سخنرانی: هیدرولیز نمک ها چهار شنبه محلول آبی: اسیدی، خنثی، قلیایی

هیدرولیز نمک ها

ما به مطالعه الگوهای واکنش های شیمیایی ادامه می دهیم. در حین مطالعه موضوع متوجه شدید که در حین تفکیک الکترولیتی در محلول آبی، ذرات مواد دخیل در واکنش در آب حل می شوند. این هیدرولیز است. معدنی مختلف و مواد آلی، به ویژه نمک بدون درک فرآیند هیدرولیز نمک، نمی توانید پدیده های رخ داده در موجودات زنده را توضیح دهید.

ماهیت هیدرولیز نمک به فرآیند تبادل برهمکنش یون ها (کاتیون ها و آنیون ها) نمک با مولکول های آب برمی گردد. در نتیجه، یک الکترولیت ضعیف تشکیل می شود - یک ترکیب کم تفکیک. بیش از حد یون های آزاد H + یا OH - در یک محلول آبی ظاهر می شود. به یاد داشته باشید که تفکیک کدام الکترولیت ها یون های H + را تشکیل می دهند و کدام یون های OH - را تشکیل می دهند. همانطور که حدس زدید، در مورد اول با اسید روبرو هستیم، یعنی محیط آبیبا یون های H+ اسیدی خواهد بود. در مورد دوم، قلیایی. در خود آب، محیط خنثی است، زیرا کمی به یون های H + و OH - با غلظت مساوی تجزیه می شود.

ماهیت محیط را می توان با استفاده از شاخص ها تعیین کرد. فنل فتالئین یک محیط قلیایی را تشخیص می دهد و محلول را به رنگ زرشکی در می آورد. تورنسل هنگامی که در معرض اسید قرار می گیرد قرمز می شود، اما زمانی که در معرض قلیایی قرار می گیرد آبی باقی می ماند. متیل نارنجی نارنجی است، در محیط قلیایی زرد و در محیط اسیدی صورتی می شود. نوع هیدرولیز بستگی به نوع نمک دارد.

انواع نمک

بنابراین، هر نمکی می تواند اثر متقابل یک اسید و یک باز باشد که همانطور که می دانید می تواند قوی و ضعیف باشد. قوی آنهایی هستند که درجه تفکیک α نزدیک به 100٪ باشد. باید به خاطر داشت که اسیدهای گوگردی (H 2 SO 3 ) و فسفریک ( H 3 PO 4 ) اغلب به عنوان اسیدهای با قدرت متوسط ​​طبقه بندی می شوند. هنگام حل مسائل هیدرولیز، این اسیدها باید به عنوان ضعیف طبقه بندی شوند.

اسیدها:

قوی: HCl; HBr; Hl; HNO3; HClO4; H2SO4. بقایای اسیدی آنها با آب برهمکنش ندارند.

ضعیف: HF; H2CO3; H 2 SiO 3 ; H2S; HNO2; H2SO3; H3PO4; اسیدهای آلی و باقی مانده های اسیدی آنها با آب برهمکنش می کنند و کاتیون های هیدروژن H+ را از مولکول های آن می گیرند.

دلایل:

قوی: هیدروکسیدهای فلزی محلول؛ Ca(OH)2; Sr(OH)2. کاتیون های فلزی آنها با آب برهمکنش ندارند.

ضعیف: هیدروکسیدهای فلزی نامحلول. هیدروکسید آمونیوم (NH 4 OH). و کاتیون های فلزی در اینجا با آب برهم کنش دارند.

بر اساس این مواد، بیایید در نظر بگیریمانواع نمک :

نمک هایی با پایه قوی و اسید قوی.به عنوان مثال: Ba (NO 3) 2، KCl، Li 2 SO 4. ویژگی ها: با آب تعامل ندارند، به این معنی که آنها در معرض هیدرولیز نیستند. محلول های چنین نمک هایی دارای محیط واکنش خنثی هستند.

نمک هایی با پایه قوی و اسید ضعیف.به عنوان مثال: NaF، K 2 CO 3، Li 2 S. ویژگی ها: باقی مانده های اسیدی این نمک ها با آب برهمکنش می کنند، هیدرولیز در آنیون اتفاق می افتد. محیط محلول های آبی قلیایی است.

نمک هایی با باز ضعیف و اسید قوی.به عنوان مثال: Zn(NO 3) 2، Fe 2 (SO 4) 3، CuSO 4. ویژگی ها: فقط کاتیون های فلزی با آب تعامل دارند، هیدرولیز کاتیون رخ می دهد. محیط اسیدی است.

نمک هایی با باز ضعیف و اسید ضعیف.به عنوان مثال: CH 3 COONH 4، (NH 4) 2 CO 3، HCOONH 4. ویژگی ها: هم کاتیون ها و هم آنیون های باقی مانده های اسیدی با آب برهم کنش دارند، هیدرولیز در کاتیون و آنیون رخ می دهد.

نمونه ای از هیدرولیز در یک کاتیون و تشکیل یک محیط اسیدی:

هیدرولیز کلرید آهن FeCl 2

FeCl 2 + H 2 O ↔ Fe(OH)Cl + HCl(معادله مولکولی)

Fe 2+ + 2Cl - + H + + OH - ↔ FeOH + + 2Cl - + H+ (معادله یونی کامل)

Fe 2 + + H 2 O ↔ FeOH + + H + (معادله یونی کوتاه)

نمونه ای از هیدرولیز توسط آنیون و تشکیل یک محیط قلیایی:

هیدرولیز استات سدیم CH 3 COONa

CH 3 COONa + H 2 O ↔ CH 3 COOH + NaOH(معادله مولکولی)

Na + + CH 3 COO - + H 2 O ↔ Na + + CH 3 COOH + OH- (معادله یونی کامل)

CH 3 COO - + H 2 O ↔ CH 3 COOH + OH -(معادله یونی کوتاه)

نمونه ای از هیدرولیز همزمان:

• هیدرولیز سولفید آلومینیوم Al2S 3

Al 2 S 3 + 6H2O ↔ 2Al(OH) 3 ↓+ 3H 2 S

در این حالت شاهد هیدرولیز کامل هستیم که اگر نمک توسط یک باز نامحلول یا فرار ضعیف و یک اسید نامحلول یا فرار ضعیف تشکیل شود، اتفاق می افتد. در جدول حلالیت روی چنین نمک هایی خط تیره وجود دارد. اگر در طی یک واکنش تبادل یونی نمکی تشکیل شد که در محلول آبی وجود ندارد، باید واکنش این نمک را با آب بنویسید.

مثلا:

2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 ↔ Fe 2 (CO 3) 3+ 6 NaCl

Fe 2 (CO 3) 3+ 6H 2 O ↔ 2Fe(OH) 3 + 3H 2 O + 3CO 2

این دو معادله را اضافه می کنیم، آنچه در سمت چپ و قطعات سمت راست، به اختصار:

2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O ↔ 6NaCl + 2Fe(OH) 3 ↓ + 3CO 2

برای اینکه بفهمیم هیدرولیز نمکها چیست، اجازه دهید ابتدا نحوه تفکیک اسیدها و قلیاها را به یاد بیاوریم.

وجه مشترک همه اسیدها این است که وقتی آنها تجزیه می شوند، کاتیون های هیدروژن (H +) لزوما تشکیل می شوند، در حالی که وقتی همه قلیایی ها تجزیه می شوند، یون های هیدروکسید (OH-) همیشه تشکیل می شوند.

