نمونه هایی از مواد آلی که تحت هیدرولیز قرار می گیرند. افزایش متقابل هیدرولیز هیدرولیز برگشت پذیر و غیر قابل برگشت

ما تأثیر یک شاخص جهانی را بر محلول‌های نمک‌های خاص مطالعه می‌کنیم

همانطور که می بینیم، محیط محلول اول خنثی است (pH = 7)، محلول دوم اسیدی است (pH).< 7), третьего щелочная (рН >7). چگونه می توانیم چنین واقعیت جالبی را توضیح دهیم؟ 🙂

ابتدا بیایید به یاد بیاوریم که pH چیست و به چه چیزی بستگی دارد.

pH یک شاخص هیدروژن است، اندازه گیری غلظت یون های هیدروژن در یک محلول (با توجه به حروف اول کلمات لاتین potentia hydrogeni - قدرت هیدروژن).

pH به عنوان لگاریتم اعشاری منفی غلظت یون هیدروژن بر حسب مول در لیتر محاسبه می شود:

در آب خالص در دمای 25 درجه سانتی گراد، غلظت یون های هیدروژن و یون هیدروکسید یکسان است و به 7-10 مول در لیتر می رسد (7 = pH).

هنگامی که غلظت هر دو نوع یون در یک محلول برابر باشد، محلول خنثی است. زمانی که محلول اسیدی است و زمانی که > قلیایی است.

چه چیزی باعث نقض برابری غلظت یون های هیدروژن و یون هیدروکسید در برخی از محلول های آبی نمک می شود؟

واقعیت این است که به دلیل اتصال یکی از یون های آن (یا) با یون های نمک با تشکیل یک محصول کمی تفکیک شده، کم محلول یا فرار، تغییری در تعادل تفکیک آب وجود دارد. این جوهر هیدرولیز است.

- این برهمکنش شیمیایی یون های نمک با یون های آب است که منجر به تشکیل یک الکترولیت ضعیف - اسید (یا نمک اسید) یا باز (یا نمک پایه) می شود.

کلمه "هیدرولیز" به معنای تجزیه با آب است ("هیدرو" - آب، "لیز" - تجزیه).

بسته به اینکه کدام یون نمک با آب تعامل دارد، سه نوع هیدرولیز متمایز می شود:

1. هیدرولیز توسط کاتیون (فقط کاتیون با آب واکنش می دهد).
2. هیدرولیز توسط آنیون (فقط آنیون با آب واکنش می دهد).
3. هیدرولیز مشترک - هیدرولیز در کاتیون و در آنیون (هر دو کاتیون و آنیون با آب واکنش می دهند).

هر نمکی را می توان به عنوان محصولی در نظر گرفت که از اثر متقابل یک باز و یک اسید تشکیل شده است:

هیدرولیز یک نمک برهمکنش یونهای آن با آب است که منجر به ظاهر شدن یک محیط اسیدی یا قلیایی می شود، اما با تشکیل رسوب یا گاز همراه نیست.
فرآیند هیدرولیز تنها با مشارکت اتفاق می افتد محلولنمک ها و شامل دو مرحله است:
1)تفکیکنمک در محلول - غیر قابل برگشتواکنش (درجه تفکیک، یا 100٪)؛
2) در واقع ، یعنی برهمکنش یون های نمک با آب، - برگشت پذیرواکنش (درجه هیدرولیز ˂ 1 یا 100%)
معادلات مرحله 1 و 2 - اولی غیر قابل برگشت است، دومی برگشت پذیر است - نمی توانید آنها را اضافه کنید!
توجه داشته باشید که نمک ها توسط کاتیون ها تشکیل می شوند قلیایی هاو آنیون ها قویاسیدها تنها زمانی که در آب حل می شوند، هیدرولیز نمی شوند. در محلول نمک های KCl، NaNO 3، NaSO 4 و BaI، محیط خنثی.

هیدرولیز توسط آنیون

در صورت تعامل آنیون هانمک محلول با آب به این فرآیند گفته می شود هیدرولیز نمک در آنیون.
1) KNO 2 = K + + NO 2 - (تجزیه)
2) NO 2 - + H 2 O ↔ HNO 2 + OH - (هیدرولیز)
تفکیک نمک KNO 2 به طور کامل اتفاق می افتد، هیدرولیز آنیون NO 2 به میزان بسیار کمی اتفاق می افتد (برای محلول 0.1 M - 0.0014٪)، اما این برای تبدیل شدن محلول کافی است. قلیایی(در میان محصولات هیدرولیز یک یون OH - وجود دارد)، حاوی پ H = 8.14.
آنیون ها فقط تحت هیدرولیز قرار می گیرند ضعیفاسیدها (در این مثال، یون نیتریت NO 2، مربوط به اسید نیتروژن ضعیف HNO 2). آنیون یک اسید ضعیف، کاتیون هیدروژن موجود در آب را جذب می کند و مولکولی از این اسید را تشکیل می دهد، در حالی که یون هیدروکسید آزاد می ماند:
NO 2 - + H 2 O (H +، OH -) ↔ HNO 2 + OH -
مثال ها:
الف) NaClO = Na + + ClO -
ClO - + H 2 O ↔ HClO + OH -
ب) LiCN = Li + + CN -
CN - + H 2 O ↔ HCN + OH -
ج) Na 2 CO 3 = 2Na + + CO 3 2-
CO 3 2- + H 2 O ↔ HCO 3 — + OH —
د) K 3 PO 4 = 3K + + PO 4 3-
PO 4 3- + H 2 O ↔ HPO 4 2- + OH —
ه) BaS = Ba 2+ + S 2-
S 2- + H 2 O ↔ HS — + OH —
لطفاً توجه داشته باشید که در مثال های (c-e) نمی توانید تعداد مولکول های آب را افزایش دهید و به جای هیدروآنیون ها (HCO 3, HPO 4, HS) فرمول اسیدهای مربوطه (H 2 CO 3 , H 3 PO 4 , H 2 S ) را بنویسید. ). هیدرولیز یک واکنش برگشت پذیر است و نمی تواند "تا پایان" (تا تشکیل اسید) ادامه یابد.
اگر چنین اسید ناپایداری مانند H 2 CO 3 در محلول نمک آن NaCO 3 تشکیل شود، آنگاه انتشار گاز CO 2 از محلول مشاهده می شود (H 2 CO 3 = CO 2 + H 2 O ). با این حال، هنگامی که سودا در آب حل می شود، یک محلول شفاف بدون تکامل گاز تشکیل می شود، که نشان دهنده ناقص بودن هیدرولیز آنیون با ظاهر شدن در محلول تنها هیدرانیون های اسید کربنیک HCO 3 - است.
درجه هیدرولیز نمک توسط آنیون به درجه تفکیک محصول هیدرولیز - اسید بستگی دارد. هرچه اسید ضعیف تر باشد، درجه هیدرولیز بالاتر است.به عنوان مثال، یون های CO 3 2-، PO 4 3- و S 2- به میزان بیشتری نسبت به یون NO 2 هیدرولیز می شوند، زیرا تفکیک H 2 CO 3 و H 2 S در مرحله 2 است و H 3 PO 4 در مرحله 3 به طور قابل توجهی کمتر از تجزیه اسید HNO 2 پیش می رود. بنابراین، راه حل هایی، به عنوان مثال، Na 2 CO 3، K 3 PO 4 و BaS خواهد بود بسیار قلیایی(که با لمس کردن سودا به راحتی قابل مشاهده است) .

