2.2. Гидролиз солей

Гидролизом называют реакции взаимодействия вещества с водой, приводящие к образованию слабодиссоциирующих веществ: слабых кислот или оснований, кислых или основных солей.

Реакции гидролиза солей тоже относятся к реакциям ионного обмена. Эти реакции протекают за счет обмена между ионами растворимой соли и полярным растворителем – водой, молекула которой является диполем Н⁺– ОН^–. Результат гидролиза можно расценивать как нарушение равновесия диссоциации молекул воды за счет связывания либо ионов водорода либо ионов гидроксидной группы с ионом слабого электролита. .Рассмотрим важнейшие случаи гидролиза солей.

1. Соли образованные сильным основанием и слабой кислотой, т.е. соли типа KCN,  CH₃COONa,  Na₂CO₃, K₂CO₃,  Na₂S,  CaS,  Na₂SO₃ и т.п.

KCN + HOH HCN + KOH

CN^-– + HOH HCN + OH^–

Продукты реакции: KOH – щелочь, хорошо диссоциирующая в водном растворе, а HCN – кислота слабая ( α= 0,001), распадающаяся на ионы лишь в очень малой степени. Раствор приобретает щелочную реакцию, т.е. pH > 7.

Соли, содержащие многозарядные ионы, гидролизуются по стадиям:

На первой стадии образуется кислая соль:

Na₂CO₃+ HOH NaHCO₃ + NaOH;

CO₃^2-+HOH HCO₃^-+OH^-

На второй стадии образуются молекулы кислоты:

NaHCO₃ + НOH H₂CO₃ + NaOH;

HCO₃^-+HOH Н₂CO₃ + OH^-

Считают, что при стандартных условиях и умеренном разбавлении раствора гидролиз солей протекает по первой стадии.

2. Соли образованные слабым основанием и сильной кислотой. Сюда относятся NH₄Cl,  NH₄NO₃,  ZnCl₂, CuSO₄,  Mn(NO₃)₂,  AlCl₃ и др. В этом случае в процессе гидролиза главную роль играет катион соли. Анион же последней не связывает водородных ионов воды и практически в реакции гидролиза не участвует

NH₄Cl + HOH NH₄OH + HCl;

NH₄ ⁺+ HOH NH₄OH + H⁺;

Продукты реакции: NH₄OH – основание слабое, малодиссоциирующее; HCl– кислота сильная, распадается на ионы в высокой степени. Вследствие этого раствор приобретает кислую реакцию, т.е. pH < 7.

Как и в предыдущем случае, соли многозарядных ионов гидролизуются по стадиям.

На первой стадии образуются основная соль:

Mn(NO₃)₂ + HOH MnOHNO₃ + HNO₃;

Mn²⁺ + HOH MnOH⁺ + H⁺  и далее.

На второй стадии образуются молекулы основания:

MnOHNO₃ + HOH Mn(OH)₂ + HNO₃;

MgnOH⁺ + HOH Mn(OH)₂ + H⁺.

Как правило, вторая стадия гидролиза незначительна.

3. Соли образованные слабым основанием и слабой кислотой. Сюда можно отнести такие соли, как NH₄CN, CH₃COONH₄. В этом случае в гидролизе участвуют и катионы, и анионы; они связывают и водородные, и гидроксид-ионы воды, образуя слабые электролиты (слабые кислоты и слабые основания). Соли этого типа полностью разлагаются водой:

NH₄CN + HOH NH₄OH + HCN;

NH₄⁺ + CN^– + HOH NH₄OH + HCN.

Соли многозарядных ионов гидролизуются ступенчато:

Первая стадия:                                           

(NH₄)₂ S + HOH NH₄HS + NH₄OH;

NH₄⁺+ HOH NH₄OH + H⁺;

S^2– + HOH HS^– + OH^–.

Вторая стадия: 

NH₄HS + HOH H₂S + NH₄OH;

НS^– + HOH H₂S + OH^–.

Вторая стадия гидролиза незначительна.

Реакция раствора соли может быть либо слабо кислой (если основание, образовавшееся в результате гидролиза, является более слабым, чем кислота), либо слабо щелочной (если основание окажется более сильным, чем кислота), либо будет нейтральной (если основание и кислота проявляют одинаковую силу).

При повышении температуры раствора гидролиз соли сильно возрастает, это связано с тем, что при нагревании возрастает степень диссоциации воды. Это усиливает взаимодействие ионов H⁺ и OH^– с ионами соли.

Необратимому гидролизу с образованием нерастворимых в воде гидроксидов (или гидроксосолей) и выделением газа подвергаются сульфиды и карбонаты некоторых металлов (Cr³⁺, Al³⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Ni²⁺ и др.).

Например:

Al₂S₃  +  6H₂O  =  2Al(OH)₃↓  + 3H₂S­;

2CdCO₃ + H₂O  =  (CdOH)₂CO₃↓ + CO₂­;

Cr₂(CO₃)₃ + 3H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3CO₂­.

4. Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием, гидролизу не подвергаются: NaCl,  KJ, Na₂SO₄,  Ba(NO₃)₂ и т. д.

Изучив теоретический материал, приступают к экспериментальной части.