در این رابطه، اگر در یک محلول، به دلایلی، یون های H + بیشتری وجود داشته باشد، گفته می شود که محلول دارای واکنش اسیدی محیط است، اگر OH - واکنش قلیایی محیط باشد.

اگر همه چیز با اسیدها و قلیاها شفاف باشد، پس واکنش محیط در محلول های نمک چه خواهد بود؟

در نگاه اول، همیشه باید خنثی باشد. و واقعاً، مثلاً در محلول سولفید سدیم، مازاد کاتیون های هیدروژن یا یون های هیدروکسید از کجا می آید؟ سولفید سدیم خود پس از تفکیک، یون هایی از یک نوع یا نوع دیگر را تشکیل نمی دهد:

Na 2 S = 2Na + + S 2-

با این حال، اگر برای مثال با محلول های آبی سولفید سدیم، کلرید سدیم، نیترات روی و pH متر الکترونیکی (دستگاه دیجیتالی برای تعیین میزان اسیدیته یک محیط) مواجه بودید، با یک پدیده غیرعادی مواجه می شدید. این دستگاه به شما نشان می دهد که pH محلول سولفید سدیم بیشتر از 7 است، یعنی. بیش از حد واضح یون های هیدروکسید وجود دارد. محیط محلول کلرید سدیم خنثی (pH = 7) و محلول روی (NO 3) 2 اسیدی خواهد بود.

تنها چیزی که انتظارات ما را برآورده می کند، محیط محلول کلرید سدیم است. او همانطور که انتظار می رفت بی طرف بود.

اما مازاد یون های هیدروکسید در محلول سولفید سدیم و کاتیون های هیدروژن در محلول نیترات روی از کجا آمده است؟

بیایید سعی کنیم آن را بفهمیم. برای این کار باید نکات نظری زیر را درک کنیم.

هر نمکی را می توان محصول برهمکنش اسید و باز در نظر گرفت. اسیدها و بازها به دو دسته قوی و ضعیف تقسیم می شوند. به یاد بیاوریم که اسیدها و بازهایی که درجه تفکیک آنها نزدیک به 100٪ است قوی نامیده می شوند.

توجه: گوگرد (H 2 SO 3 ) و فسفر (H 3 PO 4 ) اغلب به عنوان اسیدهای با قدرت متوسط ​​طبقه بندی می شوند ، اما هنگام بررسی وظایف هیدرولیز باید آنها را به عنوان ضعیف طبقه بندی کرد.

بقایای اسیدی اسیدهای ضعیف قادر به برهم کنش برگشت پذیر با مولکول های آب هستند و کاتیون های هیدروژن H + را از آنها حذف می کنند. به عنوان مثال، یون سولفید، که باقیمانده اسیدی یک اسید هیدروژن سولفید ضعیف است، با آن به صورت زیر برهمکنش می کند:

S 2- + H 2 O ↔ HS − + OH −

HS - + H 2 O ↔ H 2 S + OH -

همانطور که می بینید، در نتیجه این برهمکنش، یون هیدروکسید اضافی تشکیل می شود که مسئول واکنش قلیایی محیط است. یعنی بقایای اسیدی اسیدهای ضعیف باعث افزایش قلیایی محیط می شود. در مورد محلول های نمکی حاوی چنین باقی مانده های اسیدی، گفته می شود که برای آنها وجود دارد هیدرولیز آنیونی.

بقایای اسیدی اسیدهای قوی، بر خلاف اسیدهای ضعیف، با آب تعامل ندارند. یعنی روی PH محلول آبی تاثیری ندارند. به عنوان مثال، یون کلرید، که باقیمانده اسیدی اسید کلریدریک قوی است، با آب واکنش نمی دهد:

یعنی یون های کلرید روی PH محلول تاثیری ندارند.

از میان کاتیون های فلزی، تنها آنهایی که مربوط به بازهای ضعیف هستند قادر به برهم کنش با آب هستند. به عنوان مثال، کاتیون Zn 2+، که مربوط به هیدروکسید روی پایه ضعیف است. فرآیندهای زیر در محلول های آبی نمک روی رخ می دهد:

Zn 2+ + H 2 O ↔ Zn(OH) + + H +

Zn(OH) + + H 2 O ↔ Zn(OH) + + H +

همانطور که از معادلات بالا مشخص است، در نتیجه برهمکنش کاتیون های روی با آب، کاتیون های هیدروژن در محلول تجمع می یابند و اسیدیته محیط را افزایش می دهند، یعنی PH را کاهش می دهند. اگر نمک حاوی کاتیون هایی باشد که با بازهای ضعیف مطابقت دارند، در این مورد می گویند نمک در کاتیون هیدرولیز می شود.

کاتیون های فلزی که مربوط به پایه های قوی هستند با آب برهمکنش ندارند. به عنوان مثال، کاتیون Na + مربوط به یک پایه قوی - هیدروکسید سدیم است. بنابراین یون های سدیم با آب واکنش نمی دهند و به هیچ وجه بر PH محلول تاثیر نمی گذارند.

بنابراین، بر اساس موارد فوق، نمک ها را می توان به 4 نوع تقسیم کرد که عبارتند از:

1) یک باز قوی و یک اسید قوی،

چنین نمک هایی حاوی باقی مانده های اسیدی و کاتیون های فلزی نیستند که با آب برهم کنش دارند، به عنوان مثال. قادر به تأثیر بر pH محلول آبی است. محلول های چنین نمک هایی دارای محیط واکنش خنثی هستند. در مورد چنین نمک هایی می گویند که آنها تحت هیدرولیز قرار نگیرند.

مثال ها: Ba(NO 3) 2، KCl، Li 2 SO 4، و غیره.

2) باز قوی و اسید ضعیف

در محلول های چنین نمک هایی فقط بقایای اسیدی با آب واکنش می دهند. محیط محلول های آبی این گونه نمک ها در رابطه با نمک های این نوع قلیایی است هیدرولیز در آنیون

مثال ها: NaF، K 2 CO 3، Li 2 S و غیره

3) باز ضعیف و اسید قوی

در چنین نمک هایی، کاتیون ها با آب واکنش می دهند، اما باقی مانده های اسیدی واکنش نمی دهند - هیدرولیز نمک توسط کاتیون، محیط اسیدی است.

مثال ها:روی (NO 3) 2، Fe 2 (SO 4) 3، CuSO 4 و غیره.

4) یک باز ضعیف و یک اسید ضعیف.

هم کاتیون ها و هم آنیون های باقی مانده های اسیدی با آب واکنش می دهند. هیدرولیز نمک های این نوع رخ می دهد هم کاتیون و هم آنیون. اغلب چنین نمک هایی در معرض هیدرولیز برگشت ناپذیر.

هیدرولیز غیرقابل برگشت آنها به چه معناست؟

از آنجایی که در این مورد، هم کاتیون های فلزی (یا NH 4 +) و هم آنیون های باقیمانده اسیدی با آب واکنش می دهند، هر دو یون H + و یون OH- در محلول ظاهر می شوند که یک ماده تجزیه کننده بسیار ضعیف - آب (H2O) را تشکیل می دهند. .

