Luento: Suolan hydrolyysi. keskiviikko vesiliuokset: hapan, neutraali, emäksinen

Suolan hydrolyysi

Jatkamme virtausmallien tutkimista kemialliset reaktiot. Aihetta tutkiessasi opit, että elektrolyyttisessä dissosiaatiossa vesiliuoksessa aineiden reaktiossa mukana olevat hiukkaset liukenevat veteen. Tämä on hydrolyysiä. Erilaisia ​​epäorgaanisia ja eloperäinen aine erityisesti suolaa. Ymmärtämättä suolojen hydrolyysiprosessia et pysty selittämään elävissä organismeissa esiintyviä ilmiöitä.

Suolan hydrolyysin ydin rajoittuu suolan ionien (kationien ja anionien) vuorovaikutuksen vaihtoprosessiin vesimolekyylien kanssa. Tämän seurauksena muodostuu heikko elektrolyytti - vähän dissosioituva yhdiste. Vesiliuoksessa ilmaantuu ylimäärä vapaita H+- tai OH--ioneja. Muista, mitkä elektrolyytit muodostavat H + -ioneja ja mitkä OH -. Kuten arvasit, ensimmäisessä tapauksessa kyseessä on happo, mikä tarkoittaa, että vesipitoinen väliaine H + -ioneilla on hapan. Toisessa tapauksessa emäksinen. Itse vedessä väliaine on neutraali, koska se dissosioituu hieman saman pitoisuuden H + ja OH - ioneiksi.

Ympäristön luonne voidaan määrittää indikaattoreiden avulla. Fenolftaleiini havaitsee emäksisen ympäristön ja värjää liuoksen karmiininpunaiseksi. Lakmus muuttuu punaiseksi hapon kanssa ja siniseksi alkalilla. Metyylioranssi - oranssi, emäksisessä ympäristössä se muuttuu keltaiseksi, happamassa ympäristössä - vaaleanpunaiseksi. Hydrolyysin tyyppi riippuu suolatyypistä.

Suolatyypit

Joten mikä tahansa suola on hapon ja emäksen vuorovaikutus, jotka, kuten ymmärrät, ovat vahvoja ja heikkoja. Vahvoja ovat ne, joiden dissosiaatioaste α on lähellä 100 %. On syytä muistaa, että rikkihappoa (H 2 SO 3) ja fosforihappoa (H 3 PO 4) kutsutaan usein keskivahvoiksi hapoiksi. Hydrolyysiongelmia ratkaistaessa nämä hapot on luokiteltava heikoiksi.

Hapot:

Vahva: HCl; HBr; Hl; HNO3; HCl04; H2SO4. Niiden happojäämät eivät ole vuorovaikutuksessa veden kanssa.

Heikko: HF; H2CO3; H2Si03; H2S; HNO2; H2S03; H3PO4; orgaaniset hapot. Ja niiden happamat jäännökset ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa ottamalla vetykationeja H + molekyyleistään.

Syyt:

Vahva: liukoiset metallihydroksidit; Ca(OH)2; Sr(OH)2. Niiden metallikationit eivät ole vuorovaikutuksessa veden kanssa.

Heikko: liukenemattomat metallihydroksidit; ammoniumhydroksidi (NH4OH). Ja metallikationit ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa.

Harkitse tämän materiaalin perusteellasuolatyypit :

Suolat, joissa on vahva emäs ja vahva happo. Esimerkiksi: Ba (NO 3) 2, KCl, Li 2 SO 4. Ominaisuudet: eivät ole vuorovaikutuksessa veden kanssa, mikä tarkoittaa, että ne eivät hydrolyysi. Tällaisten suolojen liuoksilla on neutraali reaktioväliaine.

Suolat, joissa on vahva emäs ja heikko happo. Esimerkiksi: NaF, K 2 CO 3, Li 2 S. Ominaisuudet: näiden suolojen happojäämät ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, tapahtuu anionien hydrolyysiä. Vesiliuosten väliaine on emäksinen.

Suolat heikkojen emästen ja vahvojen happojen kanssa. Esimerkiksi: Zn (NO 3) 2, Fe 2 (SO 4) 3, CuSO 4. Ominaisuudet: vain metallikationit ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, kationihydrolyysi tapahtuu. Keskiviikko on hapan.

Suolat, joissa on heikko emäs ja heikko happo. Esimerkiksi: CH 3 COONН 4, (NH 4) 2 CO 3, HCOONН 4. Ominaisuudet: happotähteiden sekä kationit että anionit ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, hydrolyysi tapahtuu kationin ja anionin vaikutuksesta.

Esimerkki kationin hydrolyysistä ja happaman ympäristön muodostumisesta:

Rautakloridin hydrolyysi FeCl 2

FeCl 2 + H 2 O ↔ Fe(OH)Cl + HCl(molekyyliyhtälö)

Fe 2+ + 2Cl - + H + + OH - ↔ FeOH + + 2Cl - + H+ (täysioninen yhtälö)

Fe 2+ + H 2 O ↔ FeOH + + H + (lyhennetty ioniyhtälö)

Esimerkki anionien hydrolyysistä ja emäksisen ympäristön muodostumisesta:

Natriumasetaatin hydrolyysi CH 3 COONa

CH 3 COONa + H 2 O ↔ CH 3 COOH + NaOH(molekyyliyhtälö)

Na + + CH 3 COO - + H 2 O ↔ Na + + CH 3 COOH + OH- (täysioninen yhtälö)

CH 3 COO - + H 2 O ↔ CH 3 COOH + OH -(lyhennetty ioniyhtälö)

Esimerkki yhteishydrolyysistä:

• Alumiinisulfidin hydrolyysi Al 2 S 3

Al 2S 3 + 6H2O ↔ 2Al(OH) 3 ↓+ 3H 2 S

Tässä tapauksessa näemme täydellisen hydrolyysin, joka tapahtuu, jos suola muodostuu heikosta liukenemattomasta tai haihtuvasta emäksestä ja heikosta liukenemattomasta tai haihtuvasta haposta. Liukoisuustaulukossa tällaisissa suoloissa on viivoja. Jos ioninvaihtoreaktion aikana muodostuu suolaa, jota ei ole vesiliuoksessa, on tarpeen kirjoittaa tämän suolan reaktio veden kanssa.