مازاد یون OH در محلول را می توان به راحتی با یک نشانگر تشخیص داد یا با دستگاه های مخصوص (PH متر) اندازه گیری کرد.
اگر در محلول غلیظ نمکی که به شدت توسط آنیون هیدرولیز می شود،
به عنوان مثال Na 2 CO 3، آلومینیوم را اضافه کنید، سپس دومی (به دلیل آمفوتریک بودن) با قلیایی واکنش داده و آزاد شدن هیدروژن مشاهده می شود. این شواهد اضافی از هیدرولیز است، زیرا ما قلیایی NaOH را به محلول سودا اضافه نکردیم!

به نمک های اسیدهای با قدرت متوسط ​​- ارتوفسفریک و گوگرد توجه ویژه ای داشته باشید. در مرحله اول این اسیدها به خوبی تفکیک می‌شوند، بنابراین نمک‌های اسیدی آن‌ها هیدرولیز نمی‌شوند و محیط محلول این گونه نمک‌ها اسیدی است (به دلیل وجود کاتیون هیدروژن در نمک). و نمک های متوسط ​​در آنیون هیدرولیز می شوند - محیط قلیایی است. بنابراین، هیدروسولفیت ها، هیدروژن فسفات ها و دی هیدروژن فسفات ها در آنیون هیدرولیز نمی شوند، محیط اسیدی است. سولفیت ها و فسفات ها توسط آنیون هیدرولیز می شوند، محیط قلیایی است.

هیدرولیز توسط کاتیون

هنگامی که یک کاتیون نمک محلول با آب برهمکنش می کند، این فرآیند نامیده می شود
هیدرولیز نمک در کاتیون

1) Ni (NO 3) 2 = Ni 2 + + 2NO 3 - (تجزیه)
2) Ni 2 + + H 2 O ↔ NiOH + + H + (هیدرولیز)

تفکیک نمک Ni(NO 3) 2 به طور کامل اتفاق می افتد، هیدرولیز کاتیون Ni 2 + به میزان بسیار کمی (برای محلول 0.1 مولار - 0.001٪) اتفاق می افتد، اما این برای اسیدی شدن محیط کافی است. (یون H + در بین محصولات هیدرولیز وجود دارد).

فقط کاتیونهای هیدروکسیدهای بازی و آمفوتریک کم محلول و کاتیون آمونیوم تحت هیدرولیز قرار می گیرند. NH4+. کاتیون فلزی یون هیدروکسید را از مولکول آب جدا می کند و کاتیون هیدروژن H + را آزاد می کند.

در نتیجه هیدرولیز، کاتیون آمونیوم یک پایه ضعیف - هیدرات آمونیاک و یک کاتیون هیدروژن تشکیل می دهد:

NH 4 + + H 2 O ↔ NH 3 H 2 O + H +

لطفاً توجه داشته باشید که نمی‌توانید تعداد مولکول‌های آب را افزایش دهید و فرمول‌های هیدروکسید (مثلاً Ni(OH) 2) را به جای هیدروکسوکاسیون (مثلاً NiOH +) بنویسید. اگر هیدروکسیدها تشکیل می شدند، از محلول های نمکی رسوب ایجاد می شد که مشاهده نمی شود (این نمک ها محلول های شفافی را تشکیل می دهند).
کاتیون های هیدروژن اضافی را می توان به راحتی با یک نشانگر تشخیص داد یا با دستگاه های خاصی اندازه گیری کرد. منیزیم یا روی به محلول غلیظ نمکی که به شدت توسط کاتیون هیدرولیز می شود اضافه می شود و دومی با اسید واکنش می دهد و هیدروژن آزاد می کند.

اگر نمک نامحلول باشد، هیدرولیز وجود ندارد، زیرا یون ها با آب برهمکنش ندارند.

هیدرولیز واکنش تبادل نمک با آب است ( مشتق solvo در این حالت، ماده اولیه توسط آب، با تشکیل مواد جدید از بین می رود.