این به نوبه خود منجر به این واقعیت می شود که نمک های تشکیل شده توسط بقایای اسیدی بازهای ضعیف و اسیدهای ضعیف را نمی توان با واکنش های تبادلی به دست آورد، بلکه فقط با سنتز فاز جامد یا اصلاً نمی توان به دست آورد. به عنوان مثال، هنگام مخلوط کردن محلول نیترات آلومینیوم با محلول سولفید سدیم، به جای واکنش مورد انتظار:

2Al(NO 3) 3 + 3Na 2 S = Al 2 S 3 + 6NaNO 3 (- واکنش به این صورت پیش نمی رود!)

واکنش زیر مشاهده می شود:

2Al(NO 3) 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓+ 3H 2 S + 6NaNO 3

با این حال، سولفید آلومینیوم را می توان به راحتی با ذوب پودر آلومینیوم با گوگرد به دست آورد:

2Al + 3S = Al 2 S 3

هنگامی که سولفید آلومینیوم به آب اضافه می شود، مانند زمانی که سعی می شود آن را در یک محلول آبی بدست آوریم، تحت هیدرولیز برگشت ناپذیر قرار می گیرد.

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S

محلول یک سیستم همگن متشکل از دو یا چند ماده است که می توان محتوای آن را در حدود معینی تغییر داد بدون اینکه همگنی آن بر هم بخورد.

ابراه حل ها شامل اب(حلال) و ماده حل شدهوضعیت مواد در یک محلول آبی، در صورت لزوم، با یک زیرنویس (p) نشان داده می شود، به عنوان مثال، KNO 3 در محلول - KNO 3 (p).

محلول هایی که حاوی مقدار کمی املاح هستند اغلب نامیده می شوند رقیق شدهو محلول هایی با محتوای املاح بالا - متمرکز شده است.محلولی که در آن انحلال بیشتر یک ماده امکان پذیر باشد نامیده می شود غیر اشباعو محلولی که در آن یک ماده در شرایط معین حل نمی شود اشباع شدهمحلول دوم همیشه (در تعادل ناهمگن) با یک ماده حل نشده (یک کریستال یا بیشتر) در تماس است.

تحت شرایط خاص، به عنوان مثال هنگامی که با دقت (بدون هم زدن) یک محلول غیر اشباع داغ خنک می شود. جامدموادی که می توانند تشکیل شوند بیش از حد اشباع شدهراه حل. هنگامی که یک کریستال از یک ماده وارد می شود، چنین محلولی به یک محلول اشباع و یک رسوب از ماده تقسیم می شود.

مطابق با تئوری شیمیایی محلول ها D.I. مندلیف، اولاً انحلال یک ماده در آب همراه است. تخریب پیوندهای شیمیاییبین مولکول ها (پیوندهای بین مولکولی در مواد کووالانسی) یا بین یون ها (در مواد یونی) و بنابراین ذرات ماده با آب مخلوط می شوند (که در آن قسمتی از ماده نیز از بین می رود. پیوند های هیدروژنیبین مولکول ها). شکستن پیوندهای شیمیایی به دلیل انرژی حرارتی حرکت مولکول های آب اتفاق می افتد و این اتفاق می افتد. هزینهانرژی به شکل گرما

ثانیاً، هنگامی که در آب قرار می گیرند، ذرات (مولکول ها یا یون ها) این ماده در معرض قرار می گیرند هیدراتاسیوندر نتیجه، هیدرات می کند- ترکیبات با ترکیب نامشخص بین ذرات یک ماده و مولکول های آب (ترکیب داخلی ذرات خود ماده با انحلال تغییر نمی کند). این روند همراه است مشخص کردنانرژی به شکل گرما به دلیل تشکیل پیوندهای شیمیایی جدید در هیدرات ها.

به طور کلی راه حل یکی است خنک می شود(اگر مصرف گرما از انتشار آن بیشتر شود) یا گرم شود (در غیر این صورت)؛ گاهی اوقات - اگر گرمای ورودی و آزاد شدن آن برابر باشد - دمای محلول بدون تغییر باقی می ماند.

بسیاری از هیدرات ها به قدری پایدار هستند که حتی زمانی که محلول کاملاً تبخیر شده است، فرو نمی ریزند. بنابراین، هیدرات های کریستالی جامد نمک های CuSO 4 5H 2 O، Na 2 CO 3 10H 2 O، KAl(SO 4) 2 12H 2 O و غیره شناخته شده اند.

محتوای یک ماده در محلول اشباع در تی= const از نظر کمی مشخص می کند انحلال پذیریاز این ماده حلالیت معمولاً به صورت جرم املاح در 100 گرم آب بیان می شود، برای مثال 65.2 گرم KBr/100 گرم H 2 O در 20 درجه سانتی گراد. بنابراین، اگر 70 گرم برومید پتاسیم جامد به 100 گرم آب در دمای 20 درجه سانتی گراد اضافه شود، 65.2 گرم نمک به محلول (که اشباع می شود) می رود و 4.8 گرم KBr جامد (اضافی) در محلول باقی می ماند. پایین لیوان

لازم به یادآوری است که محتوای املاح در ثروتمندراه حل برابر است، V غیر اشباعراه حل کمترو در بیش از حد اشباع شدهراه حل بیشترحلالیت آن در دمای معین بنابراین، محلولی تهیه شده در 20 درجه سانتیگراد از 100 گرم آب و سولفات سدیم Na 2 SO 4 (حلالیت 19.2 گرم / 100 گرم H 2 O)، حاوی

15.7 گرم نمک - غیر اشباع؛

19.2 گرم نمک - اشباع؛

2O.3 گرم نمک - فوق اشباع.

حلالیت مواد جامد (جدول 14) معمولاً با افزایش دما افزایش می یابد (KBr، NaCl)، و فقط برای برخی از مواد (CaSO 4، Li 2 CO 3) برعکس مشاهده می شود.

حلالیت گازها با افزایش دما کاهش می یابد و با افزایش فشار افزایش می یابد. برای مثال، در فشار 1 اتمسفر، حلالیت آمونیاک 52.6 (20 درجه سانتیگراد) و 15.4 گرم در 100 گرم H 2 O (80 درجه سانتیگراد) و در دمای 20 درجه سانتیگراد و 9 اتمسفر 93.5 گرم در 100 است. g H 2 O.

مطابق با مقادیر حلالیت، مواد متمایز می شوند:

– بسیار محلول،که جرم آنها در یک محلول اشباع با جرم آب قابل مقایسه است (به عنوان مثال، KBr - در 20 درجه انحلال 65.2 گرم / 100 گرم H 2 O؛ محلول 4.6 M)، محلول های اشباع با مولاریته بیش از 0.1 M;

– کمی محلول،که جرم آنها در یک محلول اشباع به طور قابل توجهی کمتر از جرم آب است (به عنوان مثال، CaSO 4 - در 20 درجه سانتیگراد حلالیت 0.206 گرم / 100 گرم H 2 O؛ 0.015 M محلول)، آنها محلول های اشباع با مولاریته 0.1- را تشکیل می دهند. 0.001 M;

– عملا نامحلول،که جرم آنها در یک محلول اشباع در مقایسه با جرم حلال ناچیز است (به عنوان مثال AgCl - حلالیت 20 درجه سانتیگراد 0.00019 گرم در 100 گرم H 2 O؛ 0.0000134 M محلول)، محلول های اشباع با مولاریته کمتر از آن را تشکیل می دهند. 0.001 M.

بر اساس داده های مرجع گردآوری شده است جدول حلالیتاسیدها، بازها و نمک های رایج (جدول 15) که نوع حلالیت را نشان می دهد، موادی که برای علم شناخته شده است(به دست نیامده) یا به طور کامل توسط آب تجزیه می شود.