Esimerkiksi:

2FeCl 3 + 3Na 2CO 3 ↔ Fe 2 (CO 3) 3+ 6 NaCl

Fe 2 (CO 3) 3+ 6H 2 O ↔ 2Fe(OH) 3 + 3H 2 O + 3CO 2

Lisäämme nämä kaksi yhtälöä, sitten se, mitä toistetaan vasemmalla ja oikealla, vähennämme:

2FeCl 3 + 3Na 2CO 3 + 3H 2 O ↔ 6NaCl + 2Fe(OH) 3 ↓ + 3CO 2

Suolan hydrolyysi. Vesiliuosten ympäristö: hapan, neutraali, emäksinen

Elektrolyyttisen dissosiaation teorian mukaan vesiliuoksessa liuenneet hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa vesimolekyylien kanssa. Tällainen vuorovaikutus voi johtaa hydrolyysireaktioon (kreikaksi. vesi-vesi, lyysi hajoaminen, hajoaminen).

Hydrolyysi on aineen metabolisen hajoamisen reaktio veden vaikutuksesta.

altistetaan hydrolyysille erilaisia ​​aineita: epäorgaaniset - metallien suolat, karbidit ja hydridit, ei-metallihalogenidit; orgaaniset - halogeenialkaanit, esterit ja rasvat, hiilihydraatit, proteiinit, polynukleotidit.

Vesipitoisissa suolaliuoksissa on erilaisia ​​merkityksiä pH ja erilaiset väliaineet - happamat ($pH 7$), neutraalit ($pH = 7$). Tämä johtuu siitä, että suolat vesiliuoksissa voivat hydrolysoitua.

Hydrolyysin ydin rajoittuu suolakationien tai anionien vaihtokemialliseen vuorovaikutukseen vesimolekyylien kanssa. Tämän vuorovaikutuksen seurauksena muodostuu vähän dissosioituva yhdiste (heikko elektrolyytti). Ja vesipitoisessa suolaliuoksessa ilmaantuu ylimäärä vapaita $H^(+)$- tai $OH^(-)$-ioneja, ja suolaliuos muuttuu vastaavasti happamaksi tai emäksiseksi.

Suolan luokitus

Mitä tahansa suolaa voidaan pitää emäksen ja hapon vuorovaikutuksen tuotteena. Esimerkiksi suola $KClO$ muodostuu vahvasta emäksestä $KOH$ ja heikosta haposta $HClO$.

Emäksen ja hapon vahvuudesta riippuen voidaan erottaa neljä suolatyyppiä.

Harkitse erityyppisten suolojen käyttäytymistä liuoksessa.

1. Vahvan emäksen ja heikon hapon muodostamat suolat.

Esimerkiksi kaliumsyanidisuola $KCN$ muodostuu vahvasta emäksestä $KOH$ ja heikosta haposta $HCN$:

$(KOH)↙(\teksti"vahva monohappoemäs")←KCN→(HCN)↙(\teksti"heikko monohappohappo")$

1) vesimolekyylien lievä palautuva dissosiaatio (erittäin heikko amfoteerinen elektrolyytti), joka voidaan kirjoittaa yksinkertaistetusti yhtälön avulla

$H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+OH^(-);$

$KCN=K^(+)+CN^(-)$

Näiden prosessien aikana muodostuneet $H^(+)$- ja $CN^(-)$-ionit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja sitoutuvat heikkoihin elektrolyyttimolekyyleihin - syaanivetyhappoon $HCN$, kun taas hydroksidi - $OH^(-)$ ioni pysyy liuoksessa tehden siitä emäksisen. Hydrolyysi tapahtuu $CN^(-)$-anionissa.

Kirjoitamme käynnissä olevan prosessin (hydrolyysin) täydellisen ioniyhtälön:

$K^(+)+CN^(-)+H_2O(⇄)↖(←)HCN+K^(+)+OH^(-).$

Tämä prosessi on palautuva ja kemiallinen tasapaino siirtyy vasemmalle (lähtöaineiden muodostumisen suuntaan), koska vesi on paljon heikompi elektrolyytti kuin syaanivetyhappo $HCN$.

$CN^(-)+H_2O⇄HCN+OH^(-).$

Yhtälö osoittaa, että:

a) liuoksessa on vapaita hydroksidi-ioneja $OH^(-)$ ja niiden pitoisuus on suurempi kuin puhtaassa vedessä, joten suolaliuoksessa $KCN$ on emäksinen ympäristö($ pH > 7 $);

b) $CN^(-)$-ionit osallistuvat reaktioon veden kanssa, jolloin he sanovat, että on anionihydrolyysi. Muita esimerkkejä anioneista, jotka reagoivat veden kanssa, ovat:

Tarkastellaan natriumkarbonaatin $Na_2CO_3$ hydrolyysiä.

$(NaOH)↙(\teksti"vahva monohappoemäs")←Na_2CO_3→(H_2CO_3)↙(\teksti"heikko kaksiemäksinen happo")$

Suola hydrolysoituu $CO_3^(2-)$-anionissa.

$2Na^(+)+CO_3^(2-)+H_2O(⇄)↖(←)HCO_3^(-)+2Na^(+)+OH^(-).$

$CO_2^(2-)+H_2O⇄HCO_3^(-)+OH^(-).$

Hydrolyysituotteet - hapan suola$NaHCO_3$ ja natriumhydroksidi $NaOH$.

Natriumkarbonaatin vesiliuoksen ympäristö on emäksinen ($pH > 7$), koska $OH^(-)$-ionien pitoisuus liuoksessa kasvaa. Myös happosuola $NaHCO_3$ voi läpikäydä hydrolyysin, joka etenee hyvin vähäisessä määrin, ja se voidaan jättää huomiotta.

Yhteenvetona, mitä olet oppinut anionihydrolyysistä:

a) suolan anionissa ne yleensä hydrolysoituvat palautuvasti;

b) kemiallinen tasapaino tällaisissa reaktioissa on siirtynyt voimakkaasti vasemmalle;

c) väliaineen reaktio samankaltaisten suolojen liuoksissa on emäksinen ($рН > 7$);

d) heikkojen moniemäksisten happojen muodostamien suolojen hydrolyysin aikana saadaan happamia suoloja.

2. Vahvasta haposta ja heikosta emäksestä muodostuneet suolat.

Tarkastellaan ammoniumkloridin $NH_4Cl$ hydrolyysiä.

