Главная / Теория для подготовки к ЕГЭ / 1.4.7. Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная.

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

Для того, чтобы понять, что такое гидролиз солей, вспомним для начала, как диссоциируют кислоты и щелочи.

Общим между всеми кислотами является то, что при их диссоциации обязательно образуются катионы водорода (Н+), при диссоциации же всех  щелочей  всегда образуются гидроксид-ионы (ОН).

В связи с этим, если в растворе, по тем или иным причинам, больше ионов Н+ говорят, что раствор имеет кислую реакцию среды, если ОН — щелочную реакцию среды.

Если с кислотами и щелочами все понятно, то какая же реакция среды будет в растворах солей?

На первый взгляд, она всегда должна быть нейтральной. И правда же, откуда, например, в растворе сульфида натрия взяться избытку катионов водорода или гидроксид-ионов. Сам сульфид натрия при диссоциации не образует ионов ни одного, ни другого типа:

Na2S = 2Na+ + S2-

Тем не менее, если бы перед вами оказались, к примеру, водные растворы сульфида натрия, хлорида натрия, нитрата цинка и электронный pH-метр (цифровой прибор для определения кислотности среды) вы бы обнаружили необычное явление. Прибор показал бы вам, что рН раствора сульфида натрия больше 7, т.е.  в нем явный избыток гидроксид-ионов. Среда раствора хлорида натрия оказалась бы нейтральной (pH = 7), а раствора Zn(NO3)2 кислой.

Единственное, что соответствует нашим ожиданиям – это среда раствора хлорида натрия. Она оказалась нейтральной, как и предполагалось.
Но откуда же взялся избыток гидроксид-ионов в растворе сульфида натрия, и катионов-водорода в растворе нитрата цинка?

Попробуем разобраться. Для этого нам нужно усвоить следующие теоретические моменты.

Любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты и основания. Кислоты и основания делятся на сильные и слабые. Напомним, что сильными называют те кислоты, и основания, степень диссоциации, которых близка к 100%.

примечание: сернистую (H2SO3)  и фосфорную (H3PO4) чаще относят к кислотам средней силы, но при рассмотрении заданий по гидролизу нужно относить их к слабым.

Кислотные остатки слабых кислот, способны обратимо взаимодействовать с молекулами воды, отрывая от них катионы водорода H+. Например, сульфид-ион, являясь кислотным остатком слабой сероводородной кислоты, взаимодействует с ней следующим образом:

S2- + H2O ↔ HS + OH

HS+ H2O ↔ H2S + OH

Как можно видеть, в результате такого взаимодействия образуется избыток гидроксид-ионов, отвечающий за щелочную реакцию среды. То есть кислотные остатки слабых кислот увеличивают щелочность среды. В случае растворов солей содержащих такие кислотные остатки говорят, что для них наблюдается гидролиз по аниону.

Кислотные остатки сильных кислот, в отличие от слабых, с водой не взаимодействуют. То есть они не оказывают влияния на pH водного раствора. Например, хлорид-ион, являясь кислотным остатком сильной соляной кислоты, с водой не реагирует:

zacherknutoe uravnenie Clminus pl'us H2O ravno HCl pl'us OHminus

То есть, хлорид-ионы, не влияют на pН раствора.

Из катионов металлов, так же с водой способны взаимодействовать только те, которым соответствуют слабые основания. Например, катион Zn2+, которому соответствует слабое основание гидроксид цинка. В водных растворах солей цинка протекают процессы:

Zn2+ + H2O ↔ Zn(OH) + + H+

Zn(OH) + + H2O ↔ Zn(OH)+ + H+

Как можно видеть из уравнений выше, в результате взаимодействия катионов цинка с водой, в растворе накапливаются катионы водорода, повышающие  кислотность среды, то есть понижающие pH. Если в состав соли, входят катионы, которым соответствуют слабые основания, в этом случае говорят  что соль гидролизуется по  катиону.

Катионы металлов, которым соответствуют сильные основания, с водой не взаимодействуют. Например, катиону Na+ соответствует сильное основание – гидроксид натрия. Поэтому ионы натрия с водой не реагируют и никак не влияют на pH раствора.

zacherknutoe uravnenie Napl'us pl'us H2O ravno NaOH pl'us Hpl'us

Таким образом, исходя из вышесказанного соли можно разделить на 4 типа, а именно, образованные:

1) сильным основанием и сильной кислотой,

Такие соли не содержат ни кислотных остатков, ни катионов металлов, взаимодействующих с водой, т.е. способных повлиять на pH водного раствора. Растворы таких солей имеют нейтральную реакцию среды. Про такие соли говорят, что они не подвергаются гидролизу.