از آنجایی که هیدرولیز یک واکنش تبادل یونی است، نیروی محرکه آن تشکیل یک الکترولیت ضعیف (رسوب و/یا تکامل گاز) است. مهم است که به یاد داشته باشید که واکنش هیدرولیز یک واکنش برگشت پذیر است (در بیشتر موارد)، اما هیدرولیز غیرقابل برگشت نیز وجود دارد (تا تکمیل شود، هیچ ماده اولیه ای در محلول وجود نخواهد داشت). هیدرولیز یک فرآیند گرماگیر است (با افزایش دما، هم سرعت هیدرولیز و هم بازده محصولات هیدرولیز افزایش می یابد).

همانطور که از تعریفی که هیدرولیز یک واکنش تبادلی پیداست، می توان فرض کرد که یک گروه OH به فلز می رود (+ یک باقیمانده اسید احتمالی در صورت تشکیل یک نمک بازی (در طول هیدرولیز نمکی که توسط یک اسید قوی تشکیل می شود. و یک باز پلی اسیدی ضعیف))، و به سمت باقیمانده اسید، پروتون هیدروژن H + (+ یون فلزی و یون هیدروژن ممکن است، تشکیل نمک اسیدی می دهد اگر نمک تشکیل شده توسط یک اسید پلی بازیک ضعیف هیدرولیز شود)).

4 نوع هیدرولیز وجود دارد:

1. نمکی که از یک باز قوی و یک اسید قوی تشکیل شده است. از آنجایی که قبلاً ذکر شد، هیدرولیز یک واکنش تبادل یونی است و فقط در صورت تشکیل یک الکترولیت ضعیف رخ می دهد. همانطور که در بالا توضیح داده شد، یک گروه OH به فلز می رود و یک پروتون هیدروژن H + به سمت باقی مانده اسیدی می رود، اما نه یک باز قوی و نه یک اسید قوی الکترولیت ضعیفی نیستند، بنابراین هیدرولیز در این مورد اتفاق نمی افتد:

NaCl+HOH≠NaOH+HCl

واکنش محیط نزدیک به خنثی است: pH≈7

2. یک نمک از یک باز ضعیف و یک اسید قوی تشکیل می شود. همانطور که در بالا گفته شد: یک گروه OH - به فلز می رود و یک پروتون هیدروژن H + به باقی مانده اسیدی می رود. مثلا:

NH 4 Cl + HOH↔NH 4 OH + HCl

NH 4 + +Cl - +HOH↔NH 4 OH+H + +Cl -

NH 4 + +HOH↔NH 4 OH+H +

همانطور که از مثال مشاهده می شود، هیدرولیز در امتداد کاتیون رخ می دهد، واکنش محیط PH اسیدی است. < 7.При написании уравнений гидролиза для солей, образованных сильной кислотой и слабым многокислотным основанием, то в правой части следует писать основную соль, так как гидролиз идёт только по первой ступени:

FeCl 2 + HOH ↔ FeOHCl + HCl

Fe 2 + + 2Cl - +HOH↔FeO + +H + +2Cl -

Fe 2+ + HOH ↔ FeOH + + H +

3. یک نمک توسط یک اسید ضعیف و یک باز قوی تشکیل می شود.

CH 3 COONa + HOH↔NaOH + CH 3 COOH

СH 3 COO - +Na + +HOH↔Na + +CH3COOH+OH -

CH 3 COO - +HOH↔+CH 3 COOH+OH -

هیدرولیز از طریق آنیون انجام می شود، واکنش محیط قلیایی، pH است >7 هنگام نوشتن معادلات برای هیدرولیز نمکی که توسط یک اسید پلی بازیک ضعیف و یک باز قوی تشکیل شده است، تشکیل نمک اسیدی باید در سمت راست نوشته شود، هیدرولیز در 1 مرحله انجام می شود. مثلا:

Na 2 CO 3 + HOH ↔ NaOH + NaHCO 3

2Na + +CO 3 2- +HOH↔HCO 3 - +2Na + +OH -

CO 3 2- +HOH↔HCO 3 - +OH -

4. یک نمک از یک باز ضعیف و یک اسید ضعیف تشکیل می شود. این تنها موردی است که هیدرولیز به پایان می رسد و غیر قابل برگشت است (مثلاً تا زمانی که نمک اصلی به طور کامل مصرف شود).

CH 3 COONH 4 +HOH↔NH 4 OH + CH 3 COOH

این تنها موردی است که هیدرولیز به پایان می رسد. هیدرولیز هم در آنیون و هم در کاتیون اتفاق می افتد، پیش بینی واکنش محیط دشوار است، اما نزدیک به خنثی است: pH≈7.

همچنین یک ثابت هیدرولیز وجود دارد که آن را با استفاده از مثال یون استات در نظر بگیرید Ac- . همانطور که از مثال های بالا مشاهده می شود، اسید استیک (اتانوئیک) یک اسید ضعیف است و بنابراین، نمک های آن بر اساس طرح زیر هیدرولیز می شوند:

Ac - +HOH↔HAc+OH -

بیایید ثابت تعادل را برای این سیستم پیدا کنیم:

دانستن محصول یونی آب، می توانیم غلظت را از طریق آن بیان کنیم [اوه ] -

با جایگزینی این عبارت در معادله ثابت هیدرولیز، دریافت می کنیم:

با جایگزینی ثابت یونیزاسیون آب در معادله، بدست می آوریم:

اما ثابت تفکیک اسید (با استفاده از مثال اسید هیدروکلریک) برابر است با:

پروتون هیدروژن هیدراته کجاست: . همانطور که در مثال در مورد اسید استیک نیز وجود دارد. با جایگزینی مقدار ثابت تفکیک اسید به معادله ثابت هیدرولیز، دریافت می کنیم:

همانطور که از مثال نشان می‌دهد، اگر نمک توسط یک باز ضعیف تشکیل شده باشد، مخرج حاوی ثابت تفکیک باز است که بر اساس همان اصل ثابت تفکیک اسید محاسبه می‌شود. اگر نمکی از یک باز ضعیف و یک اسید ضعیف تشکیل شود، مخرج حاصل ضرب ثابت های تفکیک اسید و باز خواهد بود.

