Слабка основа та сильна кислота при гідролізі солей
Щоб зрозуміти, як протікає гідроліз солей у їх водних розчинах, спершу наведемо визначення даного процесу.
Визначення та особливості гідролізу
Цей процес передбачає хімічну дію іонів води з іонами солі, в результаті утворюється слабка основа (або кислота), а також змінюється реакція середовища. Будь-яка сіль може бути представлена як продукт хімічної взаємодії основи та кислоти. Залежно від цього, яка їх сила, виділяють кілька варіантів протікання процесу.
Типи гідролізу
У хімії розглядається три різновиди протікання реакції між катіонами солі та води. Кожен процес здійснюється із зміною рН середовища, тому передбачається використання визначення водневого показника різних видів індикаторів. Наприклад, для кислого середовища застосовують фіолетовий лакмус, для лужної реакції підійде фенолфталеїн. Проаналізуємо докладніше особливості кожного варіанта гідролізу. Сильні та слабкі підстави можна визначити за таблицею розчинності, а силу кислот виявляємо за таблицею.
Гідроліз по катіону
Як приклад такої солі розглянь хлорид заліза (2). Гідроксид заліза (2) – це слабка основа, а соляна кислота є сильною. У процесі взаємодії з водою (гідролізу) відбувається утворення основної солі (гідроксохлориду заліза 2), а також утворюється соляна кислота. У розчині з'являється кисле середовище, визначити його можна за допомогою синього лакмусу (рН менше 7). При цьому сам гідроліз протікає по катіону, оскільки використано слабку основу.
Наведемо ще один приклад протікання гідролізу для описуваного випадку. Розглянемо сіль хлорид магнію. Гідроксид магнію – це слабка основа, а соляна кислота – сильна. У процесі взаємодії змолекулами води хлорид магнію перетворюється на основну сіль (гідроксохлорид). Гідроксид магнію, формула якого в загальному вигляді представлена у вигляді М(ОН)2, малорозчинний у воді, але сильна хлороводнева кислота надає розчину кисле середовище.
Гідроліз по аніону
Наступний варіант гідролізу характерний для солі, яка утворена сильною основою (лугом) та слабкою кислотою. Як приклад для цього випадку розглянемо карбонат натрію.
У цій солі є сильна основа натрію, а також слабка вугільна кислота. Взаємодія з молекулами води протікає з утворенням кислої солі – гідрокарбонату натрію, тобто гідроліз по аніону. Крім того, у розчині утворюється гідроксид натрію, який надає розчину лужного середовища.
Наведемо ще один приклад для цього випадку. Сульфіт калію - це сіль, яка утворена сильною основою - їдким калієм, а також слабкою сірчистою кислотою. У процесі взаємодії з водою (при гідролізі) відбувається утворення гідросульфіту калію (кислої солі) та гідроксиду калію (луги). Середовище в розчині буде лужним, підтвердити його можна за допомогою фенолфталеїну.
Повний гідроліз
Сіль слабкої кислоти та слабкої основи піддається повному гідролізу. Спробуємо з'ясувати, у чому його особливість, і які продукти утворюватимуться внаслідок цієї хімічної реакції.
Проаналізуємо гідроліз слабкої основи та слабкої кислоти на прикладі сульфіду алюмінію. Ця сіль утворена гідроксидом алюмінію, який є слабкою основою, а також слабкою сірководневою кислотою. При взаємодії з водою спостерігається повний гідроліз, у результаті якого утворюється газоподібний сірководень, а також у вигляді осаду гідроксид алюмінію. Така взаємодіяпротікає і з катіону, і з аніону, тому такий варіант гідролізу вважається повним.
Також як приклад взаємодії даного типу солі з водою можна навести сульфід магнію. У складі цієї солі є гідроксид магнію, його формула - Mg(OH)2. Це слабка основа, нерозчинна у воді. Крім того, всередині сульфіду магнію є сірководнева кислота, яка є слабкою. При взаємодії з водою відбувається повний гідроліз (по катіону та аніону), внаслідок чого утворюється у вигляді осаду гідроксид магнію, а також у вигляді газу виділяється сірководень.
Якщо розглядати гідроліз солі, яка утворена сильною кислотою і сильною основою, слід зазначити, що він не протікає. Середовище в розчинах таких солей, як хлорид натрію, нітрат калію залишається нейтральною.
Висновок
Сильні і слабкі основи, кислоти, якими утворені солі, впливають на результат гідролізу, реакцію середовища у розчині, що утворюється. Подібні процеси широко поширені у природі.
Гідроліз має особливе значення у хімічному перетворенні земної кори. У ній містяться сульфіди металів, що малорозчинні у воді. У міру їхнього гідролізу відбувається утворення сірководню, його викид у процесі вулканічної діяльності на поверхню землі.
Силікатні породи при переході в гідроксиди викликають поступове руйнування гірських порід. Наприклад, такий мінерал як малахіт є продуктом гідролізу карбонатів міді.
Інтенсивний процес гідролізу відбувається також і у Світовому океані. Гідрокарбонати магнію і кальцію, які виносяться водою, мають слаболужне середовище. У таких умовах добре протікає процес фотосинтезу в морських рослинах, інтенсивніше розвиваються морські організми.
У нафті є домішки води та солейкальцію та магнію. У процесі нагрівання нафти відбувається їх взаємодія з водяними парами. У ході гідролізу утворюється хлороводень, при взаємодії якого з металом відбувається руйнування обладнання.