Se numește interacțiunea ionilor de sare cu apa, în urma căreia se formează electroliți slabi.

Esența hidrolizei se reduce la interacțiunea chimică a cationilor de sare sau a anionilor cu ionii de hidroxid OH - sau ionii de hidrogen H + din moleculele de apă. Ca rezultat al acestei interacțiuni, se formează un compus cu disociere scăzută (electrolit slab). Echilibrul chimic al procesului de disociere a apei se deplasează spre dreapta.

Prin urmare, într-o soluție apoasă de sare apare un exces de ioni liberi de H + sau OH, iar soluția de sare prezintă un mediu acid sau alcalin.

Hidroliza este un proces reversibil pentru majoritatea sărurilor. La echilibru, doar o mică parte a ionilor de sare este hidrolizată.

Orice sare poate fi reprezentată ca un produs al interacțiunii cu. De exemplu, sarea NaClO este formată din acidul slab HClO și baza tare NaOH.

În funcție de puterea acidului original și a bazei originale, sărurile pot fi împărțite în 4 tipuri:

Sărurile de tipul I, II, III sunt supuse hidrolizei, sărurile de tip IV nu sunt supuse hidrolizei

Luați în considerare exemple de hidroliză tipuri variate săruri.

eu. Sărurile formate dintr-o bază tare și un acid slab sunt supuse hidrolizei la anion. Aceste săruri sunt formate dintr-un cation de bază puternic și un anion acid slab, care leagă cationul de hidrogen H + moleculele de apă, formând un electrolit slab (acid).

Exemplu: Să compunem ecuațiile moleculare și ionice pentru hidroliza nitritului de potasiu KNO 2 .

Sarea KNO2 este formată dintr-un acid monobazic slab HNO2 și o bază tare KOH, care pot fi reprezentate schematic după cum urmează:

Să scriem ecuația pentru hidroliza sării KNO 2:

Care este mecanismul hidrolizei acestei săruri?

Deoarece ionii H + se combină în molecule ale unui electrolit slab HNO 2 , concentrația lor scade și echilibrul procesului de disociere a apei conform principiului Le Chatelier se deplasează spre dreapta. Concentrația ionilor de hidroxid liber OH - crește în soluție. Prin urmare, soluția de sare KNO 2 are o reacție alcalină (pH > 7).

Concluzie: Sărurile formate dintr-o bază tare și un acid slab, atunci când sunt dizolvate în apă, prezintă o reacție alcalină a mediului, pH> 7.

II. Sărurile formate dintr-o bază slabă și un acid puternic se hidrolizează la cation. Aceste săruri sunt formate dintr-un cation al unei baze slabe și un anion al unui acid puternic. Cationul de sare leagă ionul hidroxid OH - apă, formând un electrolit (bază) slab.

Exemplu: Să compunem ecuațiile moleculare și ionice pentru hidroliza iodurii de amoniu NH 4 I.

Sarea NH4I este formată dintr-o bază monoacid slabă NH4OH și un acid puternic HI:

Când sarea NH 4 I este dizolvată în apă, cationii de amoniu NH 4 + se leagă de ionii hidroxid OH - apă, formând un electrolit slab -. În soluție apare un exces de ioni de hidrogen H +. Soluție salină mediu NH 4 I - acid, pH<7.

Concluzie: Sărurile formate dintr-un acid tare și o bază slabă prezintă o reacție acidă în timpul hidrolizei, pH< 7.

III. Sărurile formate dintr-o bază slabă și un acid slab sunt hidrolizate atât la cation, cât și la anion. Aceste săruri sunt formate dintr-un cation de bază slab, care leagă ionii OH dintr-o moleculă de apă și formează o bază slabă și un anion acid slab, care leagă ionii H + dintr-o moleculă de apă și formează un acid slab. Reacția soluțiilor acestor săruri poate fi neutră, ușor acidă sau ușor alcalină. Depinde de constantele de disociere ale acidului slab și ale bazei slabe, care se formează ca urmare a hidrolizei.

Exemplul 1: Să facem ecuațiile de hidroliză a acetatului de amoniu CH 3 COONH 4 . Această sare este formată dintr-un acid acetic slab CH3COOH și o bază slabă NH4OH:

Reacția unei soluții de sare CH 3 COONH 4 este neutră (pH = 7), deoarece K d (CH 3 COOH) \u003d K d (NH 4 OH).

Exemplul 2: Să compunem ecuațiile pentru hidroliza cianurii de amoniu NH 4 CN. Această sare este formată din acidul slab HCN și baza slabă NH4OH:

Reacția soluției de sare de NH 4 CN este ușor alcalină (pH> 7), deoarece K d (NH 4 OH)> K d (HCN).

După cum sa menționat deja, hidroliza este un proces reversibil pentru majoritatea sărurilor. La echilibru, doar o mică parte din sare este hidrolizată. Cu toate acestea, unele săruri sunt complet descompuse de apă, adică hidroliza este ireversibilă pentru ele.

