post

Хидролиза и реакции между разтвори на електролити

Хидролиза е процесът на взаимодействие на йоните на солите в дисоциирано състояние с йоните на водата в разтвора. Той може да се разглежда като обратен на процеса неутрализация.

Неутрализацията от гледна точка на теорията на електролитната дисоциация е реакция между разтвори на електролити – киселина и основа, в резултат на която се получава сол и вода. И още по-кратко казано, взаимодействие между хидроксилните и водородните йони в разтвора.

Реакции между разтвори на електролити

За да се осъществи реакция между разтвори на електролити, необходимо условие е, като продукт да се образува поне един слаб електролит (утайка, газ или вода). Както вече споменахме по-горе, такъв вид реакция е неутрализацията. Тя може да се изрази чрез пълно йонно уравнение или с помощта на съкратено, което представя формирането на слабия електролит, който в случая е вода:

{H+ + Cl} + {Na+ + OH} → {Na+ + Cl} + H2O (пълно йонно уравнение)
H+ OH– → H2O (съкратено йонно уравнение)

Друг вид реакции между разтвори на електролити са тези, при които се получава неразтворима утайка при взаимодействието на йоните в разтвора.

{Ba2+ + 2Cl} + {2Na+ + SO42-} → BaSO4 ↓ + {2Na+ + 2Cl} (пълно йонно уравнение)
Ba2+ + SO42- → BaSO4 ↓ (съкратено йонно уравнение)

Третият вид реакции между разтвори на електролити е когато се формира неразтворим газ.

{2H+ + 2Cl} + {2Na+ + S2-} → {2Na+ + 2Cl} + H2S ↑ (пълно йонно уравнение)
2H+ S2- → H2S ↑ (съкратено йонно уравнение)

Обикновено всички реакции между разтвори на електролити протичат мигновено. Йоните, които не са част от новополучения продукт на слаб електролит, остават дисоциирани в разтвора. Ако при смесване на силни електролити не се получи вода, утайка или газ, реакция няма да протече, но между йоните в разтвора ще се установи равновесие.

таблица за разтворимост (реакции на електролити и хидролиза)

Таблица за разтворимост – в нея могат да бъдат проверени някои киселини, основи и соли дали са Разтворими, Малкоразтворими или Неразтворими във вода. С помощта на таблицата е възможно да се види може ли дадена реакция между електролити да протече, т.е. дали се образува неразтворимо или малкоразтворимо вещество при срещата на два различни йона

Хидролиза на соли

Обикновено би следвало да се очаква разтворите на соли да имат неутрален характер, но в действителност много от тях са кисели или основни. Това се дължи на процесът хидролиза, при който солта реагира с водата. Взаимодействието се осъществява между някои от дисоциираните солни йони и тези, които са резултат на водната дисоциация. Възниква въпросът кои соли могат да се хидролизират и кои не?

Тъй като при хидролиза очевидно се получава киселина или основа във водния разтвор на солта, а солите могат да се разглеждат като продукт на процеса на неутрализация, следва изводът, че солта трябва да е продукт на киселина и основа, от които поне едното вещество е слаб електролит, за да може неутрализационния процес да е обратим.

На базата на силата на изходните вещества могат да се разгледат 4 вида соли и тяхната хидролиза.

Соли продукт на силна киселина и силна основа

Солите получени в резултат неутрализацията на силна основа със силна киселина са отлични електролити. При тях йоните са напълно дисоциирани, но хидролиза не се наблюдава. Равновесието е изместено изцяло в посока на процеса неутрализация. Получените разтвори имат неутрално pH.

Пример за разтварянето на такава сол е натриевият хлорид (готварска сол), при което не се променя киселинността на средата. Тя може да се разглежда като продукт от неутрализацията на силната алкална натриева основа и силната минерална солна киселина.

Хидролиза на соли продукт на слаба киселина и силна основа

Солите получени в резултат неутрализацията на силна основа със слаба киселина се хидролизират, като разтворът придобива основен характер. Причината е, че киселинните аниони взаимодействат с водородните катиони на водата, от което количеството на хидроксилните аниони в разтвора остава по-голямо.

