Реакции получения слабых электролитов.

Слабые электролиты могут быть получены, например, в результате реакций:

1) между кислотами и основаниями (нейтрализация):

2) вытеснения слабых кислот из их солей сильными кислотами:

3) вытеснения слабых оснований из их солей сильными основаниями:

(к слабым основаниям относятся: и все гидроокиси тяжелых металлов);

4) перехода средних солей в кислые:

5) гидролиза.

Гидролизом называется реакция обменного разложения между различными веществами и водой.

Гидролиз является частным случаем сольволиза, т. е. реакции обменного разложения растворенного вещества с растворителем. Процессу гидролиза подвергаются различные вещества: соля, галогенангидриды, углеводы, белки и т. д.

Под гидролизом солей понимается всякая реакция между ионами соли и ионами воды. Это процесс химического взаимодействия ионов соли с ионами воды с образованием кислот (или кислой соли) и основания (или основной соли).

Гидролиз солей обусловлен взаимной электролитической диссоциацией солей и воды и образующихся в результате гидролиза кислот, оснований и солей. Гидролиз протекает с образованием малодиссоциированных, летучих или труднорастворимых веществ.

В процессе гидролиза один или оба иона весьма незначительно диссоциирующей воды связываются ионами подвергающейся гидролизу соли, вследствие чего все новые и новые молекулы воды вовлекаются в реакцию.

Рассмотрим следующие случаи гидролиза солей:

1. Соли, образованные катионами сильных оснований и анионами сильных кислот (например: и ), гидролизу не подвергаются и их растворы имеют нейтральную реакцию. При растворении, например, в равновесие диссоциации вода существенно не сдвигается, так как ионы и с ионами и не образуют недиссоциированных или слабодиссоциированных в воде продуктов. Поскольку в системе

КОН и не образуются (они полностью диссоциируют), равновесие практически нацело сдвинуто в сторону состояния, обозначенного нами 2, т. е. в сторону образования слабодиссоциированного соединения — воды. Гидролиза соли не происходит, и в растворе не обнаруживается избытка ни ионов водорода , ни гидроксид-ионов раствор нейтрален.

2. Соли, образованные катионами сильных оснований и анионами слабых кислот (например, и ), хорошо гидролизуются, так как в число продуктов гидролиза входит малодиссоциированная слабая кислота. Вследствие того что при этом связываются ионы водорода, в растворе оказываются избыточные гидроксид-ионы, которые и придают ему щелочную реакцию. Например:

в ионной форме:

или

в ионной форме:

или

в ионной форме:

3. Соли, образованные катионами слабого основания и анионами сильной кислоты (например: и ), тоже хорошо гидролизуются, и полученный раствор обладает кислой реакцией. Например:

или в ионной форме:

или в ионной форме:

или в ионной форме:

4. Соли, образованные катионами слабого основания и анионами слабой кислоты (например: ) и др., легче других подвергаются гидролизу, так как их ионы связывают одновременно оба иона воды, сдвигая равновесие диссоциации воды и образуя слабые электролиты. Эти соли в результате гидролиза образуют, с одной стороны, слабую кислоту, а с другой — или слабое основание, или основную соль. Например:

в ионной форме:

или

в ионной форме:

Если гидролизуется соль многоосновной кислоты или многоатомного основания, то в результате гидролиза образуются кислая соль и основание или основная соль и кислота. Например:

Соли слабых многовалентных оснований подвергаются ступенчатому гидролизу:

Гидролиз галогенангидридов ( и др.) часто практически идет до конца с образованием двух кислот: галогеноводородной и кислородсодержащей. Например, трехбромистый фосфор и хлористый сульфурил гидролизуются следующим образом:

Гидролиз полисахаридов протекает с образованием более простых углеводородов (моносахаридов), например:

Реакция-уксусноэтилового эфира с водой протекает с образованием уксусной кислоты и этилового спирта:

В зависимости от гидролизующейся соли раствор приобретает щелочную или кислую реакцию (табл. 2).

Таблица 2. Характер среды в растворе в зависимости от гидролизующейся соли

Степень гидролиза той или иной соли, т. е. отношение числа гидролизованных молекул к общему числу растворенных молекул (выражаемое обычно в процентах), зависит от химической природы образующихся при гидролизе кислоты и основания.

Степень гидролиза в большинстве случаев невелика. Так, например в 0,01 н. растворе она составляет при 25° около иначе говоря, из каждых десяти тысяч гидролизуется только одна молекула.

Степень гидролиза тем больше, чем слабее кислота или основание. Так, например, однонормальные растворы приведенных ниже солей гидролизованы следующим образом:

В табл. 3 показана степень гидролиза и pH 0,1 М растворов некоторых солей.

Таблица 3. pH и степень гидролиза некоторых солей.

В том случае, когда соль образована слабой кислотой и слабым основанием, гидролиз протекает практически нацело. Поскольку гидролиз — процесс обратимый, то он зависит от всех тех факторов, которые влияют на равновесие реакций. Следовательно, если процесс гидролиза желательно сместить, например, в сторону более полного разложения соли, то следует добавить воды и повысить температуру, что увеличивает степень диссоциации воды и образование малодиссоциированных молекул кислоты или основания.

Напротив, если нужно, чтобы гидролиз протекал как можно меньше, к раствору добавляют кислоты или щелочи, в зависимости от того, с какой солью имеют дело.