$(NH_3 H_2O)↙(\teksti"heikko monohappoemäs")←NH_4Cl→(HCl)↙(\teksti"vahva yksiemäksinen happo")$

Kaksi prosessia tapahtuu suolan vesiliuoksessa:

1) vesimolekyylien lievä palautuva dissosiaatio (erittäin heikko amfoteerinen elektrolyytti), joka voidaan kirjoittaa yksinkertaistetusti yhtälöllä:

$H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+OH^(-)$

2) suolan täydellinen dissosiaatio (vahva elektrolyytti):

$NH_4Cl=NH_4^(+)+Cl^(-)$

Tuloksena olevat $OH^(-)$- ja $NH_4^(+)$-ionit ovat vuorovaikutuksessa keskenään, jolloin saadaan $NH_3 H_2O$ (heikko elektrolyytti), kun taas $H^(+)$-ionit jäävät liuokseen aiheuttaen suurin osa happamasta ympäristöstään.

Täysi ionihydrolyysiyhtälö:

$NH_4^(+)+Cl^(-)+H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+Cl^(-)NH_3 H_2O$

Prosessi on palautuva, kemiallinen tasapaino siirtyy kohti lähtöaineiden muodostumista, koska vesi $Н_2О$ on paljon heikompi elektrolyytti kuin ammoniakkihydraatti $NH_3·H_2O$.

Lyhennetty ionihydrolyysiyhtälö:

$NH_4^(+)+H_2O⇄H^(+)+NH_3 H_2O.$

Yhtälö osoittaa, että:

a) liuoksessa on vapaita vetyioneja $H^(+)$ ja niiden pitoisuus on suurempi kuin puhtaassa vedessä, joten suolaliuoksessa on hapan ympäristö($ pH

b) ammoniumkationit $NH_4^(+)$ osallistuvat reaktioon veden kanssa; siinä tapauksessa he sanovat sen olevan tulossa kationihydrolyysi.

Monivaraiset kationit voivat myös osallistua reaktioon veden kanssa: kahden laukauksen$M^(2+)$ (esimerkiksi $Ni^(2+), Cu^(2+), Zn^(2+)…$), lukuun ottamatta maa-alkalimetallikationeja, kolmen laukauksen$M^(3+)$ (esimerkiksi $Fe^(3+), Al^(3+), Cr^(3+)…$).

Tarkastellaan nikkelinitraatin $Ni(NO_3)_2$ hydrolyysiä.

$(Ni(OH)_2)↙(\teksti"heikko dihappoemäs")←Ni(NO_3)_2→(HNO_3)↙(\teksti"vahva yksiemäksinen happo")$

Suola hydrolysoituu $Ni^(2+)$-kationissa.

Täysi ionihydrolyysiyhtälö:

$Ni^(2+)+2NO_3^(-)+H_2O(⇄)↖(←)NiOH^(+)+2NO_3^(-)+H^(+)$

Lyhennetty ionihydrolyysiyhtälö:

$Ni^(2+)+H_2O⇄NiOH^(+)+H^(+).$

Hydrolyysituotteet - emäksinen suola$NiOHNO_3$ ja typpihappo $HNO_3$.

Nikkelinitraatin vesiliuoksen väliaine on hapan ($ pH

$NiOHNO_3$-suolan hydrolyysi etenee paljon vähäisemmässä määrin, ja se voidaan jättää huomiotta.

Yhteenvetona, mitä olet oppinut kationihydrolyysistä:

a) suolan kationin vaikutuksesta ne yleensä hydrolysoituvat palautuvasti;

b) reaktioiden kemiallinen tasapaino on siirtynyt voimakkaasti vasemmalle;

c) väliaineen reaktio tällaisten suolojen liuoksissa on hapan ($ pH

d) heikkojen polyhappoemästen muodostamien suolojen hydrolyysin aikana saadaan emäksisiä suoloja.

3. Heikosta emäksestä ja heikosta haposta muodostuneet suolat.

Sinulle on ilmeisesti jo selvää, että tällaiset suolat hydrolysoituvat sekä kationissa että anionissa.

Heikko emäksinen kationi sitoo $OH^(-)$-ioneja vesimolekyyleistä muodostaen heikko pohja; heikon hapon anioni sitoo $H^(+)$-ioneja vesimolekyyleistä muodostaen heikko happo. Näiden suolojen liuosten reaktio voi olla neutraali, lievästi hapan tai lievästi emäksinen. Se riippuu kahden heikon elektrolyytin - hapon ja emäksen - dissosiaatiovakioista, jotka muodostuvat hydrolyysin seurauksena.

Tarkastellaan esimerkiksi kahden suolan hydrolyysiä: ammoniumasetaatti $NH_4(CH_3COO)$ ja ammoniumformiaatti $NH_4(HCOO)$:

1) $(NH_3 H_2O)↙(\teksti"heikko yksiemäksinen emäs")←NH_4(CH_3COO)→(CH_3COOH)↙(\teksti"vahva yksiemäksinen happo");$

2) $(NH_3 H_2O)↙(\teksti"heikko monohappoemäs")←NH_4(HCOO)→(HCOOH)↙(\teksti"heikko yksiemäksinen happo").$

Näiden suolojen vesiliuoksissa heikot emäskationit $NH_4^(+)$ ovat vuorovaikutuksessa hydroksidi-ionien $OH^(-)$ kanssa (muista, että vesi hajottaa $H_2O⇄H^(+)+OH^(-)$), ja anionit heikot hapot $CH_3COO^(-)$ ja $HCOO^(-)$ vuorovaikuttavat $Н^(+)$ kationien kanssa muodostaen molekyylejä heikkoja happoja — etikkahappoa $CH_3COOH$ ja muurahaishappoa $HCOOH$.

Kirjoitetaanpa ylös ioniset yhtälöt hydrolyysi:

1) $CH_3COO^(-)+NH_4^(+)+H_2O⇄CH_3COOH+NH_3 H_2O;$

2) $HCOO^(-)+NH_4^(+)+H_2O⇄NH_3 H_2O+HCOOH.$

Näissä tapauksissa hydrolyysi on myös palautuva, mutta tasapaino siirtyy kohti hydrolyysituotteiden muodostumista - kahta heikkoa elektrolyyttiä.