Примеры: Ba(NO3)2, KCl, Li2SO4 и т.д.

2) сильным основанием и слабой кислотой

В растворах таких солей, с водой реагируют только кислотные остатки. Среда водных растворов таких солей щелочная,  в отношении  солей такого типа говорят, что они гидролизуются по аниону

Примеры: NaF, K2CO3, Li2S  и  т.д.

3) слабым основанием и сильной кислотой

У таких солей с водой реагируют катионы, а кислотные остатки не реагируют – гидролиз соли по катиону, среда кислая.

Примеры: Zn(NO3)2, Fe2(SO4)3, CuSO4  и  т.д.

4) слабым основанием и слабой кислотой.

С водой реагируют как катионы, так и анионы кислотных остатков. Гидролиз солей такого рода идет и по катиону, и по аниону или же. Также говорят про такие соли, что они подвергаются необратимому гидролизу.

Что же значит то, что они необратимо гидролизуются?

Поскольку в данном случае с водой реагируют и катионы металла (или NH4+) и анионы кислотного остатка, в раcтворе одновременно возникают и ионы H+, и ионы OH , которые образуют крайне малодиссоциирующее вещество – воду (H2O).

Это, в свою очередь, приводит к тому, что соли образованные кислотными остатками слабых оснований и слабых кислот не могут быть получены обменными реакциями, а только твердофазным синтезом, либо и вовсе не могут быть получены. Например, при смешении раствора нитрата алюминия с раствором сульфида натрия, вместо ожидаемой реакции:

2Al(NO3)3 + 3Na2S = Al2S3 + 6NaNO3 ( − так реакция не протекает!)

Наблюдается следующая реакция:

2Al(NO3)3 + 3Na2S + 6H2O= 2Al(OH)3↓+ 3H2S↑ + 6NaNO3

Тем не менее, сульфид алюминия без проблем может быть получен сплавлением порошка алюминия с серой:

2Al + 3S = Al2S3

При внесении сульфида алюминия в воду, он также как и при попытке его получения в водном растворе, подвергается необратимому гидролизу.

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S

комментариев 12
  1. Полина

    У меня вопрос. Когда говорилось о солях образованных слабым основанием и сильной кислотой в примерах была соль ацетат натрия. Уксусная кислота — слабая, т.к. ранее говорилось, что все органические кислоты слабые. Едкий натр — сильная щелочь. Это ошибка или есть такое исключение?

    • Сергей Широкопояс

      Полина, спасибо за то, что обратили внимание. Поправил. Конечно, ацетат натрия гидролизуется по аниону — уксусная кислота слабая

  2. Кристина

    Здравствуйте) а будет ли CaCO3 подвергаться гидролизу?

    • Сергей Широкопояс

      Для CaCO3 вопрос не имеет смысла, так как он нерастворим

  3. Екатерина

    Здравствуйте, скажите, пожалуйста, какая среда будет в растворах кислых солей, например, NaHCO3, NaH2PO4, Na2HPO4?

    • Сергей Широкопояс

      NaHCO3 — щелочная, т.к. гидролиз HCO3 + H2O < = > H2CO3 + OH протекает в большей степени, чем диссоциация HCO3 = H+ + CO32-

      NaH2PO4 — кислая, т.к. гидролиз H2PO4 + H2O < = > H3PO4 + OH протекает в меньшей степени, чем диссоциация H2PO4 < = > H+ + HPO42−

      Na2HPO4 — щелочная,т.к. гидролиз HPO42- + H2O < = > H2PO4 + OH протекает в большей степени, чем диссоциация HPO42- = H+ + PO43-

  4. Елена

    Добрый день. А как быть с нитратом серебра? Гидролизу он не подвергается. Его нужно запоминать как исключение?

    • Сергей Широкопояс

      Верно, слои серебра гидролизу по катиону серебра не подвергаются. Связано с устойчивостью комплекса [Ag(NH3)2]+, в виде которого преимущественно существуют ионы серебра в водном растворе

  5. Лиана

    Спасибо Вам огромное, доходчиво объясняете, сразу разобралась:)

  6. Катерина

    Здравствуйте, подвергается ли гидролизу соль AgF? Или данная соль не подвергается гидролизу, как и AgNO3 ?

    • Сергей Широкопояс

      фторид серебра гидролизуется по аниону

  7. Анастасия

    Фторид серебра гидролизуется по катиону и аниону, т.к образован слабой кислотой и слабым основанием. Разве нет?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.