Гидролиз: уравнение молекулярное и ионное. Уравнение реакции гидролиза

Как правильно записать уравнение гидролиза солей? Данная тема часто вызывает затруднения у выпускников общеобразовательных школ, которые выбирают химию на ЕГЭ. Проанализируем основные виды гидролиза, рассмотрим правила составления молекулярных и ионных уравнений.

Определение

Гидролиз - это реакция между веществом и водой, сопровождающаяся соединением с ней компонентов исходного вещества. Данное определение свидетельствует о том, что данный процесс протекает не только у неорганических веществ, он характерен и для органических соединений.

Например, уравнение реакции гидролиза записывают для углеводов, сложных эфиров, белков, жиров.

Значение гидролиза

Все химические взаимодействия, которые наблюдаются в процессе гидролиза, применяются в различных производствах. К примеру, данный процесс используют для удаления из воды посторонних примесей грубодисперсного и коллоидного ряда. Для этих целей используют специальные осадки гидроксидов алюминия и железа, которые получают путем гидролиза сульфатов, хлоридов этих металлов.

Какое еще значение имеет гидролиз? Уравнение данного процесса свидетельствует о том, что данная реакция составляет основу пищеварительных процессов всех живых существ. Основная часть энергии, в которой нуждается организм, фокусируется как АТФ. Выделение энергии возможно благодаря процессу гидролиза, в котором принимает участие АТФ.

Особенности процесса

Молекулярное уравнение гидролиза солей записывается как обратимая реакция. В зависимости от того, каким основанием и кислотой образована неорганическая соль, выделяют различные варианты протекания данного процесса.

Вступают в такое взаимодействие соли, которые образованы:

• несильным гидроксидом и активной кислотой (и наоборот);
• летучей кислотой и активным основанием.

Нельзя записать ионное уравнение гидролиза для солей, которые образованы активной кислотой и основанием. Причина в том, что суть нейтрализации сводится к образованию воды из ионов.

Характеристика процесса

Как можно описать гидролиз? Уравнение данного процесса можно рассмотреть на примере соли, которая образована одновалентным металлом и одноосновной кислотой.

Если кислоту представить в виде НА, а основание – МОН, в таком случае соль, которую они образуют, имеет вид МА.

Как можно записать гидролиз? Уравнение пишется в молекулярном и ионном виде.

Для разбавленных растворов используется константа гидролиза, которая определяется как отношение количества молей соли, участвующих в гидролизе, к их общему числу. Ее величина зависит от того, какая кислота и основание образуют соль.

Гидролиз по аниону

Как записать молекулярное уравнение гидролиза? Если в составе соли есть активный гидроксид и летучая кислота, результатом взаимодействия будет щелочь и кислая соль.

В качестве типичного варианта можно представить процесс для карбоната натрия, в результате которого образуется щелочь и кислая соль.

Учитывая, что в растворе содержатся анионы гидроксильной группы, в растворе щелочная среда, протекает гидролиз по аниону.

Пример процесса

Как записать такой гидролиз? Уравнение процесса для сульфата железа (2) предполагает образование серной кислоты и гидросульфата железа (2).

В растворе кислая среда, создаваемая серной кислотой.

Полный гидролиз

Молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей, которые образованы неактивной кислотой и таким же основанием, предполагают получение соответствующих гидроксидов. Например, для сульфида алюминия, образованного амфотерным гидроксидом и летучей кислотой, продуктами реакции будет гидроксид алюминия и сероводород. Раствор имеет нейтральную среду.

Последовательность действий

Существует определенный алгоритм, следуя которому старшеклассники смогут безошибочно определить тип гидролиза, выявить реакцию среды, а также записать продукты протекающей реакции. Сначала необходимо определить тип процесса и записать процесс протекающей диссоциации соли.

Например, для сульфата меди (2) распад на ионы связан с образованием катиона меди а аниона сульфата.

Данная соль образуется слабым основанием и активной кислотой, поэтому происходит процесс по катиону (слабому иону).

Далее записывается молекулярное и ионное уравнение протекающего процесса.

Для определения реакции среды, необходимо составить ионный вид протекающего процесса.

Продуктами данной реакции являются: гидроксосульфат меди (2) и серная кислота, поэтому для раствора характерна кислая реакция среды.

Гидролиз имеет особое место среди различных обменных реакций. В случае солей, это процесс можно представить как обратимое взаимодействие ионов вещества с гидратной оболочкой. В зависимости от того, какова сила этого воздействия, процесс может протекать с различной интенсивностью.

Между катионами и гидратирующими их молекулами воды возникают донорно-акцепторные связи. В качестве донора будут выступать атомы кислорода, содержащиеся в воде, так как они обладают неподеленными электронными парами. Акцепторами будут являться катионы, которые обладают свободными атомными орбиталями. От величины заряда катиона зависит его поляризующее действие на воду.