درجه هیدرولیز

همچنین مقدار دیگری وجود دارد که هیدرولیز را مشخص می کند - درجه هیدرولیز -α.که برابر است با نسبت مقدار (غلظت) نمک تحت هیدرولیز به مقدار کل (غلظت) نمک محلولدرجه هیدرولیز به غلظت نمک و دمای محلول بستگی دارد. با رقیق شدن محلول نمک و افزایش دمای محلول افزایش می یابد. بیایید به یاد بیاوریم که هر چه محلول رقیق تر باشد، غلظت مولی نمک اصلی کمتر می شود. و درجه هیدرولیز با افزایش دما افزایش می یابد، زیرا هیدرولیز یک فرآیند گرماگیر است، همانطور که در بالا ذکر شد.

درجه هیدرولیز نمک بالاتر است، اسید یا باز تشکیل دهنده آن ضعیف تر است. به شرح زیر از معادله درجه هیدرولیز و انواع هیدرولیز: با هیدرولیز برگشت ناپذیرα≈1.

درجه هیدرولیز و ثابت هیدرولیز از طریق معادله استوالد به هم مرتبط هستند.ویلهلم فردریش استوالدقانون رقیق سازی استوالد، برگرفته از 1888سالقانون رقت نشان می دهد که درجه تفکیک یک الکترولیت به غلظت و ثابت تفکیک آن بستگی دارد. اجازه دهید غلظت اولیه ماده را در نظر بگیریمC 0، و قسمت تفکیک شده از ماده استγ، بیایید طرح تفکیک یک ماده در محلول را به یاد بیاوریم:

AB↔A + +B -

سپس قانون استوالد را می توان به صورت زیر بیان کرد:

به یاد بیاورید که معادله شامل غلظت در لحظه تعادل است. اما اگر ماده کمی تفکیک شود، آنگاه (1-γ)→1، که معادله استوالد را به شکل زیر می‌آورد: Kd =γ 2 C 0 .

درجه هیدرولیز به طور مشابه با ثابت آن مرتبط است:

در اکثریت قریب به اتفاق موارد از این فرمول استفاده می شود. اما در صورت لزوم می توانید درجه هیدرولیز را از طریق فرمول زیر بیان کنید:

موارد خاص هیدرولیز:

1) هیدرولیز هیدریدها (ترکیبات هیدروژنی با عناصر (در اینجا فقط فلزات گروه 1 و 2 و متاها را در نظر می گیریم)، ​​که در آن هیدروژن حالت اکسیداسیون -1 را نشان می دهد:

NaH+HOH→NaOH+H2

CaH 2 + 2HOH → Ca(OH) 2 + 2H 2

CH4 +HOH→CO+3H 2

واکنش با متان یکی از روش های صنعتی برای تولید هیدروژن است.

2) هیدرولیز پراکسیدهاپراکسیدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی با آب تجزیه می شوند و هیدروکسید و پراکسید هیدروژن (یا اکسیژن) مربوطه را تشکیل می دهند:

Na 2 O 2 + 2 H 2 O → 2 NaOH + H 2 O 2

Na 2 O 2 + 2H 2 O → 2 NaOH + O 2

3) هیدرولیز نیتریدها

Ca 3 N 2 +6HOH→3Ca(OH) 2 +2NH 3

4) هیدرولیز فسفیدها.

K 3 P+3HOH→3KOH+PH 3

گاز منتشر شده PH 3 -فسفین، بسیار سمی، بر سیستم عصبی تأثیر می گذارد. همچنین قادر به احتراق خود به خود در تماس با اکسیژن است. آیا تا به حال از میان باتلاقی در شب عبور کرده اید یا از کنار قبرستان ها عبور کرده اید؟ ما فوران های نادری از نورها را دیدیم - "will-o'-the-wisps" که به صورت سوختگی فسفین ظاهر می شوند.

5) هیدرولیز کاربیدها. در اینجا دو واکنش را ارائه خواهیم داد که کاربرد عملی دارند، زیرا با کمک آنها 1 عضو از سری همولوگ آلکان ها (واکنش 1) و آلکین ها (واکنش 2) به دست می آید:

Al 4 C 3 + 12 HOH → 4 Al (OH) 3 + 3CH 4 (واکنش 1)

CaC 2 + 2 HOH → Ca(OH) 2 + 2C 2 H 2 (واکنش 2، محصول آسیلن است، با توجه به UPA S ethin)

6) هیدرولیز سیلیسیدها. در نتیجه این واکنش، 1 نماینده از سری همولوگ سیلان ها (در مجموع 8 عدد وجود دارد) تشکیل می شود: SiH 4 - یک هیدرید کووالانسی مونومر.

Mg 2 Si + 4HOH → 2 Mg (OH) 2 + SiH 4

7) هیدرولیز هالیدهای فسفر. در اینجا کلریدهای فسفر 3 و 5 را در نظر می گیریم که به ترتیب کلریدهای اسید فسفر و اسیدهای فسفریک هستند:

PCl 3 + 3H 2 O = H 3 PO 3 + 3HCl

PCl 5 + 4H 2 O = H 3 PO 4 + 5HCl

8) هیدرولیز مواد آلی چربی ها برای تشکیل گلیسرول (C 3 H 5 (OH) 3) و اسید کربوکسیلیک (نمونه ای از اسید کربوکسیلیک اشباع) (CnH (2n + 1) COOH) هیدرولیز می شوند.