Ensimmäisessä tapauksessa liuosväliaine on neutraali ($рН = 7$), koska $K_D(CH_3COOH)=K+D(NH_3H_2O)=1,8 10^(-5)$. Toisessa tapauksessa liuoksen väliaine on heikosti hapan ($ pH

Kuten olet jo huomannut, useimpien suolojen hydrolyysi on palautuva prosessi. Kemiallisen tasapainon tilassa vain osa suolasta hydrolysoituu. Jotkut suolat kuitenkin hajoavat kokonaan veden vaikutuksesta, ts. niiden hydrolyysi on peruuttamaton prosessi.

Taulukosta "Happojen, emästen ja suolojen liukoisuus veteen" löydät huomautuksen: "hajoaa vesiympäristössä" - tämä tarkoittaa, että tällaiset suolat läpikäyvät palautumattoman hydrolyysin. Esimerkiksi vedessä oleva alumiinisulfidi $Al_2S_3$ käy läpi irreversiibelin hydrolyysin, koska kationissa hydrolyysin aikana ilmaantuvat $H^(+)$-ionit sitoutuvat anionissa hydrolyysin aikana muodostuneisiin $OH^(-)$-ioneihin. Tämä tehostaa hydrolyysiä ja johtaa liukenemattoman alumiinihydroksidin ja rikkivetykaasun muodostumiseen:

$Al_2S_3+6H_2O=2Al(OH)_3↓+3H_2S$

Siksi alumiinisulfidia $Al_2S_3$ ei voida saada kahden suolan, esimerkiksi alumiinikloridin $AlCl_3$ ja natriumsulfidin $Na_2S$, vesiliuosten vaihtoreaktiolla.

Myös muut irreversiibelin hydrolyysin tapaukset ovat mahdollisia, niitä ei ole vaikea ennustaa, koska prosessin irreversiibelin vuoksi on välttämätöntä, että ainakin yksi hydrolyysituotteista poistuu reaktiopallosta.

Yhteenvetona, mitä olet oppinut sekä kationi- että anionihydrolyysistä:

a) jos suolat hydrolysoituvat sekä kationilla että anionilla reversiibelisti, niin hydrolyysireaktioiden kemiallinen tasapaino siirtyy oikealle;

b) väliaineen reaktio on joko neutraali tai lievästi hapan tai lievästi emäksinen, mikä riippuu muodostuneen emäksen ja hapon dissosiaatiovakioiden suhteesta;

c) suolat voivat hydrolysoitua sekä kationilla että anionilla irreversiibelisti, jos ainakin yksi hydrolyysituotteista poistuu reaktiopallosta.

4. Vahvan emäksen ja vahvan hapon muodostamat suolat eivät hydrolysoi.

Ilmeisesti olet itse tullut tähän johtopäätökseen.

Harkitse $KCl$:n käyttäytymistä kaliumkloridiliuoksessa.

$(KOH)↙(\teksti"vahva monohappoemäs")←KCl→(HCl)↙(\teksti"vahva yksiemäksinen happo").$

Vesiliuoksessa suola dissosioituu ioneiksi ($KCl=K^(+)+Cl^(-)$), mutta vuorovaikutuksessa veden kanssa ei voi muodostua heikkoa elektrolyyttiä. Liuosväliaine on neutraali ($рН=7$), koska $H^(+)$- ja $OH^(-)$-ionien pitoisuudet liuoksessa ovat yhtä suuret kuin puhtaassa vedessä.

Muita esimerkkejä sellaisista suoloista voivat olla alkalimetallihalogenidit, nitraatit, perkloraatit, sulfaatit, kromaatit ja dikromaatit, maa-alkalimetallihalogenidit (muut kuin fluoridit), nitraatit ja perkloraatit.

On myös huomattava, että palautuva hydrolyysireaktio on täysin Le Chatelier'n periaatteen alainen. Siksi suolan hydrolyysiä voidaan tehostaa(ja jopa tehdä siitä peruuttamattoman) seuraavilla tavoilla:

a) lisää vettä (vähennä pitoisuutta);

b) lämmitä liuosta, mikä lisää veden endotermistä dissosiaatiota:

$H_2O⇄H^(+)+OH^(-)-57$ kJ,

mikä tarkoittaa, että suolahydrolyysille välttämättömien $H^(+)$:n ja $OH^(-)$:n määrä kasvaa;

c) sitoa yksi hydrolyysituotteista niukkaliukoiseksi yhdisteeksi tai poistaa yksi tuotteista kaasufaasiin; esimerkiksi ammoniumsyanidin $NH_4CN$ hydrolyysiä tehostaa suuresti ammoniakkihydraatin hajoaminen, jolloin muodostuu ammoniakkia $NH_3$ ja vettä $H_2O$:

$NH_4^(+)+CN^(-)+H_2O⇄NH_3 H_2O+HCN.$

$NH_3()↖(⇄)H_2$

Suolan hydrolyysi

Legenda:

Hydrolyysiä voidaan tukahduttaa (vähentää merkittävästi hydrolysoituvan suolan määrää) toimimalla seuraavasti:

a) lisää liuenneen aineen pitoisuutta;

b) jäähdytä liuos (hydrolyysin heikentämiseksi suolaliuokset on säilytettävä väkevöitynä ja matalissa lämpötiloissa);

c) lisää yksi hydrolyysituotteista liuokseen; esimerkiksi happamaksi liuosta, jos sen väliaine on hapan hydrolyysin seurauksena, tai alkalisoi, jos se on emäksistä.

Hydrolyysin merkitys

Suolojen hydrolyysillä on sekä käytännöllistä että biologinen merkitys. Muinaisista ajoista lähtien tuhkaa on käytetty pesuaineena. Tuhka sisältää kaliumkarbonaattia $K_2CO_3$, joka hydrolysoituu vedessä anionina, vesiliuos muuttuu saippuaiseksi hydrolyysin aikana muodostuneiden $OH^(-)$-ionien takia.

Tällä hetkellä käytämme arjessa saippuaa, pesujauheita ja muita pesuaineita. Saippuan pääkomponentti on korkeampien rasvahappojen karboksyylihappojen natrium- ja kaliumsuolat: stearaatit, palmitaatit, jotka hydrolysoituvat.