Hidroliza ireversibilă (completă). sunt expuse săruri care sunt formate dintr-o bază slabă insolubilă sau volatilă și un acid slab volatil sau insolubil. Astfel de săruri nu pot exista în soluții apoase. Acestea includ, de exemplu:

Exemplu: Să facem o ecuație pentru hidroliza sulfurei de aluminiu Al 2 S 3:

Al 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 ↓ + 3H 2 S

Hidroliza sulfurei de aluminiu duce aproape complet la formarea hidroxidului de aluminiu Al (OH) 3 și hidrogen sulfurat H 2 S.

Prin urmare, ca urmare a reacțiilor de schimb între soluțiile apoase ale unor săruri, nu se formează întotdeauna două săruri noi. Una dintre aceste săruri poate suferi hidroliză ireversibilă pentru a forma baza insolubilă corespunzătoare și acidul volatil slab (insolubil). De exemplu:

Fe 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2Fe (OH) 3 ↓ + 3H 2 S

Însumând aceste ecuații, obținem:

sau sub formă ionică:

3S 2- + 2Fe 3+ + 6H 2 O \u003d 2Fe (OH) 3 ↓ + 3H 2 S

IV. Sărurile formate din acizi și baze tari nu se hidrolizează. deoarece cationii și anionii acestor săruri nu se leagă cu ionii de apă H + sau OH -, adică nu formează cu ei molecule electrolitice slabe. Echilibrul de disociere a apei nu se schimbă. Mediul soluțiilor acestor săruri este neutru (pH = 7,0), deoarece concentrațiile ionilor de H + și OH din soluțiile lor sunt egale, ca și în apa pură.

Concluzie: Sărurile formate dintr-un acid tare și o bază tare nu suferă hidroliză atunci când sunt dizolvate în apă și prezintă o reacție neutră a mediului (pH = 7,0).

Hidroliza în etape

Hidroliza sărurilor poate avea loc în etape. Să luăm în considerare cazurile de hidroliză în trepte.

Dacă sarea este formată dintr-un acid polibazic slab și o bază tare, numărul de etape de hidroliză depinde de bazicitatea acidului slab. Într-o soluție apoasă de astfel de săruri, în primele etape ale hidrolizei se formează o sare acidă în loc de acid și o bază tare. Sărurile de Na2S03, Rb2C03, K2Si03, Li3P04 etc. sunt hidrolizate treptat.

Exemplu: Să compunem ecuațiile moleculare și ionice pentru hidroliza carbonatului de potasiu K 2 CO 3 .

Hidroliza sării K 2 CO 3 are loc de-a lungul anionului, deoarece sarea de carbonat de potasiu este formată dintr-un acid slab H 2 CO 3 și o bază tare KOH:

Deoarece H2CO3 este un acid dibazic, hidroliza K2CO3 are loc în două etape.

Primul stagiu:

Produșii primei etape de hidroliză a K 2 CO 3 sunt sarea acidă KHCO 3 și hidroxidul de potasiu KOH.

A doua etapă (hidroliza sării acide, care s-a format ca urmare a primei etape):

Produșii din a doua etapă de hidroliză a K 2 CO 3 sunt hidroxidul de potasiu și acidul carbonic slab H 2 CO 3 . Hidroliza în a doua etapă are loc într-o măsură mult mai mică decât în ​​prima etapă.

Mediul soluției de sare K 2 CO 3 este alcalin (pH> 7), deoarece concentrația ionilor de OH crește în soluție.

Dacă sarea este formată dintr-o bază poliacidă slabă și un acid puternic, atunci numărul de etape de hidroliză depinde de aciditatea bazei slabe. În soluțiile apoase de astfel de săruri, în primele etape, se formează o sare bazică în locul unei baze și unui acid puternic. Sărurile de MgS04, CoI2, Al2(S04)3, ZnBr2 etc. sunt hidrolizate treptat.

Exemplu: Să compunem ecuațiile moleculare și ionice pentru hidroliza clorurii de nichel (II) NiCl2.

Hidroliza sării de NiCl 2 are loc prin cation, deoarece sarea este formată din baza slabă Ni(OH) 2 și acidul puternic HCl. Cationul Ni 2+ leagă ionii de hidroxid de apă OH. Ni(OH) 2 este o bază cu doi acizi, deci hidroliza are loc în două etape.

Primul stagiu:

Produșii primei etape de hidroliză a NiCl 2 sunt sarea bazică NiOHCI și acidul puternic HCl.

A doua etapă (hidroliza sării bazice, care s-a format ca urmare a primei etape de hidroliză):

Produșii din a doua etapă de hidroliză sunt hidroxidul de nichel(II) de bază slabă și acidul clorhidric puternic HCl. Cu toate acestea, gradul de hidroliză în a doua etapă este mult mai mic decât în ​​prima etapă.

Mediu de soluție NiCl 2 - acid, pH< 7, потому что в растворе увеличивается концентрация ионов Н + .

Nu numai, ci și alți compuși anorganici sunt supuși hidrolizei. Hidrolizați și carbohidrați, proteine ​​și alte substanțe, ale căror proprietăți sunt studiate în cursul chimiei organice. Prin urmare, poate fi dată o definiție mai generală a procesului de hidroliză:

Hidroliză- Aceasta este o reacție de descompunere metabolică a substanțelor de către apă.