Степень гидролиза

Автор: | Декабрь 27, 2010

Соли, образованные катионом сильного основания и анионом слабой кислоты. Степень гидролиза.  Примером соли, образованной катионом сильного осно­вания и анионом слабой кислоты, может служить ацетат натрия CH3COONa.

 

При растворении этой соли ионы Na+ и СН3СОО встретятся с ионами Н+ и ОН воды. В результате ионы Н+ будут соединяться с ионами СН3С0О и образовывать молекулу слабой, т. е. мало-диссоциированной уксусной кислоты, СНзСООН:

Н+ + СН3СОО~         СН3СООН.

В то же время ионы ОН- воды не будут соединяться с катионами Na+, так как образующееся при этом основа­ние гидроксид натрия NaOH является сильным и диссо­циирует практически нацело.

Образующаяся уксусная кислота, хотя и очень не­значительно, но все же диссоциирует. Диссоциируя, она возвращает в раствор часть ионов Н+ и СН3СОО. Таким образом, возникает обратная реакция и в конце концов устанавливается равновесие.

Na+ + СН3СОСГ + Н20 4=fc Na+ + ОН» + СН3СООН.

Следовательно, реакция между ацетатом натрия и водой является обратимой и проходит неполностью. Такое яв­ление называется неполным  гидролизом.

Соли, образованные катионом сильного основания и анионом слабой кислоты, подвергаются неполному гидро­лизу.

По мере связывания ионов Н+ (образование молекул СНзСООН) равновесие диссоциации воды нарушается, вследствие чего все новые и новые ионы Н+ и ОНбудут появляться в растворе. Ионы Н+ связываются с ионами GH3COO», а ионы ОН» постепенно накаплива­ются в растворе. После установления равновесия кон­центрация ионов ОН» будет превышать концентрацию ионов Н+ и поэтому раствор соли ацетата натрия CH3COONa будет иметь щелочную   реакцию.

Действительно, рН 0,1 н. раствора этой соли равен 9,4. Если написать реакцию гидролиза этой соли, на­глядно видно возникновение избытка ионов ОН.

CHgCOONa + Н20             СН3СООН + NaOH,

в ионной форме

сн3соо-+ Н20 ч—>- сн3соон + он-.

Разберем другой пример гидролиза соли, образован­ной катионом сильного основания и анионом слабой кис­лоты. При растворении в воде соли NaCN ионы CNбудут соединяться с ионами Н+ воды с образованием молекул очень слабой синильной кислоты HCN. В то же время»ионы Na+ с ионами ОН воды соединяться не бу­дут, так как NaOH является сильным основанием, дис­социирующим практически нацело. Уравнение реакции гидролиза этой соли будет следующим:

NaCN + Н20 <—> NaOH + HCN, CN» + Н20 ч=± ОН» + HCN.

Из этого уравнения видно, что процесс гидролиза соли NaCN также сопровождается накоплением ионов ОНв растворе. Действительно, рН раствора этой соли в 1 н. растворе равен 11,6.

Гидролиз различных солей проходит по-разному, по­этому введено понятие степени гидролиза. Она равна от­ношению числа гидролизованных молекул к общему чис­лу растворенных молекул:

где h — степень гидролиза; С — концентрация гидроли­зованных молекул; Со — общая концентрация соли. Сте­пень гидролиза обычно выражается в процентах.

Степень гидролиза соли зависит от природы соли, ее концентрации и температуры. Чем слабее кисло­та, тем в большей степени подвергают­ся гидролизу ее с о л и. Например, цианид натрия NaCN образован слабой синильной кислотой HCN. Эта кислота намного слабее уксусной кислоты, т. е. при дис­социации дает гораздо меньше ионов. Вследствие этого процесс связывания ионов Н+ в молекулу синильной кис­лоты HCN происходит полнее, чем в случае соли ацетата натрия CH3COONa. Поэтому степень гидролиза цианида натрия больше, чем ацетата натрия. Этим объясняется то, что рН раствора цианида натрия — 11,6, а рН рас­твора ацетата натрия ~9,4. Величина рН растворов в данном случае показывает, что гидролиз цианида нат­рия прошел полнее, концентрация ионов ОН в этом Растворе больше и среда более щелочная, чем в раство­ре ацетата натрия.

Зависимость степени гидролиза от концентрации вы­ражается в том, что с разбавлением степень гидролиза увеличивается. Бели разбавить раствор, то концентрации соли и продуктов гидролиза изменяются, нарушается равновесие. Для восстановле­ния нарушенного равновесия некоторое количество соли должно дополнительно гидролизоваться.

Влияние температуры на степень гидролиза также объясняется принципом Ле-Шателье. Гидролиз проте­кает с поглощением тепла и, как для каждой экзотерми­ческой реакции, с повышением температуры равновесие реакции гидролиза сдвигается вправо, т. е. с повыше­нием температуры степень гидролиза возрастает.

Для солей, образованных катионом сильного основа­ния и анионом слабой (кислоты, степень гидролиза неве­лика. Так, в 0,1 н. растворе ацетата натрия CH3COONa степень гидролиза при 25°С около 0,01%, а для 0,1 н. раствора цианида натрия NaCN 1,5%.

Гидролиз солей двух- и многоосновных кислот проте­кает ступенчато. Например, гидролиз карбоната натрия Na2C03 может быть представлен следующими уравне­ниями. Первая ступень

Na2C03 + H20                NaHC03 + NaOH,

COl» + H20 =?=fc нсог + он».

Образовавшаяся кислая соль в свою очередь подвергает­ся гидролизу (вторая ступень):

NaHCOs + н20 ~<—* н2С03 + NaOH,
HCOi» + н20                  н2С03 + он».

Как указывалось выше, чем меньше степень диссо­циации слабой кислоты (продукта гидролиза), тем пол­нее проходит гидролиз соли. Ионы НСО», полученные в результате гидролиза соли Na2C03 (первая ступень) диссоциируют в гораздо меньшей степени, чем молекулы угольной кислоты (продукт гидролиза кислой соли), по­этому степень гидролиза средней соли ‘будет гораздо больше, чем степень гидролиза кислой соли.

Гидролиз фосфата натрия Na3P04 протекает по трем ступеням. Сильнее всего гидролиз проходит по первой ступени:

Na3P04 + H20 =<==> Na2HP04 + NaOH,

pof- + н2о      нро!» + он-.

Гидролиз образовавшейся соли Na2HP04 проходит сла­бее:

Na2HP04 + H20 —    NaH2P04 + NaOH, HPOl» + H20 =<=fc Н2РОГ + 01-Г.

Степень гидролиза соли NaH2P04 (третья ступень) нич­тожна.