Natriumstearaatin $C_(17)H_(35)COONa$ hydrolyysi ilmaistaan ​​seuraavalla ioniyhtälöllä:

$C_(17)H_(35)COO^(-)+H_2O⇄C_(17)H_(35)COOH+OH^(-)$,

nuo. liuos on lievästi emäksinen.

Pesujauheiden ja muiden pesuaineiden koostumukseen lisätään erityisesti epäorgaanisten happojen (fosfaatit, karbonaatit) suoloja, jotka tehostavat pesutoiminto lisäämällä väliaineen pH:ta.

Suolat, jotka luovat liuokselle tarvittavan emäksisen ympäristön, sisältyvät valokuvakehitteeseen. Näitä ovat natriumkarbonaatti $Na_2CO_3$, kaliumkarbonaatti $K_2CO_3$, booraksi $Na_2B_4O_7$ ja muut anionin hydrolysoimat suolat.

Jos maaperän happamuus on riittämätön, kasvit kehittävät taudin - kloroosin. Sen merkkejä ovat lehtien kellastuminen tai vaaleneminen, kasvun ja kehityksen viive. Jos $pH_(maa) > 7,5$, siihen lisätään ammoniumsulfaattia $(NH_4)_2SO_4$, mikä auttaa lisäämään happamuutta maaperään kulkevan kationin hydrolyysin seurauksena:

$NH_4^(+)+H_2O⇄NH_3 H_2O$

Joidenkin kehomme muodostavien suolojen hydrolyysin biologinen rooli on korvaamaton. Esimerkiksi veren koostumus sisältää bikarbonaatti- ja natriumvetyfosfaattisuoloja. Niiden tehtävänä on ylläpitää tiettyä ympäristön reaktiota. Tämä johtuu hydrolyysiprosessien tasapainon siirtymisestä:

$HCO_3^(-)+H_2O⇄H_2CO_3+OH^(-)$

$HPO_4^(2-)+H_2O⇄H_2PO_4^(-)+OH^(-)$

Jos veressä on ylimäärä $H^(+)$-ioneja, ne sitoutuvat hydroksidi-ioneihin $OH^(-)$ ja tasapaino siirtyy oikealle. $OH^(-)$-hydroksidi-ionien ylimäärällä tasapaino siirtyy vasemmalle. Tästä johtuen veren happamuus terve ihminen vaihtelee hieman.

Toinen esimerkki: ihmisen sylki sisältää $HPO_4^(2-)$-ioneja. Niiden ansiosta suuontelossa säilyy tietty ympäristö ($рН=7-7,5$).

Oppitunnin aikana tutkimme aihetta "Hydrolyysi. Vesiliuosten väliaine. Vedyn ilmaisin. Opit hydrolyysistä - aineen vaihtoreaktiosta veden kanssa, mikä johtaa hajoamiseen kemiallinen. Lisäksi otetaan käyttöön määritelmä vetyindeksille - ns. pH.

Aihe: Liuokset ja niiden konsentraatiot, dispersijärjestelmät, elektrolyyttinen dissosiaatio

Oppitunti: Hydrolyysi. Vesiliuosten väliaine. Vedyn ilmaisin

Hydrolyysi - on aineen vaihtoreaktio veden kanssa, mikä johtaa sen hajoamiseen. Yritetään ymmärtää tämän ilmiön syy.

Elektrolyytit jaetaan vahvoja elektrolyyttejä ja heikko. Katso taulukko. yksi.

Tab. yksi

Vesi kuuluu heikkoihin elektrolyytteihin ja siksi dissosioituu ioneiksi vain vähäisessä määrin. H 2 O ↔ H + + OH -

Vesimolekyylit hydratoivat liuokseen joutuvien aineiden ionit. Kuitenkin myös toinen prosessi voi tapahtua. Esimerkiksi suolaanionit, jotka muodostuvat sen dissosioitumisen aikana, voivat olla vuorovaikutuksessa vetykationien kanssa, joita, vaikkakin vähäisessä määrin, kuitenkin muodostuu veden dissosioituessa. Tässä tapauksessa veden dissosiaatiotasapainossa voi tapahtua muutos. Merkitään happoanionia X - .

Oletetaan, että happo on vahvaa. Sitten määritelmän mukaan se hajoaa melkein kokonaan ioneiksi. Jos heikko happo, niin se dissosioituu epätäydellisesti. Se muodostuu, kun suolaanioneja ja vetyioneja lisätään veteen, mikä johtuu veden dissosiaatiosta. Muodostumisensa ansiosta vetyionit sitoutuvat liuokseen ja niiden pitoisuus pienenee. H + + X - ↔ HX

Mutta Le Chatelierin säännön mukaan vetyionien pitoisuuden pienentyessä tasapaino siirtyy ensimmäisessä reaktiossa niiden muodostumissuuntaan, eli oikealle. Vetyionit sitoutuvat veden vetyioneihin, mutta hydroksidi-ionit eivät, ja niitä tulee olemaan enemmän kuin vedessä ennen suolan lisäämistä. tarkoittaa, liuos on emäksinen. Fenolftaleiiniindikaattori muuttuu punaiseksi. Katso kuva yksi.

Riisi. yksi

Samalla tavalla voimme tarkastella kationien vuorovaikutusta veden kanssa. Toistamatta koko päättelyketjua, teemme sen yhteenvedon jos pohja on heikko, silloin vetyioneja kertyy liuokseen ja ympäristöstä tulee hapan.

Suolakationit ja anionit voidaan jakaa kahteen tyyppiin. Riisi. 2.

Riisi. 2. Kationien ja anionien luokittelu elektrolyyttien vahvuuden mukaan

Koska sekä kationeja että anioneja on tämän luokituksen mukaan kahta tyyppiä, niiden suolojen muodostuksessa on yhteensä 4 erilaista yhdistelmää. Tarkastellaan, kuinka kukin näiden suolojen luokista liittyy hydrolyysiin. Tab. 2.

