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. Нередко  такие соли 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 36
  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(H2O)2]+, в виде которого преимущественно существуют ионы серебра в водном растворе

      • Наталья

        А какое отношение имеет этот комплексный ион (диаминсеребра) к вопросу о гидролизе нитрата серебра?

        • Сергей Широкопояс

          опечатка. исправил. там аквакомплекс.

  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?

  8. Андрей

    А хромат и дихромат ионы гидролизуются?

    • Сергей Широкопояс

      нет, хромовая и дихромовая кислоты — сильные

      • Андрей

        Просто в учебнике Новошинского профильном указано, что они сильные только по первой ступени, а по второй слабые. То есть гидролиз должен идти. При этом когда решаешь задания везде правильный ответ что не гидролизуются.

        • Сергей Широкопояс

          Действительно. Ну, выходит, что все вопросы где спрашивают про хроматы и дают как ответ отсутствие гидролиза неверны. Благо на реальном ЕГЭ их и не было еще. Спасибо за ценное замечание.

  9. Инна

    Здравствуйте Сергей! Если можно добавьте пожалуйста лекцию о гидролизе органических соединений. Ответьте пожалуйста на такой вопрос: В каких случаях при гидролизе тригалогензамещенных алканов образуется карбоновая кислота, а в каких соль карбоновой кислоты? И еще соли карбоновых кислот реагируют со спиртами? За ранее благодарна, Инна

  10. Инна

    Здравствуйте, Сергей! Если можно, хотелось бы увидеть лекцию о гидролизе органических соединений. Ответьте пожалуйста при каких условиях при гидролизе тригалогенпроизводных образуется карбоновая кислота, а при каких соль?

    • Сергей Широкопояс

      кислота ни в каких, гидролиза надо проводить щелочным раствором. У Доронькина можно и кислоту увидеть, на ЕГЭ это не увидите. Гидролиз геминальных тригалогенпроизводных всегда избытком щелочи с образованием соли

      • Инна

        Спасибо, а гидролиз моно и дигалогенпроизводных, тоже всегда щелочной?

        • Сергей Широкопояс

          да

        • Инна

          Здравствуйте, Сергей! Подскажите пожалуйста, чем можно сместить химическое равновесие в сторону продуктов реакции, если дано вот такое уравнение
          СН3СН2Br + H2O = CH3CH2OH + HBr
          Добавлением кислоты или щелочи?

          • Сергей Широкопояс

            щелочи, так как добавляя ее мы тем самым нейтрализуем бромоводородную кислоту, то есть снижаем ее концентрацию

          • Инна

            Спасибо большое! С уважением, Инна

  11. Фаянс

    А как гидролизуется гидрокарбонат калия?

  12. Батыш

    При гидролизе сульфида калия среда какая будет слабощелочная или слабощелочная

    • Сергей Широкопояс

      Слабощелочная. В ЕГЭ таких формулировок не бывает, бывает только просто: кислая, нейтральная, щелочная
      Без уточнений

      • Иван Солтык

        Почему же не бывает? Вот на досроке за 2020, как раз-таки есть!

        • Сергей Широкопояс

          Проглядел оба варианта досрочного экзамена. Определять сильно/слабокислую среду там не нужно. Просто кислую, нейтральную и щелочную.
          Ниже фрагменты из досрочных вариантов:
          «НАЗВАНИЕ СОЛИ
          А) пальмитат калия
          Б) карбонат натрия
          В) сульфат алюминия
          Г) нитрат рубидия
          СРЕДА РАСТВОРА
          1) кислая
          2) нейтральная
          3) щелочная»

          «НАЗВАНИЕ СОЛИ
          А) нитрат меди(II)
          Б) сульфид калия
          В) ацетат аммония
          Г) хлорид железа(III)
          ОТНОШЕНИЕ К ГИДРОЛИЗУ
          1) гидролизуется по катиону
          2) гидролизуется по катиону и аниону
          3) гидролизу не подвергается
          4) гидролизуется по аниону»

          никаких слов слабокислая, слабощелочная среда и т.д. тут нет.

  13. Зарифа

    добрый вечер Сергей!скажите пожалуйста как гидролизуется соль хлорид магния , если магнию соответствует средней силы основание

    • Сергей Широкопояс

      гидроксид магния — слабое основание.

  14. Жага

    Если гидросульфит, дигидрофосфат ионы при гидролизе солей, содержащих эти ионы и металлы сильных оснований, дают кислую среду, то какая среда будет, если произойдет гидролиз Mg(HSO3)2? Al(H2PO4)3?
    В составе таких солей эти страшные ионы и металлы слабых оснований. Так какие продукты реакции будут и какая среда раствора?

    • Сергей Широкопояс

      В заданиях реальных ЕГЭ по химии среду таких солей не спрашивают.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.