Какие соли подвергаются гидролизу и почему: механизм и значение гидролиза
Гидролиз солей - фундаментальный процесс, лежащий в основе многих важных химических реакций. Давайте разберемся, какие соли подвергаются гидролизу, а какие нет. Это поможет глубже понять происходящие вокруг нас и внутри нас химические превращения.
Основы гидролиза солей
Гидролиз солей - это их взаимодействие с водой, приводящее к частичному или полному разложению соли. При этом образуются ионы водорода H+ или гидроксид-ионы OH−, то есть среда становится кислой или щелочной.
Любая соль состоит из двух частей:
- Катион металла, образованный сильным или слабым основанием.
- Анион кислотного остатка, происходящий от сильной или слабой кислоты.
Например, в состав хлорида натрия NaCl входит катион Na+ от сильного основания NaOH и анион Cl− от сильной соляной кислоты HCl.
Гидролиз возможен только в том случае, если в соли присутствует "слабый" ион - либо слабый катион, либо слабый анион. Такой ион вступает в реакцию с водой. Различают три основных типа гидролиза:
- По катиону - взаимодействие протекает по катиону металла.
- По аниону - по аниону кислотного остатка.
- По катиону и аниону одновременно.
Рассмотрим подробнее, какие соли подвергаются тому или иному типу гидролиза.
Гидролиз солей с сильным основанием и сильной кислотой
Если соль образована сильным основанием и сильной кислотой, например хлорид натрия NaCl, сульфат калия K2SO4, то она не подвергается гидролизу.
В этих солях нет "слабых" ионов. Их катионы и анионы прочно связаны друг с другом и не вступают в реакцию с водой. Поэтому такие соли существуют в водных растворах в неизменном виде, гидролиз у них не идет.
Среда водных растворов солей, образованных сильным основанием и сильной кислотой - нейтральная. Она не меняется по сравнению с чистой водой, pH остается равным 7.
Таким образом, соли типа NaCl и K2SO4 устойчивы в водных растворах и не претерпевают гидролиза. Это важное свойство широко используется в промышленности и быту.
Гидролиз солей с сильным основанием и слабой кислотой
Какие соли подвергаются гидролизу и почему? К таким солям относятся, например, сульфит натрия Na2SO3, карбонат натрия Na2CO3 и другие подобные соединения. В их состав входит сильное основание (NaOH) и слабый анион кислотного остатка (SO32-, CO32-).
Так как анион является "слабым звеном", то гидролиз идет именно по нему - по аниону. Анион взаимодействует с водой, отщепляя от нее катион водорода H+.
Механизм гидролиза солей данного типа:
- Диссоциация соли на ионы в водном растворе.
- Взаимодействие аниона с водой с образованием слабой кислоты и гидроксид-иона.
- Среда раствора становится щелочной (pH > 7) из-за наличия избытка OH-.
Рассмотрим на конкретном примере сульфита натрия Na2SO3.
Уравнение гидролиза будет иметь следующий вид:
- В ионной форме: SO32- + H2O « HSO3- + OH-
- В молекулярной форме: Na2SO3 + H2O » NaHSO3 + NaOH
Щелочная среда растворов солей данного типа
Из уравнений гидролиза видно, что в растворах подобных солей образуется гидроксид натрия NaOH. Это щелочь, поэтому среда становится щелочной - рН повышается выше 7.
Степень щелочности зависит от концентрации раствора и других факторов. Но наличие OH- гарантирует pH больше 7.
Значение гидролиза солей данного типа
Какие соли подвергаются гидролизу и почему? Гидролиз солей с сильным основанием и слабой кислотой имеет большое практическое значение. Например, он используется при производстве мыла, стекла, бумаги.
Другие примеры солей этого типа
Какие соли подвергаются гидролизу? Почему? Помимо уже упомянутых сульфита и карбоната натрия, к рассматриваемому типу относятся:
- Силикат натрия Na2SiO3.
- Арсенит натрия Na3AsO3.
- Фосфит натрия Na3PO3.
У всех этих солей также происходит гидролиз по аниону с образованием щелочной среды.
Гидролиз солей со слабым основанием и сильной кислотой
К этому типу относятся соли, в состав которых входит слабое основание и сильная кислота. Например, нитрат меди (II) Cu(NO 3)2, хлорид алюминия AlCl3, сульфат аммония (NH4)2SO4.
Механизм гидролиза:
Здесь "слабым звеном" является катион металла, образованный слабым основанием. Поэтому гидролиз идет по катиону:
- Катион взаимодействует с водой
- Происходит отщепление иона водорода H+
- Среда становится кислой из-за избытка H+ (pH меньше 7)
На примере хлорида алюминия AlCl3:
В ионной форме: Al3+ + H2O « AlOH2+ + H+
В молекулярной форме: AlCl3 + H2O « Al(OH)Cl2 + HCl
Кислая среда растворов
Из приведенных уравнений видно, что в результате гидролиза данных солей образуется соляная, азотная или серная кислота. Это приводит к понижению pH ниже 7, то есть кислой среде.
Значение гидролиза солей этого типа
Гидролиз солей со слабым основанием находит широкое применение: при дублении кожи используют растворы солей алюминия и хрома, соли аммония применяются как удобрения благодаря подкислению почвы в результате их гидролиза.