قراردادهای استفاده شده در جدول:

"r" - ماده بسیار محلول

"m" - ماده کمی محلول

"n" - ماده عملاً نامحلول

"-" - ماده دریافت نشده (وجود ندارد)

"" - این ماده به طور نامحدود با آب مخلوط می شود

توجه داشته باشید. این جدولمربوط به تهیه یک محلول اشباع در دمای اتاق با افزودن یک ماده (در حالت تجمع مناسب) به آب است. باید در نظر گرفت که رسوب مواد کم محلول با استفاده از واکنش های تبادل یونی همیشه امکان پذیر نیست (برای جزئیات بیشتر، به 13.4 مراجعه کنید).

13.2. تفکیک الکترولیتی

انحلال هر ماده ای در آب با تشکیل هیدرات همراه است. اگر در همان زمان هیچ تغییری در فرمول در ذرات ماده محلول در محلول رخ ندهد، چنین موادی به عنوان طبقه بندی می شوند. غیر الکترولیت هاآنها مثلاً گاز هستند نیتروژن N 2، مایع کلروفرم CHCl 3، جامد ساکارز C 12 H 22 O 11 که در محلول آبی به صورت هیدرات مولکولهای آنها وجود دارد.

مواد شناخته شده زیادی (به شکل کلی MA) وجود دارد که پس از حل شدن در آب و تشکیل هیدرات های مولکول های MA nH 2 O، دچار تغییرات فرمول قابل توجهی می شوند. در نتیجه، یون های هیدراته در محلول ظاهر می شوند - کاتیون های M + nH 2 O و آنیون های A nH 2 O:

چنین موادی به عنوان طبقه بندی می شوند الکترولیت ها

فرآیند پیدایش یون های هیدراته در محلول آبیتماس گرفت تفکیک الکترولیتی (S. Arrhenius، 1887).

تفکیک الکترولیتی یونیمواد کریستالی (M +) (A -) در آب است غیر قابل برگشتواکنش:

چنین موادی متعلق به الکترولیت های قویاینها شامل بسیاری از پایه ها و نمک ها هستند، به عنوان مثال:

تفکیک الکترولیتی مواد MA متشکل از قطبیمولکول های کووالانسی است برگشت پذیرواکنش:

چنین موادی به عنوان الکترولیت‌های ضعیف طبقه‌بندی می‌شوند که شامل بسیاری از اسیدها و برخی بازها می‌شوند، به عنوان مثال:

در محلول های آبی رقیق الکترولیت های ضعیف، ما همیشه هم مولکول های اصلی و هم محصولات تفکیک آنها - یون های هیدراته را پیدا می کنیم.

مشخصه کمی تفکیک الکترولیت نامیده می شود درجه تفکیکو نشان داده شده است؟ ، همیشه؟ > 0.

برای قویالکترولیت ها؟ طبق تعریف = 1 (تفکیک چنین الکترولیت هایی کامل است).

برای ضعیفالکترولیت ها، درجه تفکیک نسبت غلظت مولی ماده تفکیک شده (cd) به غلظت کل ماده در محلول (c) است:

درجه تفکیک کسری از وحدت یا 100٪ است. برای الکترولیت های ضعیف؟ « از 1 (100%).

برای اسیدهای ضعیف H n و درجه تفکیک در هر مرحله بعدی نسبت به مرحله قبلی به شدت کاهش می یابد:

درجه تفکیک به ماهیت و غلظت الکترولیت و همچنین به دمای محلول بستگی دارد. با رشد می کند نزول کردنغلظت ماده در محلول (یعنی زمانی که محلول رقیق می شود) و زمانی که گرمایش.

که در رقیق شدهراه حل ها اسیدهای قوی H n A هیدروآنیون های آنها H n-1 A وجود ندارد، به عنوان مثال:

ب متمرکز شده استدر محلول ها، محتوای هیدروآنیون ها (و حتی مولکول های اصلی) قابل توجه می شود:

(خلاصه کردن معادلات مراحل تفکیک برگشت پذیر غیرممکن است!). هنگام گرم کردن مقادیر؟ 1 و؟ 2 افزایش می‌یابد، که باعث افزایش واکنش‌های حاوی اسیدهای غلیظ می‌شود.

اسیدها الکترولیت هایی هستند که پس از تفکیک، کاتیون های هیدروژن را به محلول آبی می رسانند و هیچ یون مثبت دیگری تشکیل نمی دهند:

مشترک اسیدهای قوی:

در یک محلول آبی رقیق (به طور مشروط تا 10٪ یا 0.1 مولار)، این اسیدها به طور کامل تجزیه می شوند. برای اسیدهای قوی H n A، لیست شامل آنها می شود هیدروآنیون ها(آنیون ها نمک های اسیدی، همچنین تحت این شرایط کاملاً جدا می شود.

مشترک اسیدهای ضعیف:

بازها الکترولیت هایی هستند که در صورت تفکیک، یون های هیدروکسید را به محلول آبی می رسانند و هیچ یون منفی دیگری تشکیل نمی دهند:

تفکیک کم محلولبازهای Mg(OH) 2، Cu(OH) 2، Mn(OH) 2، Fe(OH) 2 و سایر بازها اهمیت عملی ندارند.

به قویدلایل ( قلیایی ها) شامل NaOH، KOH، Ba(OH) 2 و برخی دیگر است. معروف ترین پایه ضعیف هیدرات آمونیاک NH 3 H 2 O است.

نمک های متوسط ​​الکترولیت هایی هستند که پس از تفکیک، هر کاتیون به جز H + و هر آنیون به جز OH - را به محلول آبی وارد می کنند:

ما فقط در مورد نمک های بسیار محلول صحبت می کنیم. تفکیک کم محلولو عملا نامحلولنمک ها مهم نیست

به طور مشابه تفکیک کنید نمک های مضاعف:

نمک های اسیدی(بیشتر آنها در آب محلول هستند) با توجه به نوع نمک های متوسط ​​کاملاً تفکیک می شوند:

هیدروآنیون های حاصل به نوبه خود در معرض آب قرار می گیرند:

الف) اگر هیدروآنیون متعلق به قویاسید، سپس به طور کامل تجزیه می شود:

و معادله تفکیک کامل به صورت زیر نوشته می شود:

(محلول های چنین نمک ها و همچنین محلول های اسیدهای مربوطه لزوماً اسیدی خواهند بود).

ب) اگر هیدروآنیون متعلق به ضعیفاسید، پس رفتار آن در آب دوگانه است - یا تجزیه ناقص مانند اسید ضعیف:

یا برهمکنش با آب (به نام هیدرولیز برگشت پذیر):

در 1 > ? 2 تفکیک غالب است (و محلول نمک اسیدی خواهد بود)، و در? 1 > ? 2- هیدرولیز (و محلول نمک قلیایی خواهد بود). بنابراین، محلول های نمک با آنیون های HSO 3 -، H 2 PO 4 -، H 2 AsO 4 - و HSeO 3 - اسیدی خواهند بود، محلول نمک ها با سایر آنیون ها (اکثر آنها) قلیایی خواهند بود. به عبارت دیگر، نام اسیدی برای نمک‌های دارای اکثریت هیدروآنیون‌ها به این معنی نیست که این آنیون‌ها مانند اسیدهای موجود در محلول رفتار می‌کنند (هیدرولیز هیدروآنیون‌ها و محاسبه نسبت بین α1 و α2 فقط در دبیرستان مطالعه می‌شود).