Класически пример за този тип хидролиза е разтварянето на натриев ацетат (CH3COONa). Той се дисоциира добре както повечето ацетатни соли. Но при срещата на ацетатните и водородните йони се наблюдава реакция между част от тях, тъй като разтварянето на слабата оцетна киселина е обратим равновесен процес. От друга страна натриевите катиони не взаимодействат с хидроксилните.

{CH3COO + Na+} + {H+ OH} → CH3COOH + {Na+ OH}

Свързването на част от ацетатните и водородните йони намалява съдържанието им в разтвора. Балансът се измества в полза на хидроксилните и респективно на по-високо pH, т.е. към основен характер. Хидролизата на многовалентните аниони протича на степени.

Хидролиза на соли продукт на силна киселина и слаба основа

Солите получени при неутрализацията на силна киселина и слаба основа се хидролизират, като разтворът придобива кисел характер. Причината е, че металните или амониевите катиони взаимодействат с хидроксилните аниони от водата, от което количеството на водородните катиони в разтвора остава по-голямо.

Пример за такава хидролиза е разтварянето на амониев хлорид (NH4Cl) във вода. Част от амониевите катиони при срещата си с хидроксилните се свързват обратимо и образуват слабата амониева основа. От друга страна хлорните и водородните йони не взаимодействат помежду си.

{NH4 + Cl} + {H+ OH} → {H+ Cl} + NH4OH

Свързването на част от амониевите катиони с хидроксилните аниони намалява съдържанието им в разтвора. Балансът се измества в полза на водородните и респективно на по-ниско pH, т.е. към киселинен характер. Хидролизата на многовалентните катиони протича на етапи.

Хидролиза на соли продукт на слаба киселина и слаба основа

При хидролиза на соли, продукт на слаба киселина и слаба основа, двата вида дисоциирани йони взаимодействат с тези на водата, но в различна степен. В зависимост от относителната сила на изходната киселина и основа се определя и киселинността на получения разтвор. Ако степентта им на дисоциация е еднаква, разтворът остава неутрален.

Например след хидролиза в разтвор на динатриев карбонат, pH нараства и той става слабо основен.

{2NH4+ + CO32-} +  {2H+ 2OH} → H2CO3 + 2NH4OH

Друг пример за хидролиза, но получаване на неутрален разтвор е разтварянето на амониев ацетат (CH3COONH4).

Количествени характеристики на хидролизата

Процесите на хидролиза количествено могат да се характеризират с помощта на две величини – степента на хидролиза (αx) и хидролизната константа (Kx).

Под степен на хидролиза се разбира броят хидролизирани молекули в разтвора отнесени към общия брой молекули на солта в него. Обикновено степента на хидролиза притежава малки стойности – в рамките на няколко процента. Когато обаче хидролизните продукти са малкоразтворими утайки или се разлагат, при което се образува газ като в горния пример с диамониевия карбонат и въглеродната киселина, тогава стойностите на αx нарастват значително.

Хидролизната константа се представя като отношението между йонното произведенние на водата (Kw) и дисоциационната константа на слабата киселина или основа, на която солта е продукт. В конкретните случаи изглежда така:

При сол получена от слаба киселина и силна основа, константата на хидролиза е равна на йонното произведение на водата отнесено към константата на киселинност (Ka) на слабата киселина.

K= Kw / Ka

При сол получена от силна киселина и слаба основа, константата на хидролиза е равна на йонното произведение на водата отнесено към константата на основност (Kb) на слабата основа.

K= Kw / Kb

При сол получена от слаба киселина и слаба основа, константата на хидролиза е равна на йонното произведение на водата отнесено към константата на киселинност на слабата киселина умножена по константата на основност на слабата основа.

Kx= Kw / Ka.Kb

Зависимости

Степента на хидролиза зависи от природата на дисоциираната сол и нейната концентрация, което може да се изрази чрез следната зависимост:

αx = Kx / cсолта

Процесът хидролиза е ендотермичен, т.е. протича с поглъщане на топлина и има отрицателен топлинен ефект. Оттук следва, че степента на хидролиза и хидролизната константа са зависими от температурата. Тъй като неутрализацията и хидролизата са процеси, които достигат до равновесно състояние, изместването на равновесието в системата може да се осъществи, като се изменят концентрациите на изходните вещества или крайните продукти. Влияние върху него могат да окажат и други вещества внесени в системата, които са източник на водородни или хидроксилни йони.

Сходни Публикации

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Leave the field below empty!