Mikä on hapon ja emäksen vahvuus suolan muodostamiseksi?	Esimerkkejä suolasta	Suhde hydrolyysiin	keskiviikko	Lakmusvärjäys
Vahvan emäksen ja vahvan hapon suola	NaCl, Ba(NO 3) 2, K 2SO 4	Hydrolyysi ei ole aiheellinen.	neutraali	violetti
Heikon emäksen ja vahvan hapon suola	ZnSO 4, AlCl 3, Fe(NO 3) 3	Hydrolyysi kationissa. Zn 2+ + HOH ZnOH + + H +
Vahvan emäksen ja heikon hapon suola	Na 2CO 3, K 2 SiO 3, Li 2 SO 3	Anionien hydrolyysi CO 3 2 + HOH HCO3+OH	emäksinen
Heikon emäksen ja heikon hapon suola	FeS, Al(NO 2) 3, CuS	Sekä anionin että kationin hydrolyysi.	liuoksen väliaine riippuu siitä, mikä muodostuneista yhdisteistä on heikompi elektrolyytti.	riippuu vahvemmasta elektrolyytistä.

Tab. 2.

Hydrolyysiä voidaan tehostaa laimentamalla liuosta tai lämmittämällä järjestelmää.

Suolat, jotka läpikäyvät palautumattoman hydrolyysin

Ioninvaihtoreaktiot etenevät loppuun, kun muodostuu sakka, vapautuu kaasua tai huonosti dissosioituvaa ainetta.

2AI(NO3)3+3Na2S+6H 2 O→ 2 Al (OH) 3 ↓+ 3 H2S+6 NaNO3(1)

Jos otamme heikon emäksen ja heikon hapon suolan ja sekä kationi että anioni ovat moninkertaisesti varattuja, tällaisten suolojen hydrolyysi muodostaa sekä vastaavan metallin liukenemattoman hydroksidin että kaasumaisen tuotteen. Tässä tapauksessa hydrolyysistä voi tulla peruuttamatonta. Esimerkiksi reaktiossa (1) ei muodostu alumiinisulfidisakkaa.

Seuraavat suolat kuuluvat tämän säännön piiriin: Al 2 S 3, Cr 2 S 3, Al 2 (CO 3) 3, Cr 2 (CO 3) 3, Fe 2 (CO 3) 3, CuCO 3. Nämä suolat vesiympäristössä läpikäy palautumattoman hydrolyysin. Niitä ei voida saada vesiliuoksessa.

AT orgaaninen kemia hydrolyysi on erittäin hyvin tärkeä.

Hydrolyysi muuttaa vetyionien pitoisuutta liuoksessa, ja monissa reaktioissa käytetään happoja tai emäksiä. Siksi, jos tiedämme vetyionien pitoisuuden liuoksessa, prosessia on helpompi seurata ja ohjata. varten määrälliset ominaisuudet liuoksen ionipitoisuutta, liuoksen pH:ta käytetään. Se on yhtä suuri kuin vetyionien pitoisuuden negatiivinen logaritmi.

sH = -lg [ H + ]

Vetyionien pitoisuus vedessä on vastaavasti 10 -7 astetta, pH = 7 in absoluuttisesti puhdas vesi huonelämpötilassa.

Jos lisäät liuokseen happoa tai lisäät heikon emäksen ja vahvan hapon suolaa, vetyionien pitoisuus nousee yli 10 -7 ja pH< 7.

Jos lisätään alkalia tai vahvan emäksen ja heikon hapon suoloja, vetyionien konsentraatio tulee alle 10 -7 ja pH>7. Katso kuva 3. Happamuuden kvantitatiivisen indikaattorin tunteminen on monissa tapauksissa välttämätöntä. Esimerkiksi mahanesteen pH on 1,7. Tämän arvon nousu tai lasku johtaa henkilön ruoansulatustoimintojen rikkomiseen. AT maataloudessa maaperän happamuutta seurataan. Esimerkiksi maaperä, jonka pH = 5-6, on paras puutarhanhoitoon. Näistä arvoista poiketen maaperään lisätään happamoittavia tai alkalisoivia lisäaineita.

Riisi. 3

Yhteenveto oppitunnista

Oppitunnin aikana opiskelimme aihetta "Hydrolyysi. Vesiliuosten väliaine. Vedyn ilmaisin. Opit hydrolyysistä - aineen vaihtoreaktiosta veden kanssa, mikä johtaa kemiallisen aineen hajoamiseen. Lisäksi otettiin käyttöön määritelmä vetyindeksille - ns. pH.

Bibliografia

1. Rudzitis G.E. Kemia. Yleisen kemian perusteet. Luokka 11: oppikirja oppilaitoksille: perustasoa/ G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. painos - M.: Koulutus, 2012.

2. Popel P.P. Kemia: 8. luokka: yleissivistävän oppikirja koulutusinstituutiot/ P.P. Popel, L.S. Krivlya. - K .: Tietokeskus "Akatemia", 2008. - 240 s.: ill.

3. Gabrielyan O.S. Kemia. Luokka 11. Perustaso. 2. painos, ster. - M.: Bustard, 2007. - 220 s.

Kotitehtävät

1. Nro 6-8 (s. 68) Rudzitis G.E. Kemia. Yleisen kemian perusteet. Luokka 11: oppikirja oppilaitoksille: perustaso / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. painos - M.: Koulutus, 2012.

2. Miksi sadeveden pH on aina alle 7?

3. Mikä aiheuttaa natriumkarbonaattiliuoksen punaisen värin?

Oppitunti, jonka I.I. Novoshinsky, N.S. Novoshinskaya käytti muistikirjaa käytännön työhön, oppikirjaan Kemia luokka 8 MOU "Secondary School No. 11" Severodvinskissa, Arkangelin alueella, kemian opettaja O.A. Olkina luokassa 8 (rinnakkaisena ).

Oppitunnin tarkoitus: Muodostetaan, vahvistetaan ja ohjataan opiskelijoiden kykyjä määrittää ratkaisujen ympäristön reaktio käyttämällä erilaisia ​​indikaattoreita, mukaan lukien luonnolliset indikaattorit, käyttämällä muistikirjaa I. I. Novoshinskyn, N. S. Novoshinskajan käytännön työhön kemian oppikirjaan luokka 8 .

