Взаимодействие солей с водой, в результате которого образу­ются кислота (или кислая соль), и основание (или основная соль), называется гидролизом солей.

Гидролиз солей

Правило направления протекания ионных реакций: реакции между ионами в растворах электролитов идут прак­тически до конца в сторону образования осадков, газов и слабых электролитов.

Гидролизу подвергаются соли образованные:

- слабым основанием и сильной кислотой (например, MgCl₂, CuSO₄), и гидролиз идет по катиону, т.к. молекулы слабого электролита образуются за счет катионов;

- слабой кислотой и сильным основанием (например, Na₂CO₃, K₂S, CH₃COONa), и гидролиз идет по аниону, т.к. молекулы слабого электролита образуются за счет анионов;

- слабым основанием и слабой кислотой (например, NH₄CN, CH₃COONH₄), и гидролиз идет по аниону и катиону, т.к. молекулы слабого электролита образуются за счет анионов и катионов.

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (например, NaCl, Na₂SO₄, KNO₃) гидролизу не подвергаются, т.к. в этом случае не образуются молекулы слабого электролита.

Уравнения реакций гидролиза пишутся аналогично другим ионным уравнениям: малодиссициированные (в том числе вода) и малорастворимые, а также газообразные продукты гидролиз и исходные вещества пишутся в виде молекул, сильные электролиты записываются в ионной форме. Краткое ионное уравнение показывает какие ионы (Н⁺ или ОН^–) накапливаются в растворе данной соли при растворении, что позволяет определить реакционную среду рассматриваемой соли. Так, если в кратком ионном уравнении имеются ионы Н⁺, то реакция среды раствора этой соли кислая, а гидролиз будет идти по катиону. Если в кратком ионном уравнении имеются ОН^–, то реакция среды раствора этой соли щелочная, а гидролиз будет идти по аниону. Если же краткое ионное уравнение показывает, что в растворе присутствуют и ионы Н⁺ и ОН^–, то реакция среды нейтральная, а гидролиз будет идти и по и аниону и по катиону.

Пример. Составить уравнение гидролиза ацетата натрия СН₃СООNа (соль сильного основания и слабой кислоты) и определить реакцию среды в растворе этой соли.

– запишем уравнение реакции гидролиза в молекулярной форме:

СН₃СООNа + Н₂О СН₃СООН + NаОН

(образовался слабый электролит – уксус­ная кислота)

– составим полное ионное уравнение данной реакции:

СН₃СОО^– + Nа⁺ + Н₂О СН₃СООН + Nа⁺ + ОН^–

– составим краткое ионное уравнение данной реакции:

СН₃СОО^– + Н₂О СН₃СООН + ОН^–

Краткое ионное уравнение гидролиза показывает, что в растворе накапливаются ионы ОН^– и реакция среды будет щелочной (рН > 7).

Пример. Составить уравнение гидролиза хлорида железа (II) – соли слабого основания и сильной кислоты, определить реакцию среды в растворе этой соли.

FеСl₂ + Н₂O Fе(ОН)Сl + НСl

Fе²⁺ + 2Сl^– + Н₂O Fе(ОН)^– + Сl^– + Н⁺ + Сl^–

Fе²⁺ + Н₂O Fе(ОН)^– + Н⁺

По второй ступени гидролиз протекает следующим образом:

Fе(ОН)Сl + Н₂O Fе(ОН)₂↓ + НСl

Fе(ОН)^– + Сl^– + Н₂O Fе(ОН)₂↓ + Н⁺ + Сl^–

Fе(ОН)^– + Н₂O Fе(ОН)₂↓ + Н⁺

Краткое ионное уравнение гидролиза показывает, что в растворе накапливаются ионы Н⁺ и реакция среды будет кислой (рН < 7).

В общем случае:

- если соль образована сильным основанием и слабой кислотой, то рН > 7;

- если соль образована слабым основанием и сильной кислотой, то рН < 7;

- если соль образована слабым основанием и слабой кислотой, то рН ≈ 7;

- если соль образована сильным основанием и сильной кислотой, то рН = 7.

