Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная

Слово «гидролиз» означает разложение водой («гидро» – вода, «лизис» – разложение).

Гидролизом соли называется взаимодействие ионов соли с водой, в результате которого образуются слабые электролиты.

Сущность гидролиза сводится к химическому взаимодействию катионов или анионов соли с гидроксид-ионами ОН^– или ионами водорода Н⁺ из молекулы воды. В результате этого взаимодействия образуется малодиссоциирующее соединение (слабый электролит). Химическое равновесие процесса диссоциации воды смещается вправо: Н₂О  Н⁺ + ОН^–, в водном растворе соли появляется избыток свободных ионов Н⁺ или ОН^–, и индикатор регистрирует кислую или щелочную среду для раствора соли.

Любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты с основанием. Например, соль NaClO образована слабой кислотой HClO и сильным основанием NaOH.

В зависимости от силы исходных кислоты и основания соли можно разделить на четыре типа.

• Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой (гидролиз идёт по аниону):

  KNO₂ + HOH  KOH + HNO₂,
  

  Сокращая, получим:

  

  Значит, при растворении соли в воде индикатор покажет щелочную среду, pH > 7.

  Степень протекания гидролиза увеличивается в ряду анионов:

  

  Ионы  и  подвергаются гидролизу в большей степени, чем  : для 0,1 M растворов на 5 %, 37 % и 58 % соответственно. Причина этого состоит в том, что сила соответствующих кислот в указанном ряду (азотистая – угольная по второй ступени – ортофосфорная по третьей ступени – сероводородная по второй ступени) убывает. Поэтому растворы солей Na₂CO₃, K₃PO₄ и BaS будут сильнощелочными.

• Соли, образованные малорастворимым основным и амфотерным гидроксидом и катионом аммония  и сильной кислотой (гидролиз идёт по катиону):

  ZnCl₂ + HOH  HCl + ZnOHCl,
  Zn²⁺ + 2Cl^– + HOH  H⁺ + Cl^– + ZnOH⁺ + Cl^–.

  Сокращая, получим:

  Zn²⁺ + HOH  H⁺ + ZnOH⁺.

  Значит, при растворении соли в воде индикатор покажет кислую среду, pH < 7.

  Степень гидролиза катионов увеличивается в ряду катионов:

  

• Соли, образованные малорастворимым основным или амфотерным гидроксидом и слабой кислотой (гидролиз протекает и по катиону и по аниону):

  NH₄CN + HOH  NH₃∙H₂O + HCN.

  при растворении в воде сохраняют нейтральную среду, pH ≈ 7. Степень гидролиза таких солей обычно велика.

• Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием (обратимый гидролиз и по катиону и по аниону):

  NaCl + HOH  NaOH + HCl,
  Na⁺ + Cl^– + HOH  Na⁺ + OH^– + H⁺ + Cl^–,
  HOH  OH^– + H⁺,

  гидролизу не подвергаются, среда нейтральная, pH = 7.

Степень гидролиза зависит от:

• природы соли;
• концентрации раствора;
• температуры.

Степень гидролиза соли может быть увеличена:

• добавлением воды (уменьшением концентрации);
• нагреванием раствора;
• связыванием одного из продуктов гидролиза в труднорастворимое соединение или удалением одного из продуктов (например, при образовании газовой фазы).

Степень гидролиза соли может быть уменьшена:

• повышением концентрации растворённого вещества;
• охлаждением раствора;
• добавлением в раствор одного из продуктов гидролиза (например, можно подкислить раствор, если в результате гидролиза образуется кислотная среда).

Гидролиз – процесс обратимый для многих солей. В состоянии равновесия только часть ионов соли гидролизуется. Количественно гидролиз характеризуется степенью гидролиза (h), выраженной в процентах.

Степень гидролиза равна отношению числа гидролизованных ионов солей к общему числу ионов:

h = n / N ∙ 100 %,

где n – число ионов соли, подвергшихся гидролизу; N – общее число ионов соли.