پایه اینمک های MgCl(OH)، Cu 2 CO 3 (OH) 2 و سایر نمک ها عمدتاً در آب نامحلول هستند و نمی توان در مورد رفتار آنها در محلول آبی بحث کرد.

13.3. تفکیک آب. محیط محلول

خود آب است خیلی ضعیفالکترولیت:

غلظت کاتیون H + و آنیون OH - در آب تمیزبسیار کوچک و در دمای 25 درجه سانتیگراد به 110-7 مول در لیتر می رسد.

کاتیون هیدروژن H + ساده ترین هسته - یک پروتون است p +(پوسته الکترونی کاتیون H + خالی است، 1s 0). یک پروتون آزاد دارای تحرک بالا و توانایی نفوذ است که توسط مولکول های قطبی H 2 O احاطه شده است، نمی تواند آزاد بماند. پروتون بلافاصله به مولکول آب می چسبد:

در موارد زیر، برای سادگی، علامت H + حفظ می شود (اما H 3 O + ضمنی است).

انواع محیط های محلول آبی:

برای آب در دمای اتاق ما داریم:

بنابراین، در آب تمیز:

این برابری برای محلول های آبی نیز صادق است:

مقیاس pH عملی با محدوده 1-13 (محلول های رقیق اسیدها و بازها) مطابقت دارد:

در یک محیط عملا خنثی با pH = 6-7 و pH = 7-8، غلظت H + و OH - بسیار کم است (1 10 -6 - 1 10 -7 mol/l) و تقریباً برابر با غلظت است. این یون ها در آب خالص. چنین محلول هایی از اسیدها و بازها در نظر گرفته می شوند فوق العادهرقیق شده (حاوی ماده بسیار کمی).

برای تعیین عملی نوع محیط محلول های آبی، استفاده کنید شاخص ها- موادی که رنگ مشخصی به محلول های خنثی، اسیدی و/یا قلیایی می دهند.

شاخص های رایج در آزمایشگاه عبارتند از: تورنسل، متیل اورانژ و فنل فتالئین.

متیل اورنج (شاخص محیط اسیدی) می شود رنگ صورتیدر یک محلول به شدت اسیدی (جدول 16)، فنل فتالئین (شاخصی برای یک محیط قلیایی) - زرشکی در یک محلول به شدت قلیایی، و تورنسل در همه محیط ها استفاده می شود.

13.4. واکنش های تبادل یونی

در محلول های رقیق الکترولیت ها (اسیدها، بازها، نمک ها) واکنش های شیمیاییمعمولا با مشارکت اتفاق می افتد یون ها. در این حالت، تمام عناصر معرف می توانند حالت اکسیداسیون خود را حفظ کنند. واکنش های مبادله ای)یا آنها را تغییر دهید ( واکنش های ردوکس).مثال‌های ارائه‌شده در زیر به واکنش‌های تبادلی مربوط می‌شوند (برای وقوع واکنش‌های ردوکس، به بخش 14 مراجعه کنید).

مطابق با قانون برتولهدر صورت تشکیل مواد جامد و کمی محلول، واکنش‌های یونی عملاً غیرقابل برگشت است(رسوب می کنند) مواد بسیار فرار(به صورت گاز آزاد می شوند) یا مواد محلول - الکترولیت های ضعیف(از جمله آب). واکنش های یونی با یک سیستم معادلات نشان داده می شود - مولکولی، کاملو یونی کوتاهمعادلات کامل یونی در زیر حذف شده اند (خواننده تشویق می شود که آنها را خودش بسازد).

هنگام نوشتن معادلات برای واکنش های یونی، باید با جدول حلالیت هدایت شوید (جدول 8 را ببینید).

مثال هاواکنش با بارش:

توجه!نمکهای کمی محلول ("m") و عملا نامحلول ("n") نشان داده شده در جدول حلالیت (به جدول 15 مراجعه کنید) دقیقاً همانطور که در جدول ارائه شده است رسوب می کنند (CaF 2 v، PbI 2 v، Ag 2 SO 4 v. ، AlPO 4 v و غیره).

روی میز 15 مشخص نشده است کربنات ها– نمک های متوسط ​​با آنیون CO 3 2-. لطفا در نظر داشته باشید که:

1) K 2 CO 3، (NH 4) 2 CO 3 و Na 2 CO 3 در آب محلول هستند.

2) Ag 2 CO 3 ، BaCO 3 و CaCO 3 عملاً در آب نامحلول هستند و به عنوان مثال رسوب می کنند:

3) نمک های کاتیون های دیگر، مانند MgCO 3، CuCO 3، FeCO 3، ZnCO 3 و سایرین، اگرچه در آب نامحلول هستند، در طول واکنش های یونی از محلول آبی رسوب نمی کنند (یعنی نمی توان آنها را از این طریق به دست آورد).

به عنوان مثال، کربنات آهن (II) FeCO 3 که "خشک" به دست می آید یا به شکل یک ماده معدنی گرفته می شود. سیدریت،هنگامی که به آب اضافه می شود، بدون اثر متقابل قابل مشاهده رسوب می کند. با این حال، هنگامی که سعی می کنید آن را با یک واکنش تبادلی در محلولی بین FeSO4 و K2CO3 بدست آورید، رسوبی از نمک اصلی رسوب می کند (ترکیب شرطی داده شده است، در عمل ترکیب پیچیده تر است) و دی اکسید کربن منتشر شد:

مشابه FeCO 3، سولفیدکروم (III) Cr 2 S 3 (نامحلول در آب) از محلول رسوب نمی کند:

روی میز 15 همچنین نمک هایی را که نشان نمی دهد تجزیه کننداب - سولفیدآلومینیوم Al 2 S 3 (و همچنین BeS) و استاتکروم (III) کروم (CH 3 COO) 3:

در نتیجه، این نمک ها نیز نمی توانند با واکنش تبادلی در محلول به دست آیند:

(در واکنش اخیر ترکیب رسوب پیچیده تر است؛ چنین واکنش هایی با جزئیات بیشتری در آموزش عالی مورد مطالعه قرار می گیرند).

مثال هاواکنش های انتشار گاز:

مثال هاواکنش هایی با تشکیل الکترولیت های ضعیف:

اگر معرف ها و محصولات واکنش تبادل الکترولیت های قوی نباشند، شکل یونی معادله وجود ندارد، به عنوان مثال:

13.5. هیدرولیز نمک ها

هیدرولیز یک نمک برهمکنش یون های آن با آب است که منجر به ظاهر شدن یک محیط اسیدی یا قلیایی می شود، اما با تشکیل رسوب یا گاز همراه نیست (در زیر در مورد نمک های متوسط ​​صحبت می کنیم).

فرآیند هیدرولیز تنها با مشارکت اتفاق می افتد محلولنمک ها و شامل دو مرحله است:

1) تفکیکنمک در محلول - غیر قابل برگشتواکنش (درجه تفکیک؟ = 1 یا 100٪).

2) در واقع هیدرولیز،یعنی برهمکنش یون های نمک با آب، - برگشت پذیرواکنش (درجه هیدرولیز؟< 1, или 100 %).

معادلات مرحله 1 و 2 - اولی غیر قابل برگشت است، دومی برگشت پذیر است - نمی توانید آنها را اضافه کنید!