Между анионами и диполями HOH образуется слабая водородная связь. При сильном воздействии анионов, возможен полный отрыв от молекулы протона, что приводит к образованию кислоты либо аниона вида НСО3‾. Гидролиз является обратимым и эндотермическим процессом.

Виды воздействия на соли молекул воды

Все анионы и катионы, имеющие незначительные заряды и существенные размеры, отличаются незначительным поляризующим действием на молекулы воды, поэтому практически нет реакции в водном растворе. В качестве примера таких катионов можно назвать гидроксильные соединения, которые являются щелочами.

Выделим металлы первой группы главной подгруппы таблицы Д. И. Менделеева. Анионами, отвечающими предъявленным требованиям, являются кислотные остатки сильных кислот. Соли, которые образованы активной кислотой и щелочью, не подвергаются процессу гидролиза. Для них можно записать процесс диссоциации в виде:

H₂O = H+ + OH‾

Растворы этих неорганических солей имеют нейтральную среду, поэтому в ходе гидролиза разрушения солей не наблюдается.

Для органических солей, образованных анионом слабой кислоты и катионом щелочи, наблюдается гидролиз по аниону. В качестве примера такой соли рассмотрим ацетат калия СН₃СООК.

Наблюдается связывание ацетат-ионов СН₃СОО^- с протонами водорода в молекулах уксусной кислоты, являющейся слабым электролитом. В растворе наблюдается скапливание значительного количества гидроксид-ионов, в результате чего он приобретает щелочную реакцию среды. Гидроксид калия это сильный электролит, поэтому он не может быть в связанном виде, водородный показатель pH > 7.

Молекулярное уравнение протекающего процесса имеет вид:

СН₃СООК + H₂O = КОН + СН₃ООН

Для того чтобы понять суть происходящего между веществами взаимодействия, необходимо составить полное и сокращенное ионное уравнение.

Для соли Na₂S характерен ступенчатый процесс протекания гидролиза. Учитывая, что соль образована сильной щелочью (NaOH) и двухосновной слабой кислотой (H2S), в растворе наблюдается связывание сульфид-аниона протонами воды и накопление гидроксильных групп. В молекулярном и ионов виде, данный процесс будет выглядеть следующим образом:

Na₂S + Н₂О = NaHS + NaOH

Первая ступень. S²⁻ + НОН = HS⁻ + ОН⁻

Вторая ступень. HS⁻ + НОН = H₂S + ОН⁻

Несмотря на возможность двухступенчатого протекания процесса гидролиза этой соли при нормальных условиях по второй ступени рассматриваемый процесс практически не протекает. Причина подобного явления - накопление гидроксильных ионов, сообщающих раствору слабую щелочную среду. Это способствует сдвигу химического равновесия по принципу Ле Шателье и вызывает реакцию нейтрализации. В связи с этим гидролиз солей, которые образованы щелочью и слабой кислотой, можно подавлять избытком щелочи.

В зависимости от поляризующего влияния анионов можно влиять на интенсивность протекания гидролиза.

Для солей, в составе которых есть анионы сильной кислоты и катионы слабого основания, наблюдается гидролиз по катиону. Например, подобный процесс можно рассмотреть на хлориде аммония. Процесс можно представить в следующем виде:

• молекулярное уравнение:

NH₄CL + Н₂О = NH₄OH + HCL

• краткое ионное уравнение:

NH₄⁺ + НОН = NH₄OH + Н⁺

В связи с тем, что в растворе накапливаются протоны, в нем создается кислая среда. Для сдвигания равновесия влево в раствор вводят кислоту.

Для соли, образованной слабым катионом и анионом, характерно протекание полного гидролиза. Например, можно рассмотреть вариант гидролиза ацетата аммония CH₃COONH₄. В ионном виде взаимодействие имеет вид:

NH₄⁺ + CH₃COO⁻ + НОН = NH₄OH + СН₃СООН

В заключение

В зависимости от того, какой кислотой и основанием образована соль, процесс реакции с водой имеет определенные отличия. Например, при образовании соли слабыми электролитами и при их взаимодействии с водой образуются летучие продукты. Полный гидролиз является причиной того, что невозможно приготовить некоторые растворы солей. К примеру, для сульфида алюминия можно записать процесс в виде:

Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑

Такую соль можно получить только «сухим способом», используя нагревание простых веществ по схеме:

2Al + 3S = Al₂S₃

Чтобы избежать разложения сульфида алюминия, необходимо хранить его в герметичных емкостях.

В некоторых случаях процесс гидролиза протекает достаточно сложно, поэтому молекулярные уравнения этого процесса имеют условный вид. Для того чтобы достоверно установить продукты взаимодействия, необходимо проводить специальные исследования.

Например, это характерно для многоядерных комплексов железа, олова, бериллия. В зависимости от того, в какую сторону требуется сместить этот обратимый процесс, возможно добавление одноименных ионов, изменение его концентрации и температуры.