استرها:

CH 3 COOCH 3 + H 2 O↔CH 3 COOH + CH 3 OH

الکل:

C 2 H 5 ONa + H 2 O↔C 2 H 5 OH + NaOH

موجودات زنده در طی واکنش ها مواد آلی مختلف را هیدرولیز می کنندکاتابولیسم با مشارکت آنزیم ها به عنوان مثال، در هنگام هیدرولیز با مشارکت آنزیم های گوارشیپروتئین ها به اسیدهای آمینه، چربی ها به گلیسرول و اسیدهای چرب، پلی ساکاریدها به مونوساکاریدها (به عنوان مثال، گلوکز) تجزیه می شوند.

هنگامی که چربی ها در حضور قلیاها هیدرولیز می شوند، به دست می آیند صابون؛ هیدرولیز چربی ها در حضورکاتالیزورها برای به دست آوردن استفاده می شودگلیسین و اسیدهای چرب

وظایف

1) درجه تفکیک a اسید استیک در محلول 0.1 مولار در دمای 18 درجه سانتیگراد 1.4·10-2 است. ثابت تفکیک اسید K d را محاسبه کنید (اشاره - از معادله استوالد استفاده کنید.)

2) چه جرمی از هیدرید کلسیم باید در آب حل شود تا 6.96 گرم اکسید آهن توسط گاز آزاد شده به آهن تبدیل شود. II، III)؟

3) معادله واکنش Fe 2 (SO 4) 3 + Na 2 CO 3 + H 2 O را بنویسید

4) درجه و ثابت هیدرولیز نمک Na 2 SO 3 را برای غلظت Cm = 0.03 M با در نظر گرفتن تنها مرحله 1 هیدرولیز محاسبه کنید. (ثابت تفکیک اسید سولفوره را 8-10∙6.3 در نظر بگیرید)

راه حل ها:

الف) بیایید این مشکلات را با قانون رقیق سازی استوالد جایگزین کنیم:

ب) K d = [C] = (1.4 10 –2) 0.1/(1 – 0.014) = 1.99 10 –5

پاسخ. Kd = 1.99·10 -5.

ج) Fe 3 O 4 + 4H 2 → 4H 2 O + 3Fe

CaH 2 + HOH → Ca(OH) 2 + 2H 2

تعداد مول های اکسید آهن (II,III) را پیدا می کنیم که برابر است با نسبت جرم این ماده به جرم مولی آن، با استفاده از معادله شیمیایی در می یابیم که مول کلسیم است هیدرید برابر با 0.06 (mol) است.

پاسخ: 2.52 (گرم).

د) Fe 2 (SO 4) 3 + 3 Na 2 CO 3 + 3H 2 O→ 3 СO2 + 2Fe (OH) 3 ↓ + 3 Na 2 SO 4

ه) سولفیت سدیم در آنیون تحت هیدرولیز قرار می گیرد، واکنش محلول نمک قلیایی است (PH> 7):
SO 3 2- + H 2 O<-->OH - + HSO 3 -
ثابت هیدرولیز (به معادله بالا مراجعه کنید) برابر است با: 10 -14 / 6.3 * 10 -8 = 1.58 * 10 -7
درجه هیدرولیز با فرمول α 2 / (1 - α) = Kh / C 0 محاسبه می شود.
بنابراین، α = (K h / C 0) 1/2 = (1.58 * 10 -7 / 0.03) 1/2 = 2.3 * 10 -3

پاسخ: K h = 1.58 * 10 -7؛ α = 2.3 * 10 -3

ویراستار: گالینا نیکولاونا خرلاموا

هیدرولیز
تماس گرفت
واکنش ها
تبادل
اثر متقابل
مواد با آب که منجر به آنها می شود
تجزیه.

ویژگی های خاص

هیدرولیز مواد آلی
مواد
موجودات زنده انجام می دهند
هیدرولیز مواد آلی مختلف
مواد در طی واکنش ها در
مشارکت آنزیم ها
به عنوان مثال، در طول هیدرولیز در
مشارکت دستگاه گوارش
آنزیم ها پروتئین ها تجزیه می شوند
در مورد اسیدهای آمینه،
چربی ها - برای گلیسرول و
اسید چرب،
پلی ساکاریدها (به عنوان مثال.
نشاسته و سلولز) - روی
مونوساکاریدها (به عنوان مثال،
گلوکز)، نوکلئین
اسیدها - به رایگان
نوکلئوتیدها.
در طول هیدرولیز چربی ها در
وجود مواد قلیایی
صابون بگیرید؛ هیدرولیز
چربی ها در حضور
کاتالیزور استفاده می شود
برای به دست آوردن گلیسیرین و
اسیدهای چرب هیدرولیز
چوب اتانول تولید می کند و
محصولات هیدرولیز ذغال سنگ نارس
پیدا کردن برنامه در
تولید خوراک
مخمر، موم، کود و
و غیره.

هیدرولیز ترکیبات آلی

چربی ها برای تولید گلیسرول هیدرولیز می شوند و
اسیدهای کربوکسیلیک (با NaOH - صابون سازی).
نشاسته و سلولز هیدرولیز می شوند
گلوکز:

هیدرولیز برگشت پذیر و غیر قابل برگشت

تقریباً تمام واکنش های هیدرولیز
مواد آلی
برگشت پذیر اما همچنین وجود دارد
هیدرولیز برگشت ناپذیر
خاصیت عمومی برگشت ناپذیر
هیدرولیز - یک (ترجیحا هر دو)
از محصولات هیدرولیز باید
از حوزه واکنش حذف شود
مانند:
- پیش نویس،
- گاز.
CaС2 + 2Н2О = Ca(OH)2↓ + С2Н2
در طول هیدرولیز نمک ها:
Al4C3 + 12 H2O = 4 Al(OH)3↓ + 3CH4
Al2S3 + 6 H2O = 2 Al(OH)3↓ + 3 H2S
CaH2 + 2 H2O = 2Ca(OH)26 + H2