توجه داشته باشید که نمک ها توسط کاتیون ها تشکیل می شوند قلیایی هاو آنیون ها قویاسیدها تنها زمانی که در آب حل می شوند، هیدرولیز نمی شوند. در محلول های نمک های KCl، NaNO 3، Na 2 SO 4 و BaI 2 محیط خنثی.

در صورت تعامل آنیون هیدرولیز نمک در آنیون

تفکیک نمک KNO 2 به طور کامل اتفاق می افتد، هیدرولیز آنیون NO 2 به میزان بسیار کمی (برای محلول 0.1 M - 0.0014٪) اتفاق می افتد، اما این برای تبدیل شدن محلول کافی است. قلیایی(در بین محصولات هیدرولیز یک یون OH - وجود دارد)، pH = 8.14.

آنیون ها فقط تحت هیدرولیز قرار می گیرند ضعیفاسیدها (در این مثال، یون نیتریت NO 2 - مربوط به اسید نیتروژن ضعیف HNO 2). آنیون یک اسید ضعیف، کاتیون هیدروژن موجود در آب را جذب می کند و مولکولی از این اسید را تشکیل می دهد، در حالی که یون هیدروکسید آزاد می ماند:

لیست آنیونهای قابل هیدرولیز:

لطفاً توجه داشته باشید که در مثال های (ج – ه) نمی توانید تعداد مولکول های آب را افزایش دهید و به جای هیدروآنیون ها (HCO 3 -, HPO 4 2-, HS -) فرمول اسیدهای مربوطه را بنویسید (H 2 CO 3, H 3 PO 4، H 2 S). هیدرولیز یک واکنش برگشت پذیر است و نمی تواند "تا پایان" (تا تشکیل اسید H n A) ادامه یابد.

اگر اسید ناپایداری مانند H 2 CO 3 در محلول نمک آن Na 2 CO 3 تشکیل شود، گاز CO 2 از محلول آزاد می شود (H 2 CO 3 = CO 2 v + H 2 O ). با این حال، هنگامی که سودا در آب حل می شود، یک محلول شفاف بدون تکامل گاز تشکیل می شود که نشان دهنده هیدرولیز ناقص آنیون CO است. با ظاهر شدن در محلول تنها هیدروآنیون اسید کربنیک HCOg.

درجه هیدرولیز یک نمک توسط آنیون به درجه تفکیک محصول هیدرولیز - اسید (HNO 2, HClO, HCN) یا هیدروآنیون آن (HCO 3 -, HPO 4 2-, HS -) بستگی دارد. هرچه اسید ضعیف تر باشد، درجه هیدرولیز بالاتر است.به عنوان مثال، یون های CO 3 2-، PO 4 3- و S 2- به میزان بیشتری تحت هیدرولیز قرار می گیرند (به ترتیب در محلول های 0.1 مولار ~ 5٪، 37٪ و 58٪) نسبت به یون NO 2، از زمان تفکیک H 2 CO 3 و H 2 S در مرحله 2، و H 3 PO 4 در مرحله 3 (یعنی تفکیک یون های HCO 3 -، HS - و HPO 4 2-) به طور قابل توجهی کمتر از تفکیک اسید رخ می دهد. HNO 2. بنابراین، محلول ها، به عنوان مثال، Na 2 CO 3، K 3 PO 4 و BaS خواهد بود بسیار قلیایی(که با صابون بودن محلول نوشابه در لمس آسان است). مازاد یون OH در محلول را می توان به راحتی با یک نشانگر تشخیص داد یا با دستگاه های مخصوص (PH متر) اندازه گیری کرد.

اگر آلومینیوم به محلول غلیظ نمکی که به شدت توسط آنیون هیدرولیز می شود، اضافه شود، مثلاً Na 2 CO 3 , آن گاه (به دلیل آمفوتریک بودن) با OH واکنش می دهد -

و تکامل هیدروژن مشاهده خواهد شد. این شواهد اضافی از هیدرولیز یون CO 3 2- است (بالاخره، ما قلیایی NaOH را به محلول Na 2 CO 3 اضافه نکردیم!).

در صورت تعامل کاتیوننمک محلول با آب به این فرآیند گفته می شود هیدرولیز نمک توسط کاتیون:

تفکیک نمک Ni(NO 3) 2 به طور کامل اتفاق می افتد، هیدرولیز کاتیون Ni 2 + به میزان بسیار کمی (برای محلول 0.1 M - 0.001٪) اتفاق می افتد، اما این برای تبدیل شدن محلول کافی است. ترش(یون H+ در بین محصولات هیدرولیز وجود دارد)، pH = 5.96.

فقط کاتیونهای هیدروکسیدهای پایه و آمفوتریک کم محلول و کاتیون آمونیوم NH 4 + در معرض هیدرولیز هستند. کاتیون هیدرولیز شده آنیون OH - موجود در آب را جذب می کند و هیدروکسوکاسیون مربوطه را تشکیل می دهد، در حالی که کاتیون H + آزاد باقی می ماند:

کاتیون آمونیوم در این مورد یک پایه ضعیف - هیدرات آمونیاک را تشکیل می دهد:

فهرست کاتیون های قابل هیدرولیز:

مثال ها:

لطفاً توجه داشته باشید که در مثال‌های (الف - ج) نمی‌توانید تعداد مولکول‌های آب را افزایش دهید و به جای هیدروکسوکاسیون‌های FeOH 2+، CrOH 2+، ZnOH + فرمول هیدروکسیدهای FeO(OH)، Cr(OH) 3 را بنویسید، روی (OH) 2. اگر هیدروکسیدها تشکیل می شدند، از محلول های نمک FeCl 3، Cr 2 (SO 4) 3 و ZnBr 2، رسوب ایجاد می شد که مشاهده نمی شود (این نمک ها محلول های شفاف را تشکیل می دهند).

کاتیون های اضافی H+ را می توان به راحتی با یک نشانگر تشخیص داد یا با دستگاه های خاص اندازه گیری کرد. شما همچنین می توانید

انجام چنین آزمایشی در محلول غلیظ نمکی که به شدت توسط کاتیون هیدرولیز می شود، به عنوان مثال AlCl 3:

منیزیم یا روی اضافه می شود. دومی با H + واکنش نشان می دهد:

و تکامل هیدروژن مشاهده خواهد شد. این آزمایش شواهد اضافی از هیدرولیز کاتیون Al 3 + است (بالاخره، ما اسید به محلول AlCl 3 اضافه نکردیم!).

نمونه هایی از وظایف برای قسمت های A، B

1. الکترولیت قوی است

1) C 6 H 5 OH

2) CH 3 COOH

3) C 2 H 4 (OH) 2

2. الکترولیت ضعیف است

1) یدید هیدروژن

2) هیدروژن فلوراید

3) سولفات آمونیوم

4) هیدروکسید باریم

3. در یک محلول آبی، از هر 100 مولکول، 100 کاتیون هیدروژن برای اسید تشکیل می شود.