Гидролиз солей, образованных слабым многоосновным основанием или слабой многоосновной кислотой, протекает ступенчато, число ступеней гидролиза равно заряду катиона слабой кислоты или слабого основания (если гидролиз идет и по катиону и по аниону, то число ступеней равно наибольшему из зарядов):

- при гидролизе солей, образованных слабым многокислотным основанием и сильной кислотой, образуются основные соли (содержащие катион металла, анионы ОН^– и кислотного остатка, например, FеОНСl₂ – гидроксохлорид железа III);

- при гидролизе солей, образованных слабой многоосновной кислотой и сильным основанием, образуются кислые соли (содержащие анионы кислотного остатка, катионы металла и Н⁺, например, КНСО₃ – гидрокарбонат калия).

Гидролиз по второй и, особенно, по третьей ступени выражен незначительно

Пример. Составить уравнения гидролиза и определить реакцию среды в растворе хлорида железа (III).

Реакция гидролиза FеСl₃ проходит в три стадии, так как заряд иона железа равен 3+:

1) составим молекулярное, полное и краткое ионное уравнение первой ступени гидролиза:

молекулярное уравнение: FеСl₃ + НОН ↔ FеОНСl₂ + НСl

полное ионное уравнение: Fе³⁺ + 3Cl^– + НОН ↔ (FеОН)²⁺ + 2Сl^– + H⁺ + Сl^–

краткое ионное уравнение: Fе³⁺ + НОН ↔ (FеОН)²⁺ + H⁺

2) составим молекулярное, полное и краткое ионное уравнение второй ступени гидролиза:

FеОНСl₂ +НОН ↔ Fе(ОН)₂Сl + НСl

FеОН²⁺ + 2Сl^– + НОН ↔ (Fе(ОН)₂)⁺ + Сl^– + H⁺ + Сl^–

FеОН²⁺ + НОН ↔ (Fе(ОН)₂)⁺ + H⁺

3) составим молекулярное, полное и краткое ионное уравнение третьей ступени гидролиза:

Fе(ОН)₂Сl + НОН ↔ Fе(ОН)₃↓ + НСl

Fе(ОН)₂⁺ + Сl^– + НОН ↔ Fе(ОН)₃↓ + H⁺ + Сl^–

Fе(ОН)₂⁺ + НОН ↔ Fе(ОН)₃↓ + H⁺

4) общее уравнение реакции гидролиза в молекулярной полной и краткой ионной форме имеет вид:

FеСl₃ + НОН ↔ Fе(ОН)₃↓ + 3НСl

Fе³⁺ + 3Сl^– + 3НОН ↔ Fе(ОН)₃↓ + 3H⁺ + 3Сl^–

Fе³⁺ + 3НОН ↔ Fе(ОН)₃↓ + 3H⁺

Таким образом, гидролиз соли, образованной слабым трехкислотным основанием и сильной кислотой идет по катиону в три стадии, а накопление ионов H⁺ приводит к тому, что рН < 7.

Степень гидролиза (h) – соотношение числа молекул, подвергшихся гидролизу к общему числу молекул.

В разбавленных растворах гидролиз можно охарактеризовать константой гидролиза (К_Г). Так, для соли образованной сильным основанием и слабой кислотой:

KCN + HOH → KOH + HCN

CN^– + HOH → OH^– + HCN

К_Г = [OH^–][HCN] / [CN^–]∙[HOH]

Концентрация недиссоциированных молекул воды постоянна, тогда

К_Г = [OH^–]∙[HCN] / [CN^–]

Так как [H⁺][ОН^–] = К_воды, то [ОН^–] = К_воды / [H⁺], и преобразуя константу гидролиза получим:

К_Г = К_воды [ HCN] / [CN^–]∙[H⁺], т.е. К_Г = К_воды / К_{кислоты}

Аналогично, константа гидролиза соли слабого основания и сильной кислоты выражается соотношением ионного произведения воды и константы диссоциации соответствующего основания: К_Г = К_воды / К_{основания}