Катионы.

Гидролиз солей

Гидролизом солей называют реакции обмена между водой и растворенными в ней солями. Гидролиз – частный случай сольволиза – реакции обмена между растворителем и растворенным веществом, разновидность реакций ионного обмена. В результате протекания гидролиза:

· происходит изменение pH среды;

· образуются малодиссоциирующие соединения.

Механизм гидролиза.Для разных типов соединений он различен. Так, гидролиз солей можно рассматривать:

во-первых, как процесс, обратный реакциям нейтрализации; реакция нейтрализации между различными по силе кислотами и основаниями не всегда протекает до конца вследствие протекания обратного процесса – гидролиза образующейся соли, например:

НСN + КОН D КСN + НОН;

во-вторых, как результат поляризационного взаимодействия ионов соли с их гидратной оболочкой (все ионы в растворе гидратированы); чем значительнее это взаимодействие, тем интенсивнее протекает гидролиз.

Рассмотрим возможные случаи поляризующего действия ионов на гидратную оболочку:

 

В водном растворе катионы существуют в виде катионных аквакомплексов, которые образуются в результате донорно-акцепторного взаимодействия К – ОН₂ ([Cu(H₂O)₄]²⁺, [Zn(H₂O)₄]²⁺, [Al(H₂O)₆]³⁺ и т.д.). Аквакомплексы, в свою очередь, гидратированы посредством водородных связей. Можно считать, что чем выше заряд и меньше размеры катиона, тем сильнее его акцепторная способность (прочнее связь К – ОН₂), тем сильнее поляризуется связь О–Н координированной молекулы воды и тем сильнее водородная связь между координированной молекулой Н₂О в комплексе и молекулами воды гидратной оболочки комплекса. Все это может привести к разрыву связи О–Н в координированной молекуле Н₂О, к превращению водородной связи Н…ОН₂ в ковалентную с образованием ОНи гидроксоаквакомплекса по схеме:

В соответствии с последовательным усилением акцепторной способности катионов (увеличением их заряда и уменьшением размеров) возможны два случая:

1) отсутствие заметного разложения молекул воды:

Na⁺ + HOH D реакция практически не идет;

подобным образом ведут себя слабые акцепторы электронных пар – катионы щелочных и щелочно-земельных металлов (Na⁺, K⁺, Сs⁺, Rb⁺, Fr⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺), т.е. катионы, образующие сильные основания – щелочи;

2) обратимое разложение молекул воды с образованием гидроксоаквакомплексов:

[Al(OH₂)₆]³⁺ + HOH D [Al(OH₂)₅(OH)]²⁺ + OH₃⁺

или упрощенно:

Al³⁺ + HOH D AlOH²⁺ + H⁺.

Избыток ионов Н⁺ обусловливает кислую среду раствора. Этот случай характерен для двух- и трехзарядных катионов (Cu²⁺,Fe²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺ и т.д.), т.е. катионов, образующих слабые основания. Чем слабее основание, тем интенсивнее протекает гидролиз.