G I D R O L I S S O L E Y

هیدرولیز نمک
هیدرولیز نمک ها -
نوع واکنش ها
هیدرولیز ناشی از
سیر واکنش ها
تبادل یون در محلول ها
(آبی) محلول
نمک های الکترولیت
نیروی محرکه فرآیند
تعامل است
یون با آب، منجر به
آموزش افراد ضعیف
الکترولیت در یونی یا
فرم مولکولی
("پیوند یون").
برگشت پذیر و
هیدرولیز برگشت ناپذیر نمک ها
1. هیدرولیز نمک ضعیف
اسید و باز قوی
(هیدرولیز توسط آنیون).
2. هیدرولیز نمک قوی
اسید و باز ضعیف
(هیدرولیز توسط کاتیون).
3. هیدرولیز نمک ضعیف
اسید و باز ضعیف
(غیر قابل برگشت).
نمک یک اسید قوی و
بدون دلیل قوی
تحت هیدرولیز قرار می گیرد.

معادلات واکنش

هیدرولیز نمک اسید ضعیف و باز قوی
(هیدرولیز توسط آنیون):
(محلول قلیایی است، واکنش ادامه می یابد
برگشت پذیر، هیدرولیز در مرحله دوم ادامه دارد
درجه ناچیز).
هیدرولیز نمک اسید قوی و باز ضعیف
(هیدرولیز توسط کاتیون):
(محلول اسیدی است، واکنش برگشت پذیر است،
هیدرولیز در مرحله دوم بسیار ناچیز است
درجه).

10.

هیدرولیز نمک اسید ضعیف و باز ضعیف:
(تعادل به سمت محصولات، هیدرولیز تغییر می کند
تقریباً به طور کامل نشت می کند، زیرا هر دو محصول
واکنش ها منطقه واکنش را به صورت رسوب یا رسوب ترک می کنند
گاز).
نمک اسید قوی و باز قوی نیست
تحت هیدرولیز قرار می گیرد و محلول خنثی است.

11. طرح هیدرولیز کربنات سدیم

Na2CO3
NaOH
پایه قوی
H2CO3
اسید ضعیف
محیط قلیایی
نمک اسیدی، هیدرولیز توسط
آنیون

12. طرحی برای هیدرولیز کلرید مس (II)

CuCl2
Cu(OH)26
پایه ضعیف
HCl
اسید قوی
محیط اسیدی
نمک پایه، هیدرولیز بر اساس
CATION

13. طرحی برای هیدرولیز سولفید آلومینیوم

Al2S3
Al(OH)₃↓
پایه ضعیف
H2S
اسید ضعیف
واکنش خنثی
محیط
هیدرولیز برگشت ناپذیر

14.

نقش هیدرولیز در طبیعت
دگرگونی پوسته زمین
ایجاد یک محیط دریایی کمی قلیایی
اب
نقش هیدرولیز در زندگی
PERSON
شستشو
شستن ظروف
شستشو با صابون
فرآیندهای گوارشی

فرآیند تشکیل ترکیبات با تفکیک ضعیف با تغییر در شاخص هیدروژن محیط در اثر متقابل آب و نمک هیدرولیز نامیده می شود.

هیدرولیز نمک ها زمانی اتفاق می افتد که یک یون آب به دلیل تغییر در تعادل تفکیک، به ترکیبات کم محلول یا تجزیه ضعیف متصل می شود. در بیشتر موارد، این فرآیند برگشت پذیر است و با رقیق سازی یا افزایش دما تقویت می شود.

برای اینکه بفهمید کدام نمک ها تحت هیدرولیز قرار می گیرند، باید بدانید که از چه پایه ها و اسیدهای قدرتی در تشکیل آن استفاده شده است. انواع مختلفی از تعاملات آنها وجود دارد.

به دست آوردن نمک از یک باز و یک اسید ضعیف

به عنوان مثال می توان به سولفید آلومینیوم و کروم و همچنین استات آمونیوم و کربنات آمونیوم اشاره کرد. این نمک ها وقتی در آب حل می شوند، باز و اسیدهایی با تجزیه ضعیف تشکیل می دهند. برای ردیابی برگشت پذیری فرآیند، لازم است معادله ای برای واکنش هیدرولیز نمک ایجاد شود:

استات آمونیوم + آب ↔ آمونیاک + اسید استیک

در شکل یونی، فرآیند به نظر می رسد:

CH 3 COO- + NH 4 + + H 2 O ↔ CH 3 COOH + NH 4 OH.

در واکنش هیدرولیز فوق، آمونیاک و اسید استیک تشکیل می شود، یعنی مواد ضعیفی که تجزیه می شوند.

شاخص هیدروژن محلول های آبی (pH) به طور مستقیم به قدرت نسبی، یعنی ثابت تفکیک محصولات واکنش بستگی دارد. واکنش فوق کمی قلیایی خواهد بود، زیرا ثابت تجزیه اسید استیک کمتر از ثابت هیدروکسید آمونیوم است، یعنی 1.75 ∙ 10 -5 کمتر از 6.3 ∙ 10 -5 است. اگر بازها و اسیدها از محلول حذف شوند، فرآیند تکمیل می شود.

مثالی از هیدرولیز برگشت ناپذیر را در نظر بگیرید:

سولفات آلومینیوم + آب = هیدروکسید آلومینیوم + سولفید هیدروژن

در این حالت، فرآیند برگشت ناپذیر است، زیرا یکی از محصولات واکنش حذف می شود، یعنی رسوب می کند.