1) زغال سنگ

2) نیتروژن دار

3) نیتروژن

4-7. در معادله تفکیک اسید ضعیف در تمام مراحل ممکن

مجموع ضرایب برابر است

8-11. برای معادلات تفکیک در محلول دو مجموعه قلیایی

8. NaOH، Ba(OH) 2

9. Sr(OH) 2، Ca(OH) 2

10. KOH، LiOH

11. CsOH، Ca(OH) 2

مجموع مجموع ضرایب است

12. آب آهک حاوی مجموعه ای از ذرات است

1) CaOH+، Ca2+، OH -

2) Ca 2+، OH -، H 2 O

3) Ca 2+، H 2 O، O 2-

4) CaOH +، O 2-، H+

13-16. هنگام تفکیک یک واحد فرمول نمک

14. K 2 Cr 2 O 7

16. Cr 2 (SO 4) 3

تعداد یون های تشکیل شده برابر است

17. بزرگترینمقدار یون PO 4 -3 را می توان در محلولی حاوی 0.1 مول تشخیص داد

18. واکنش با بارش است

1) MgSO 4 + H 2 SO 4 >...

2) AgF + HNO 3 >...

3) Na 2 HPO 4 + NaOH >...

4) Na 2 SiO 3 + HCl >...

19. واکنش با آزاد شدن گاز است

1) NaOH + CH 3 COOH >...

2) FeSO 4 + KOH >...

3) NaHCO 3 + HBr >…

4) Pl(NO 3) 2 + Na 2 S >...

20. معادله یونی کوتاه OH - + H + = H 2 O مربوط به اندرکنش است.

1) Fe(OH) 2 + HCl >…

2) NaOH + HNO 2 >...

3) NaOH + HNO 3 >...

4) Ba(OH) 2 + KHSO 4 >...

21. در معادله واکنش یونی

SO 2 + 2ON = SO 3 2- + H 2 O

یون OH - ممکن است با معرف مطابقت داشته باشد

4) C 6 H 5 OH

22-23. معادله یونی

22. ZCa 2+ + 2PO 4 3- = Ca 3 (PO 4) 2 v

23. Ca 2+ + HPO 4 2- = CaHPO 4 v

مربوط به واکنش بین

1) Ca(OH) 2 و K 3 PO 4

2) CaCl 2 و NaH 2 PO 4

3) Ca(OH) 2 و H 3 PO 4

4) CaCl و K2 HPO 4

24-27. در معادله واکنش مولکولی

24. Na 3 PO 4 + AgNO 3 >...

25. Na 2 S + Cu(NO 3) 2 >…

26. Ca(HSO 3) 2 >…

27. K 2 SO 3 + 2HBr >... مجموع ضرایب است

28-29. برای یک واکنش خنثی سازی کامل

28. Fe(OH) 2 + HI >…

29. Ba(OH) 2 + H 2 S >…

مجموع ضرایب در معادله یونی کامل است

30-33. در معادله کوتاه واکنش یونی

30. NaF + AlCl 3 >...

31. K 2 CO 3 + Sr(NO 3) 2 >...

32. Mgl 2 + K 3 PO 4 >...

33. Na 2 S + H 2 SO 4 >...

مجموع ضرایب برابر است

34-36. در محلول نمک آبی

34. Ca(ClO 4) 2

36. Fe 2 (SO 4) 3

محیط شکل می گیرد

1) اسیدی

2) خنثی

3) قلیایی

37. غلظت یون هیدروکسید پس از حل شدن نمک در آب افزایش می یابد

38. پس از اختلاط محلول های نمک های اصلی به صورت مجموعه، یک محیط خنثی در محلول نهایی خواهد بود

1) BaCl 2، Fe(NO 3) 3

2) Na 2 CO 3، SrS

4) MgCl 2، RbNO 3

39. نمک را با قابلیت هیدرولیز آن مطابقت دهید.

40. نمک را با محیط محلول تطبیق دهید.

41. بین نمک و غلظت کاتیون هیدروژن پس از حل شدن نمک در آب مطابقت ایجاد کنید.

هیدرولیز برهمکنش مواد با آب است که در نتیجه محیط محلول تغییر می کند.

کاتیون‌ها و آنیون‌های الکترولیت‌های ضعیف قادر به برهمکنش با آب برای تشکیل ترکیبات یا یون‌های پایدار و کمی قابل تفکیک هستند که در نتیجه محیط محلول تغییر می‌کند. فرمول آب در معادلات هیدرولیز معمولاً به صورت H‑OH نوشته می شود. هنگام واکنش با آب، کاتیون های بازهای ضعیف، یون های هیدروکسیل را از آب حذف می کنند و H + اضافی در محلول تشکیل می شود. محیط محلول اسیدی می شود. آنیون های اسیدهای ضعیف H + را از آب جذب می کنند و واکنش محیط قلیایی می شود.

که در شیمی معدنیاغلب ما باید با هیدرولیز نمک ها سر و کار داشته باشیم، به عنوان مثال. با برهمکنش تبادلی یون های نمک با مولکول های آب در فرآیند انحلال آنها. 4 گزینه برای هیدرولیز وجود دارد.

1. نمک از یک باز قوی و یک اسید قوی تشکیل می شود.

این نمک عملاً تحت هیدرولیز قرار نمی گیرد. در این حالت، تعادل تفکیک آب در حضور یون های نمک تقریباً مختل نمی شود، بنابراین pH = 7، محیط خنثی است.

Na + + H 2 O Cl- + H 2 O

2. اگر نمک از کاتیون یک باز قوی و یک آنیون اسید ضعیف تشکیل شود، در آنیون هیدرولیز اتفاق می افتد.

Na 2 CO 3 + HOH \(\ فلش راست چپ\) NaHCO 3 + NaOH

از آنجایی که یون های OH - در محلول تجمع می کنند، محیط قلیایی است، pH> 7.

3. اگر نمکی از یک کاتیون یک باز ضعیف و یک آنیون یک اسید قوی تشکیل شود، در طول کاتیون هیدرولیز اتفاق می افتد.

Cu 2+ + HOH \(\ فلش راست چپ\) CuOH + + H +

СuCl 2 + HOH \(\ فلش راست چپ\) CuOHCl + HCl

از آنجایی که یون های H + در محلول تجمع می یابند، محیط اسیدی، pH است<7.

4. نمکی که توسط یک کاتیون یک باز ضعیف و یک آنیون یک اسید ضعیف تشکیل شده است، هم کاتیون و هم آنیون هیدرولیز می شود.

CH 3 COONH 4 + HOH \(\ فلش راست چپ\) NH 4 OH + CH 3 COOH

CH 3 COO ‑ + + HOH \(\پیکان راست چپ\) NH 4 OH + CH 3 COOH

محلول های چنین نمک هایی دارای محیط کمی اسیدی یا کمی قلیایی هستند، به عنوان مثال. مقدار pH نزدیک به 7 است. واکنش محیط به نسبت ثابت های تفکیک اسید و باز بستگی دارد. هیدرولیز نمکهای تشکیل شده توسط اسیدها و بازهای بسیار ضعیف عملا غیر قابل برگشت است. اینها عمدتاً سولفیدها و کربناتهای آلومینیوم، کروم و آهن هستند.

Al 2 S 3 + 3HOH \(\ فلش راست چپ\) 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

هنگام تعیین محیط محلول نمک، باید در نظر داشت که محیط محلول توسط جزء قوی تعیین می شود. اگر نمک توسط اسیدی که یک الکترولیت قوی است تشکیل شود، محلول اسیدی است. اگر پایه یک الکترولیت قوی باشد، پس قلیایی است.

مثال.محلول دارای محیط قلیایی است

1) Pb(NO 3) 2; 2) Na 2 CO 3 ; 3) NaCl; 4) NaNO3

1) سرب (NO 3) 2 سرب (II) نیترات. نمک توسط یک پایه ضعیف تشکیل می شود و اسید قوی، به معنی محیط راه حل است ترش.