Oppitunnin tavoitteet:

1. Koulutuksellinen. Vahvistaa seuraavat käsitteet: indikaattorit, väliaineen reaktio (tyypit), pH, suodos, suodatus käytännön työtehtävien suorittamisen perusteella. Tarkistaa opiskelijoiden tiedot, jotka heijastavat suhdetta "aineen liuos (kaava) - pH-arvo (lukuarvo) - ympäristön reaktio". Kerro opiskelijoille tavoista vähentää maaperän happamuutta Arkangelin alueella.
2. Kehittyy. Edistää kehitystä looginen ajattelu opiskelijat perustuvat käytännön työssä saatujen tulosten analysointiin, niiden yleistykseen sekä kykyyn tehdä johtopäätöksiä. Vahvista sääntö: käytäntö todistaa teorian tai kumoaa sen. Jatkaa opiskelijoiden persoonallisuuden esteettisten ominaisuuksien muodostumista esiteltyjen monipuolisten ratkaisujen pohjalta sekä tukea lasten kiinnostusta opisteltavana olevaa kemiaa kohtaan.
3. Hoitaa. Jatketaan opiskelijoiden taitojen kehittämistä käytännön työtehtävien suorittamiseen työsuojelu- ja turvallisuusmääräyksiä noudattaen, mukaan lukien suodatus- ja lämmitysprosessien oikea suorittaminen.

Käytännön työ nro 6 “Alusaineen pH:n määritys”.

Tavoite opiskelijoille: Opi määrittämään erilaisten esineiden liuosten (hapot, emäkset, suolat, maaliuos, jotkut liuokset ja mehut) ympäristön reaktiota sekä tutkimaan kasviesineitä luonnollisina indikaattoreina.

Varustus ja reagenssit: koeputkiteline, korkki, lasisauva, rengasteline, suodatinpaperi, sakset, kemiallinen suppilo, dekantterilasit, posliinilaasti ja survin, hieno raastin, puhdas hiekka, yleisindikaattoripaperi, testiliuos, maaperä, keitetty vesi, hedelmät , marjat ja muut kasvimateriaalit, natriumhydroksidin ja rikkihapon liuos, natriumkloridi.

Tuntien aikana

Kaverit! Olemme jo tutustuneet sellaisiin käsitteisiin kuin vesiliuosten väliaineen reaktio sekä indikaattorit.

Millaisia ​​reaktioita vesiliuosten ympäristössä tiedät?

• neutraali, emäksinen ja happoinen.

Mitä indikaattorit ovat?

• aineet, joilla voit määrittää ympäristön reaktion.

Mitä indikaattoreita tiedät?

• liuoksissa: fenolftaleiini, lakmus, metyylioranssi.

• kuiva: yleisindikaattoripaperi, lakmuspaperi, metyylioranssipaperi

Miten vesiliuoksen reaktio voidaan määrittää?

• märkä ja kuiva.

Mikä on ympäristön pH?

• Vetyionien pH-arvo liuoksessa (pH=– lg )

Muistetaanpa, mikä tiedemies esitteli ympäristön pH:n käsitteen?

• tanskalainen kemisti Sorensen.

Hyvin tehty!!! Avaa nyt vihko käytännön työhön sivulla 21 ja lue tehtävä numero 1.

Tehtävä numero 1. Määritä liuoksen pH yleisindikaattorilla.

Muistetaan säännöt happojen ja alkalien kanssa työskennellessä!

Suorita koe tehtävästä numero 1.

Tee johtopäätös. Siten, jos liuoksen pH = 7, väliaine on neutraali pH:ssa< 7 среда кислотная, при pH >7 alkalinen ympäristö.

Tehtävä numero 2. Hanki maaliuos ja määritä sen pH yleisindikaattorilla.

Lue tehtävä s.21-s.22, suorita tehtävä suunnitelman mukaan, laita tulokset taulukkoon.

Muista turvallisuussäännöt, kun työskentelet lämmityslaitteiden (alkoholin) kanssa.

Mitä on suodatus?

• seoksen erotusprosessi, joka perustuu erilaisiin kaistanleveys huokoinen materiaali - suodos suhteessa hiukkasiin, jotka muodostavat seoksen.

Mikä on suodos?

• se on kirkas liuos, joka saadaan suodatuksen jälkeen.

Esitä tulokset taulukon muodossa.

Mikä on maaperän liuosväliaineen reaktio?

• Hapan

Mitä on tehtävä maaperän laadun parantamiseksi alueellamme?

• CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d Ca (HCO 3) 2

Lannoitteiden käyttö, joilla on emäksinen ympäristöreaktio: jauhettu kalkkikivi ja muut karbonaattimineraalit: liitu, dolomiitti. Arkangelin alueen Pinezhskin alueella on sellaisia ​​mineraaleja kuin kalkkikiveä, lähellä karstiluolia, joten se on saatavilla.

Tee johtopäätös. Syntyneen maaliuoksen pH=4 ympäristön reaktio on lievästi hapan, joten kalkitus on tarpeen maaperän laadun parantamiseksi.

Tehtävä numero 3. Määritä joidenkin liuosten ja mehujen pH yleisindikaattorilla.

Lue tehtävä s.22, suorita tehtävä algoritmin mukaan, laita tulokset taulukkoon.

mehun lähde		mehun lähde
Peruna		silikaattiliimaa
tuoretta kaalia		pöytäetikka
Hapankaali		Juoma sooda liuos
		Oranssi
		Tuoreet punajuuret
		Keitetyt punajuuret

Tee johtopäätös. Siten eri luonnon esineillä on erilaiset pH-arvot: pH 1?7 – hapan ympäristö (sitruuna, karpalo, appelsiini, tomaatti, punajuuri, kiivi, omena, banaani, tee, peruna, hapankaali, kahvi, silikaattiliima).

pH 7-14 emäksinen ympäristö (tuorekaali, ruokasoodaliuos).

pH = 7 neutraali alusta (kaki, kurkku, maito).

Tehtävä numero 4. Tutki vihannesten indikaattoreita.

Mitkä kasviobjektit voivat toimia indikaattoreina?

• marjat: mehut, terälehdet: uutteet, vihannesmehut: juurikasvit, lehdet.
• aineet, jotka voivat muuttaa liuoksen väriä eri ympäristöissä.

Lue tehtävä s.23 ja suorita se suunnitelman mukaan.

Kirjaa tulokset taulukkoon.

Kasvimateriaali (luonnolliset indikaattorit)	Luonnollisen indikaattoriliuoksen väri
	Hapan ympäristö	Liuoksen luonnollinen väri (neutraali väliaine)	Alkalinen ympäristö
Karpalomehu)			violetti
Mansikat (mehu)	Oranssi	persikka-vaaleanpunainen
Mustikat (mehu)		puna-violetti	sininen - violetti
Mustaherukka (mehu)		puna-violetti	sininen - violetti

Tee johtopäätös. Siten ympäristön pH:sta riippuen luonnolliset indikaattorit: karpalot (mehu), mansikat (mehu), mustikat (mehu), mustaherukat (mehu) saavat seuraavat värit: happamassa ympäristössä - punainen ja oranssi väri, neutraali - punainen, persikka - vaaleanpunainen ja violetti, emäksisessä ympäristössä vaaleanpunaisesta siniseen - violettiin violettiin.

Näin ollen luonnollisen indikaattorin värin intensiteetti voidaan arvioida tietyn liuoksen väliaineen reaktion perusteella.

Siivoa työtilasi, kun olet valmis.

Kaverit! Tänään oli hyvin epätavallinen oppitunti! Piditkö?! Voidaanko tällä oppitunnilla opittua tietoa käyttää jokapäiväisessä elämässä?

Suorita nyt harjoitusvihkoissasi annettu tehtävä.

Tehtävä hallintaan. Jaa aineet, joiden kaavat on annettu alla, ryhmiin liuosten pH:n mukaan: HCl, H 2 O, H 2 SO 4, Ca (OH) 2, NaCl, NaOH, KNO 3, H 3 PO 4, KOH.

pH 17 - väliaine (happo), sisältää liuoksia (HCl, H 3 PO 4, H 2 SO 4).

pH 714 alusta (emäksinen), sisältää liuoksia (Ca (OH) 2, KOH, NaOH).

pH = 7 medium (neutraali), sisältää liuoksia (NaCl, H 2 O, KNO 3).

Työn arviointi _______________

Hydrolyysi on aineiden vuorovaikutusta veden kanssa, jonka seurauksena liuoksen väliaine muuttuu.

Heikkojen elektrolyyttien kationit ja anionit pystyvät olemaan vuorovaikutuksessa veden kanssa muodostaen stabiileja mataladissosiaatioyhdisteitä tai ioneja, minkä seurauksena liuosväliaine muuttuu. Vesikaavat hydrolyysiyhtälöissä kirjoitetaan yleensä muodossa H-OH. Veden kanssa reagoidessaan heikkojen emästen kationit ottavat pois hydroksyyli-ionin vedestä ja liuokseen muodostuu ylimäärä H +:aa. Liuos muuttuu happamaksi. Heikkojen happojen anionit houkuttelevat H +:aa vedestä, ja väliaineen reaktio muuttuu emäksiseksi.

Epäorgaanisessa kemiassa joutuu useimmiten käsittelemään suolojen hydrolyysiä, ts. suola-ionien vaihtovuorovaikutuksella vesimolekyylien kanssa niiden liukenemisprosessissa. Hydrolyysillä on 4 muunnelmaa.

1. Suola muodostuu vahvasta emäksestä ja vahvasta haposta.

Tällainen suola ei käytännössä altistu hydrolyysille. Samaan aikaan veden dissosiaatiotasapaino suola-ionien läsnäollessa ei juuri häiriinny, joten pH = 7, väliaine on neutraali.

Na + + H 2 O Cl - + H 2 O

2. Jos suola muodostuu vahvan emäksen kationista ja heikon hapon anionista, niin anionissa tapahtuu hydrolyysi.

Na 2 CO 3 + HOH \(\nuoli vasen oikealle\) NaHCO 3 + NaOH

Koska OH-ioneja kerääntyy liuokseen, väliaine on emäksistä, pH> 7.

3. Jos suola muodostuu heikon emäksen kationista ja vahvan hapon anionista, hydrolyysi etenee kationia pitkin.

Cu 2+ + HOH \(\nuoli vasen oikealle\) CuOH + + H +

СuCl 2 + HOH \(\nuoli vasen oikealle\) CuOHCl + HCl

Koska H + -ionit kerääntyvät liuokseen, väliaine on hapan, pH<7.

4. Suola, jonka muodostaa heikon emäksen kationi ja heikon hapon anioni, hydrolysoituu sekä kationissa että anionissa.

CH 3 COONH 4 + HOH \(\nuoli vasen oikealle\) NH 4 OH + CH 3 COOH

CH 3 COO - + + HOH \(\nuoli vasen oikealle\) NH 4 OH + CH 3 COOH

Tällaisten suolojen liuoksilla on joko lievästi hapan tai lievästi emäksinen ympäristö, so. pH-arvo on lähellä 7. Väliaineen reaktio riippuu happo- ja emäsdissosiaatiovakioiden suhteesta. Hyvin heikkojen happojen ja emästen muodostamien suolojen hydrolyysi on käytännössä peruuttamatonta. Nämä ovat pääasiassa alumiinin, kromin ja raudan sulfideja ja karbonaatteja.

Al 2 S 3 + 3HOH \(\nuoli vasen oikealle\) 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

Suolaliuoksen väliainetta määritettäessä on otettava huomioon, että liuoksen väliaineen määrää vahva komponentti. Jos suolan muodostaa happo, joka on vahva elektrolyytti, liuoksen väliaine on hapan. Jos emäs on vahva elektrolyytti, se on emäksinen.

Esimerkki. Liuoksen ympäristö on emäksinen

1) Pb(NO3)2; 2) Na2C03; 3) NaCl; 4) NaNO 3

1) Pb (NO 3) 2 lyijy (II) nitraatti. Suola koostuu heikosta pohjasta ja vahvaa happoa, tarkoittaa liuosväliainetta hapan.

2) Na 2CO 3 natriumkarbonaatti. Muodostunut suola vahva pohja ja heikko happo, sitten liuosväliaine emäksinen.

3) NaCl; 4) NaNO 3 Suoloja muodostavat vahva emäs NaOH ja vahvat hapot HCl ja HNO 3 . Liuoksen väliaine on neutraali.

Oikea vastaus 2) Na2CO3

Indikaattoripaperi kastettiin suolaliuoksiin. NaCl- ja NaNO 3 -liuoksissa se ei vaihtanut väriä, mikä tarkoittaa liuosväliainetta neutraali. Liuoksessa Pb (NO 3) 2 muuttui punaiseksi, liuosväliaine hapan. Liuoksessa Na 2CO 3 muuttui siniseksi, liuosväliaine emäksinen.