هیدرولیز ترکیباتی که از واکنش یک باز ضعیف با یک اسید قوی به دست می آید

این نوع هیدرولیز واکنش های تجزیه سولفات آلومینیوم، کلرید مس یا برمید و آهن یا کلرید آمونیوم را توصیف می کند. واکنش کلرید آهن را در نظر بگیرید که در دو مرحله رخ می دهد:

مرحله اول:

کلرید آهن + آب ↔ هیدروکسی کلرید آهن + اسید کلریدریک

معادله یونی برای هیدرولیز نمک های کلرید آهن به شکل زیر است:

Fe 2 + + H 2 O + 2Cl - ↔ Fe(OH) + + H + + 2Cl -

مرحله دوم هیدرولیز:

Fe(OH)+ + H 2 O + Cl - ↔ Fe(OH) 2 + H + + Cl -

به دلیل کمبود یون های گروه هیدروکسو و تجمع یون های هیدروژن، هیدرولیز FeCl 2 در مرحله اول انجام می شود. یک اسید کلریدریک قوی و یک باز ضعیف، هیدروکسید آهن، تشکیل می شود. در مورد چنین واکنش هایی، محیط اسیدی به نظر می رسد.

نمک های غیر هیدرولیز کننده از واکنش بازها و اسیدهای قوی به دست می آیند

نمونه هایی از این نمک ها عبارتند از کلریدهای کلسیم یا سدیم، سولفات پتاسیم و روبیدیم بروماید. با این حال، این مواد هیدرولیز نمی شوند، زیرا زمانی که در آب حل می شوند، محیطی خنثی دارند. تنها ماده کم تفکیک در این مورد آب است. برای تایید این گفته، می توانید معادله ای برای هیدرولیز نمک های کلرید سدیم با تشکیل اسید هیدروکلریک و هیدروکسید سدیم ایجاد کنید:

NaCl + H 2 O ↔ NaOH + HCl

واکنش به شکل یونی:

Na + + Cl - + H 2 O↔ Na + + OH - + H + + Cl -

H 2 O ↔ H + + OH -

نمک ها به عنوان محصول واکنش یک قلیایی قوی و یک اسید ضعیف

در این حالت، هیدرولیز نمک ها از طریق آنیون انجام می شود که مربوط به مقدار pH قلیایی است. به عنوان مثال می توان به استات سدیم، سولفات و کربنات سدیم، سیلیکات و سولفات پتاسیم و اسید هیدروسیانیک سدیم اشاره کرد. به عنوان مثال، بیایید معادلات یونی - مولکولی برای هیدرولیز نمک های سولفید سدیم و استات سدیم ایجاد کنیم:

تفکیک سولفید سدیم:

Na 2 S ↔ 2Na + + S 2-

اولین مرحله هیدرولیز یک نمک پلی بازیک در کاتیون انجام می شود:

Na 2 S + H 2 O ↔ NaH S + NaOH

علامت گذاری به شکل یونی:

S 2- + H 2 O ↔ HS - + OH -

مرحله دوم در صورتی امکان پذیر است که دمای واکنش افزایش یابد:

HS - + H 2 O ↔ H 2 S + OH -

بیایید یک واکنش هیدرولیز دیگر را با استفاده از استات سدیم به عنوان مثال در نظر بگیریم:

استات سدیم + آب ↔ اسید استیک + سود سوزآور.

به شکل یونی:

CH 3 COO - + H 2 O ↔ CH 3 COOH + OH -

در نتیجه واکنش، اسید استیک ضعیف تشکیل می شود. در هر دو مورد واکنش ها قلیایی خواهد بود.

تعادل واکنش طبق اصل لو شاتلیه

هیدرولیز، مانند سایر واکنش های شیمیایی، می تواند برگشت پذیر یا غیر قابل برگشت باشد. در مورد واکنش های برگشت پذیر، یکی از معرف ها به طور کامل مصرف نمی شود، در حالی که فرآیندهای برگشت ناپذیر با مصرف کامل ماده رخ می دهد. این به دلیل تغییر در تعادل واکنش ها است که بر اساس تغییرات در ویژگی های فیزیکی مانند فشار، دما و کسر جرمی معرف ها است.

بر اساس مفهوم اصل لو شاتلیه، سیستم تا زمانی که یک یا چند شرایط خارجی فرآیند تغییر نکند، تعادل در نظر گرفته می شود. به عنوان مثال، هنگامی که غلظت یکی از مواد کاهش می یابد، تعادل سیستم به تدریج به سمت تشکیل همان معرف تغییر می کند. هیدرولیز نمک ها همچنین توانایی پیروی از اصل Le Chatelier را دارد که به کمک آن می توان فرآیند را تضعیف یا تقویت کرد.

افزایش هیدرولیز

هیدرولیز را می توان تا حد برگشت ناپذیری کامل به چندین روش افزایش داد:

• سرعت تشکیل یون های OH - و H + را افزایش دهید. برای انجام این کار، محلول گرم می شود و به دلیل افزایش جذب گرما توسط آب، یعنی تفکیک گرماگیر، این شاخص افزایش می یابد.
• آب اضافه کن.
• یکی از محصولات را به حالت گاز تبدیل کنید یا به ماده ای به شدت محلول متصل کنید.

سرکوب هیدرولیز

فرآیند هیدرولیز را می‌توان به روش‌های مختلفی سرکوب و همچنین افزایش داد.

یکی از مواد تشکیل شده در این فرآیند را به محلول اضافه کنید. به عنوان مثال، برای قلیایی کردن محلول در صورتی که PH آن 7 باشد، یا برعکس، برای اسیدی کردن آن، جایی که محیط واکنش کمتر از 7 pH است.

افزایش متقابل هیدرولیز

افزایش متقابل هیدرولیز در صورتی اعمال می شود که سیستم به تعادل رسیده باشد. بیایید به یک مثال خاص نگاه کنیم که در آن سیستم‌ها در رگ‌های مختلف به حالت تعادل درآمده‌اند:

Al 3 + + H 2 O ↔ AlOH 2 + + H +

CO 3 2- + H 2 O ↔ NCO 3 - + OH -

هر دو سیستم کمی هیدرولیز می شوند، بنابراین، اگر آنها را با یکدیگر مخلوط کنید، اتصال هیدروکسین ها و یون های هیدروژن اتفاق می افتد. در نتیجه، معادله مولکولی هیدرولیز نمک ها را به دست می آوریم:

کلرید آلومینیوم + کربنات سدیم + آب = کلرید سدیم + هیدروکسید آلومینیوم + دی اکسید کربن.