2) کربنات سدیم Na 2 CO 3. نمک تشکیل شد پایه قویو یک اسید ضعیف که به معنی محیط محلول است قلیایی

3) NaCl; 4) نمک های NaNO 3 توسط باز قوی NaOH و اسیدهای قوی HCl و HNO 3 تشکیل می شوند. محیط محلول خنثی است.

پاسخ صحیح 2) Na 2 CO 3

کاغذ نشانگر در محلول های نمک فرو برده شد. در محلول های NaCl و NaNO 3 تغییر رنگ نداد که به معنی محیط محلول است خنثی. در محلول، Pb(NO 3) 2 قرمز می شود، محیط محلول ترش.در یک محلول، Na 2 CO 3 آبی می شود، محیط محلول قلیایی

از نظر شیمیایی، pH محلول را می توان با استفاده از شاخص های اسید-باز تعیین کرد.

نشانگرهای اسید-باز مواد آلی هستند که رنگ آنها به اسیدیته محیط بستگی دارد.

رایج ترین شاخص ها عبارتند از: تورنسل، متیل اورانژ و فنل فتالئین. تورنسل در محیط اسیدی قرمز و در محیط قلیایی آبی می شود. فنل فتالئین در محیط اسیدی بی رنگ است اما در محیط قلیایی به رنگ زرشکی در می آید. متیل نارنجی در محیط اسیدی قرمز و در محیط قلیایی زرد می شود.

در عمل آزمایشگاهی، تعدادی از شاخص ها اغلب مخلوط می شوند، به طوری که رنگ مخلوط در محدوده وسیعی از مقادیر pH تغییر می کند. با کمک آنها می توانید pH محلول را با دقت یک تعیین کنید. این مخلوط ها نامیده می شوند شاخص های جهانی.

دستگاه های خاصی وجود دارد - pH متر که با آنها می توانید pH محلول ها را در محدوده 0 تا 14 با دقت 0.01 واحد pH تعیین کنید.

هیدرولیز نمک ها

هنگامی که برخی از نمک ها در آب حل می شوند، تعادل فرآیند تفکیک آب به هم می خورد و بر این اساس، pH محیط تغییر می کند. این به این دلیل است که نمک ها با آب واکنش می دهند.

هیدرولیز نمک ها – برهمکنش تبادل شیمیایی یون‌های نمک محلول با آب، منجر به تشکیل محصولات با تفکیک ضعیف (مولکول‌های اسیدها یا بازهای ضعیف، آنیون‌های نمک‌های اسیدی یا کاتیون‌های نمک‌های بازی) و همراه با تغییر در pH محیط می‌شود.

بیایید فرآیند هیدرولیز را بسته به ماهیت بازها و اسیدهای تشکیل دهنده نمک در نظر بگیریم.

نمک های تشکیل شده توسط اسیدهای قوی و بازهای قوی (NaCl، kno3، Na2so4 و غیره).

بیایید بگوییمهنگامی که کلرید سدیم با آب واکنش می دهد، یک واکنش هیدرولیز برای تشکیل یک اسید و یک باز رخ می دهد:

NaCl + H 2 O ↔ NaOH + HCl

برای درک درستی از ماهیت این برهمکنش، اجازه دهید معادله واکنش را به شکل یونی بنویسیم، با در نظر گرفتن اینکه تنها ترکیب ضعیف در این سیستم آب است:

Na + + Cl - + HOH ↔ Na + + OH - + H + + Cl -

هنگام لغو یون های یکسان در سمت چپ و راست معادله، معادله تفکیک آب باقی می ماند:

H 2 O ↔ H + + OH -

همانطور که می بینید، هیچ یون H + یا OH - اضافی در محلول در مقایسه با محتوای آنها در آب وجود ندارد. علاوه بر این، هیچ ترکیب ضعیف دیگری با تفکیک ضعیف یا کم محلول تشکیل نمی شود. از این نتیجه می گیریم که نمک های تشکیل شده توسط اسیدها و بازهای قوی تحت هیدرولیز قرار نمی گیرند و واکنش محلول های این نمک ها مانند آب خنثی است (pH = 7).

هنگام ساخت معادلات یون مولکولی برای واکنش های هیدرولیز، لازم است:

1) معادله تفکیک نمک را بنویسید.

2) ماهیت کاتیون و آنیون را تعیین کنید (کاتیون یک باز ضعیف یا آنیون یک اسید ضعیف را پیدا کنید).

3) معادله یونی- مولکولی واکنش را بنویسید، با توجه به اینکه آب یک الکترولیت ضعیف است و مجموع بارها باید در دو طرف معادله یکسان باشد.

نمک هایی که توسط یک اسید ضعیف و یک باز قوی تشکیل می شوند

(نه 2 CO 3 ، ک 2 S، CH 3 COONa و و غیره. .)

واکنش هیدرولیز استات سدیم را در نظر بگیرید. این نمک در محلول به یون ها تجزیه می شود: CH 3 COONa ↔ CH 3 COO - + Na + ;

Na + کاتیون یک باز قوی است، CH 3 COO - آنیون یک اسید ضعیف است.

کاتیون های Na + نمی توانند یون های آب را متصل کنند، زیرا NaOH، یک باز قوی، به طور کامل به یون تجزیه می شود. آنیون های اسید استیک ضعیف CH 3 COO - یون های هیدروژن را برای تشکیل اسید استیک کمی جدا شده متصل می کنند:

CH 3 COO - + HON ↔ CH 3 COOH + OH -

مشاهده می شود که در نتیجه هیدرولیز CH 3 COONa، یون های هیدروکسید اضافی در محلول تشکیل شد و واکنش محیط قلیایی شد (PH> 7).

بنابراین می توانیم نتیجه بگیریم که نمک های تشکیل شده توسط یک اسید ضعیف و یک باز قوی در آنیون هیدرولیز می شوند. یک n - ). در این حالت آنیون های نمک به یون های H متصل می شوند + و یونهای OH در محلول تجمع می یابند - که باعث ایجاد محیط قلیایی می شود (pH>7):

یک n - + HOH ↔ هان (n -1) - + OH - ، (در n=1 HAn تشکیل می شود - یک اسید ضعیف).

هیدرولیز نمکهای تشکیل شده توسط اسیدهای ضعیف دی و سه پایه و بازهای قوی به صورت گام به گام انجام می شود.

بیایید هیدرولیز سولفید پتاسیم را در نظر بگیریم. K 2 S در محلول تفکیک می کند:

K 2 S ↔ 2K + + S 2- ;

K + کاتیون یک باز قوی است، S 2 آنیون یک اسید ضعیف است.

کاتیون های پتاسیم در واکنش هیدرولیز شرکت نمی کنند. در این واکنش اولین مرحله تشکیل یون های HS - با تفکیک ضعیف و مرحله دوم تشکیل اسید ضعیف H 2 S است:

مرحله 1: S 2- + HOH ↔ HS - + OH - ;

مرحله دوم: HS - + HOH ↔ H 2 S + OH - .

یون های OH تشکیل شده در مرحله اول هیدرولیز به طور قابل توجهی احتمال هیدرولیز را در مرحله بعدی کاهش می دهند. در نتیجه، فرآیندی که فقط در مرحله اول اتفاق می افتد معمولاً از اهمیت عملی برخوردار است که معمولاً به هنگام ارزیابی هیدرولیز نمک ها در شرایط عادی محدود می شود.