Гидролиз солей. Часть III
В первой части этой статьи мы дали определение гидролиза, вспомнили некоторые факты о солях. Во второй части выяснилось, что возможность и направление реакции гидролиза определяются силой кислоты и основания, которыми образована данная соль. Все соли можно условно разделить на 4 группы, для каждой из которых характерен свой тип гидролиза.
В данном разделе мы подробно обсудим первую группу - соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой. Приведем общий "сценарий" гидролиза, рассмотрим конкретные примеры.
← Гидролиз солей. Часть II
Соль образована сильной кислотой и слабым основанием
Пример 8. Рассмотрим процесс гидролиза хлорида никеля (NiCl2). Данная соль образована сильной кислотой (HCl) и слабым основанием (Ni(OH)2). Загляните в таблицу растворимости и убедитесь, что гидроксид никеля практически нерастворим в воде. В водном растворе хлорид никеля диссоциирует на ионы никеля и хлорид-анионы:
NiCl2 = Ni2+ + 2Cl-.
О ионах хлора мы на время забудем, а вот ионы Ni2+ нам весьма интересны! Именно эти ионы будут принимать участие в процессе гидролиза. Запомните: соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой, гидролизуются по катиону! Сам процесс выражается достаточно простым ионным уравнением:
Ni2+ + H2O ↔ Ni(OH)+ + H+.
Давайте проанализируем написанное. Во-первых, мы видим, что процесс гидролиза является обратимым (реакция может одновременно идти в двух направлениях, что обозначается символом ↔). Во-вторых, в ходе реакции возникает катион, в состав которого входит атом металла и гидроксильная группа (катион гидроксоникеля (II)). Подобные частицы всегда образуются при гидролизе солей данного типа, только не следует путать их с гидроксидами металлов.
В третьих, в ходе гидролиза возникают ионы H+ (или, точнее, ионы H3O+). Конечно, юным химикам известно, что данные катионы - характерный признак кислоты. Вывод: при гидролизе соли увеличивается кислотность среды. Можно сказать, что уменьшается рН (если вы знакомы с этим понятием - хорошо, если нет - можно обойтись и без этого термина). Наличие кислоты можно подтвердить экспериментальным путем, добавив к раствору хлорида никеля немного индикатора.
Все станет еще нагляднее, если от ионной формы уравнения перейти к молекулярной. Пора вспомнить, что в растворе присутствуют еще и хлорид-ионы. Они не принимали участия в процессе гидролиза (ионы-наблюдатели), но в полном уравнении без них не обойтись. Присоединяем ионы Cl- к соответствующим катионам и получаем следующее:
NiCl2 + H2O ↔ Ni(OH)Cl + HCl.
Разумеется, вместо знака равенства, мы вновь используем символ обратимости реакции. Вот теперь отчетливо видно, что в ходе реакции образуется кислота (соляная) и основная соль - хлорид гидроксоникеля (II).
В принципе, процесс гидролиза может пойти дальше. Образовавшиеся ионы Ni(OH)Cl+ реагируют с водой в соответствии с приведенной ниже схемой:
Ni(OH)+ + H2O ↔ Ni(OH)2 + H+.
Следует, впрочем, признать, что данное уравнение - это некоторая "виртуальная реальность". Если гидролиз по первой ступени протекал достаточно выраженно, то гидролиз по второй ступени при комнатной температуре происходит в столь малой степени, что этой реакцией можно практически пренебречь. Не будет никакой беды, если мы просто забудем о второй реакции.
Итак, подводим итоги. В случае соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой:
- Идет гидролиз по катиону.
- Процесс является обратимым.
- В ходе реакции образуется основная соль.
- В растворе накапливается кислота.
Самое приятное заключается в том, что подобный "сценарий" гидролиза характерен не только для хлорида никеля, но и для любой соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой. Какую бы соль данного типа вы не взяли, уравнения реакций гидролиза будут похожи как братья-близнецы! Меняется лишь вид катиона и его заряд.
Пример 9. Гидролиз нитрата аммония (NH4NO3). Данная соль образована сильной кислотой (какой?) и слабым основанием - NH4OH. Еще раз напоминаю: гидроксид аммония относится именно к слабым основаниям, хотя и растворим в воде!
Записываем уравнение диссоциации:
NH4NO3 = NH4+ + NO3-.
Как мы уже знаем, гидролиз идет по катиону:
NH4+ + H2O ↔ NH4OH + H+.
Мы вновь наблюдаем образование кислоты, мы снова сталкиваемся с обратимым процессом. Принципиальное отличие от предыдущего примера состоит в том, что уже на первой стадии образуется не основная соль, а слабое основание (гидроксид аммония).
Осталось привести молекулярное уравнение. Вспоминаем об анионах (NO3-) и получаем следующее:
NH4NO3 + H2O ↔ NH4OH + HNO3.
О второй ступени гидролиза можно даже не упоминать, ведь в данном случае подобное в принципе невозможно. Ион аммония является однозарядным, следовательно может соединиться лишь с одной группой ОН-.
Как обычно, в конце данной части предлагаю вам несколько примеров для самостоятельной работы.
Упражнение 3. Напишите уравнения реакций гидролиза следующих солей: NH4Br, Pb(NO3)2, CuCl2, FeSO4. Работайте по образцам, приведенным выше. Выясните, идет ли гидролиз по катиону или аниону. Начните с уравнения реакции диссоциации. Напишите уравнение гидролиза в ионной форме. Подумайте, будет ли процесс одностадийным или многостадийным.
В следующей части обсудим соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой.