Сольволиз – это обменное взаимодействие растворенного вещества с растворителем, приводящее к изменению концентрации катионов и анионов растворителя. Гидролиз – такой частный случай сольволиза, когда в роли растворителя выступает вода. Гидролиз бинарного соединения идет необратимо. Например:
(1) PCl5 + 4 H2O = 5 HCl + H3PO4 и далее – протолиз продуктов: HCl + H2O = Cl- + H3O+ , pH < 7 H3PO4 + H2O H2PO4- + H3O+ , pH < 7
HCl + H2O = Cl- + H3O+ , pH < 7
H3PO4 + H2O H2PO4- + H3O+ , pH < 7
Итак, наблюдается рост концентрации катионов оксония H3O+ с одновременным уменьшением концентрации OH-. Такое поведение характерно и для других соединений неметаллов с галогенами:
Такое поведение характерно и для других соединений неметаллов с галогенами:
(2) SiBr4 + (x + 2) H2O = 4 HBr + SiO2 . x H2O(т) HBr + H2O = Br- + H3O+ , pH < 7 (3) BCl3 + 3 H2O = 3 HCl + B(OH)3(т) HCl + H2O = Cl- + H3O+ , pH < 7 (4) SCl2O2 + 2 H2O = 2 HCl + H2SO4 HCl + H2O = Cl- + H3O+ , pH < 7 H2SO4 + 2 H2O = SO42- + 2 H3O+ , pH < 7
HBr + H2O = Br- + H3O+ , pH < 7
(3) BCl3 + 3 H2O = 3 HCl + B(OH)3(т) HCl + H2O = Cl- + H3O+ , pH < 7 (4) SCl2O2 + 2 H2O = 2 HCl + H2SO4 HCl + H2O = Cl- + H3O+ , pH < 7 H2SO4 + 2 H2O = SO42- + 2 H3O+ , pH < 7
(4) SCl2O2 + 2 H2O = 2 HCl + H2SO4 HCl + H2O = Cl- + H3O+ , pH < 7 H2SO4 + 2 H2O = SO42- + 2 H3O+ , pH < 7
H2SO4 + 2 H2O = SO42- + 2 H3O+ , pH < 7
Другие примеры – бинарные соединения металлов (нитриды, карбиды, силициды и другие):
(5) Li3N + 4 H2O = 3 LiOH + NH3 . H2O
LiOH = Li+ + OH-, pH > 7NH3 . H2O + H2O NH4+ + OH- + H2O , pH > 7
(6) CaC2 + 2 H2O = Ca(OH)2 + C2H2(г) Ca(OH)2 = Ca2+ + 2 OH-, pH > 7
Ca(OH)2 = Ca2+ + 2 OH-, pH > 7
Здесь также налицо изменение концентрации катионов и анионов воды (растет концентрация OH-, падает концентрация H3O+).
При гидролизе не меняются степени окисления атомов элементов, входящих в состав соединения. Например, по-разному гидролизуются фторид азота: (7) N+IIIF3-I + 2 H2O = HN+IIIO2 + 3 HF-I HNO2 + H2O NO2- + H3O+ , pH < 7HF + H2O F- + H3O+ , pH < 7
(7) N+IIIF3-I + 2 H2O = HN+IIIO2 + 3 HF-I HNO2 + H2O NO2- + H3O+ , pH < 7HF + H2O F- + H3O+ , pH < 7
HNO2 + H2O NO2- + H3O+ , pH < 7HF + H2O F- + H3O+ , pH < 7
и нитрид трихлора: (8) Cl3+IN-III + 4 H2O = N-III H3 . H2O + 3 HCl+IO NH3 . H2O + HClO = NH4ClO (нейтрализация) HClO + H2O ClO- + H3O+ , pH < 7
(8) Cl3+IN-III + 4 H2O = N-III H3 . H2O + 3 HCl+IO NH3 . H2O + HClO = NH4ClO (нейтрализация) HClO + H2O ClO- + H3O+ , pH < 7
NH3 . H2O + HClO = NH4ClO (нейтрализация)
HClO + H2O ClO- + H3O+ , pH < 7
Гидролиз солей чаще всего идет обратимо и может быть рассмотрен схематически следующим образом: сначала при растворении солей (соединений с ионной кристаллической решеткой) в воде нацело идет диссоциация на катионы и анионы:
MA = M+ + A-,
а затем – гидратация ионов с получением M+(р) и A- (р). После этого те из гидратированных ионов, которые являются протолитами, вступают в протолитическую реакцию с водой. Анионы часто ведут себя как основания:
A- + H2O ?? HA + OH- , pH > 7
Равновесие в этом случае описывается константой основности Kо, которую можно рассчитать, зная константу кислотности соответствующей сопряженной пары HA / A- по формуле:
Kо = Kв / Kк
Гидратированные катионы металлов в водном растворе практически всегда проявляют свойства кислот:
M+ . H2O + H2O MOH + H3O+ , pH < 7
Равновесие в такой системе описывается константой кислотности Kк сопряженной пары M+ . H2O / MOH.
Среди распространенных анионов не являются протолитами Cl-, Br-, I-, NO3-, ClO4-, SO42-, ClO3-, MnO4- и некоторые другие. Среди гидратированных катионов металлов не являются протолитами Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Tl+ и некоторые другие. Для иллюстрации изложенного могут быть приведены примеры:
Для иллюстрации изложенного могут быть приведены примеры:
(9) KNO3 = K+ + NO3-
(катион калия - непротолит, нитрат-ион - непротолит) K+ + H2O ? ; NO3- + H2O ? ; pH = 7, гидролиз не идет.
K+ + H2O ? ; NO3- + H2O ? ; pH = 7, гидролиз не идет.
(10) KNO2 = K+ + NO2-
(катион калия - непротолит, нитрит-ион - протолит) K+ + H2O ?; NO2- + H2O HNO2 + OH -; pH > 7 (11) BaCl2 = Ba2+ + 2 Cl- (катион бария - непротолит, хлорид-ион - непротолит) Ba2+ + H2O ?; Cl- + H2O ? ; pH = 7, гидролиз не идет.
K+ + H2O ?; NO2- + H2O HNO2 + OH -; pH > 7
(11) BaCl2 = Ba2+ + 2 Cl-
(катион бария - непротолит, хлорид-ион - непротолит) Ba2+ + H2O ?; Cl- + H2O ? ; pH = 7, гидролиз не идет.
Ba2+ + H2O ?; Cl- + H2O ? ; pH = 7, гидролиз не идет.
(12) BeCl2 = Be2+ + 2 Cl-
(катион бериллия - протолит, хлорид-ион - непротолит)
Be2+ . H2O + H2O ? BeOH+ + H3O+ , pH < 7
Cl- + H2O ?
Представьтесь*
Ваш комментарий*