بر اساس اصل لو شاتلیه، تعادل سیستم به سمت محصولات واکنش حرکت می کند و هیدرولیز با تشکیل هیدروکسید آلومینیوم که رسوب می کند، تا پایان کامل می شود. چنین تشدید فرآیند تنها در صورتی امکان پذیر است که یکی از واکنش ها از طریق آنیون و دیگری از طریق کاتیون انجام شود.

هیدرولیز توسط آنیون

هیدرولیز محلول های آبی نمک ها با ترکیب یون های آنها با مولکول های آب انجام می شود. یکی از روش های هیدرولیز توسط آنیون انجام می شود، یعنی افزودن یک یون آبی H +.

در اکثر موارد، نمک هایی که از اثر متقابل یک هیدروکسید قوی و یک اسید ضعیف تشکیل می شوند، در معرض این روش هیدرولیز هستند. نمونه ای از نمک های تجزیه کننده آنیون سولفات یا سولفیت سدیم و همچنین کربنات یا فسفات پتاسیم است. شاخص هیدروژن بیش از هفت است. به عنوان مثال، بیایید به تفکیک استات سدیم نگاه کنیم:

در محلول، این ترکیب به یک کاتیون - Na + و یک آنیون - CH 3 COO - تقسیم می شود.

کاتیون استات سدیم جدا شده که توسط یک باز قوی تشکیل شده است، نمی تواند با آب واکنش دهد.

در این مورد، آنیون های اسیدی به راحتی با مولکول های H 2 O واکنش می دهند:

CH 3 COO - + HON = CH 3 COOH + OH -

در نتیجه، هیدرولیز در آنیون اتفاق می افتد و معادله به شکل زیر است:

CH3COONa + HON = CH 3 COOH + NaOH

اگر اسیدهای پلی بازیک تحت هیدرولیز قرار گیرند، این فرآیند در چند مرحله انجام می شود. در شرایط عادی، چنین موادی در مرحله اول هیدرولیز می شوند.

هیدرولیز توسط کاتیون

هیدرولیز کاتیونی عمدتاً بر نمک های تشکیل شده از برهمکنش یک اسید قوی و یک باز ضعیف تأثیر می گذارد. به عنوان مثال می توان به آمونیوم برومید، نیترات مس و کلرید روی اشاره کرد. در این حالت، محیط موجود در محلول در هنگام هیدرولیز کمتر از هفت است. بیایید فرآیند هیدرولیز توسط کاتیون را با استفاده از مثال کلرید آلومینیوم در نظر بگیریم:

در یک محلول آبی، به آنیون - 3Cl - و کاتیون - Al 3+ تجزیه می شود.

یون های اسید کلریدریک قوی با آب واکنش نمی دهند.

برعکس، یون ها (کاتیون های) پایه در معرض هیدرولیز هستند:

Al 3 + + HOH = AlOH 2 + + H +

در شکل مولکولی، هیدرولیز کلرید آلومینیوم به شرح زیر است:

AlCl3 + H 2 O = AlOHCl + HCl

در شرایط عادی بهتر است از هیدرولیز در مراحل دوم و سوم غفلت شود.

درجه تفکیک

هر واکنش هیدرولیز نمک ها با درجه تفکیک مشخص می شود که نسبت بین تعداد کل مولکول ها و مولکول هایی که قادر به انتقال به حالت یونی هستند را نشان می دهد. درجه تفکیک با چندین شاخص مشخص می شود:

• دمایی که در آن هیدرولیز اتفاق می افتد.
• غلظت محلول تفکیک شده
• منشا نمک محلول
• ماهیت خود حلال.

با توجه به درجه تفکیک، تمام محلول‌ها به الکترولیت‌های قوی و ضعیف تقسیم می‌شوند که به نوبه خود وقتی در حلال‌های مختلف حل می‌شوند، درجات مختلفی از خود نشان می‌دهند.

حد تفکیک

یک شاخص کمی از توانایی یک ماده برای تجزیه به یون ها ثابت تفکیک است که ثابت تعادل نیز نامیده می شود. به زبان ساده، ثابت تعادل نسبت الکترولیت های تجزیه شده به یون ها به مولکول های جدا نشده است.

برخلاف درجه تفکیک، این پارامتر به شرایط خارجی و غلظت محلول نمک در طول فرآیند هیدرولیز بستگی ندارد. هنگامی که اسیدهای پلی بازیک تجزیه می شوند، درجه تفکیک در هر مرحله یک مرتبه کوچکتر می شود.

شاخص خواص اسید-باز محلول ها

شاخص هیدروژن یا pH معیاری برای تعیین خواص اسید-باز محلول است. آب در مقادیر محدود به یون ها تجزیه می شود و یک الکترولیت ضعیف است. هنگام محاسبه شاخص هیدروژن، از فرمولی استفاده می شود که لگاریتم اعشاری منفی تجمع یون های هیدروژن در محلول ها است:

pH = -log[H + ]

• برای یک محیط قلیایی، این رقم بیش از هفت خواهد بود. برای مثال، [H + ] = 10 -8 mol/l، سپس pH = -log = 8، یعنی pH ˃ 7.
• برعکس، برای یک محیط اسیدی، مقدار pH باید کمتر از هفت باشد. برای مثال، [H + ] = 10-4 mol/l، سپس pH = -log = 4، یعنی pH ˂ 7.
• برای یک محیط خنثی، pH = 7.

اغلب اوقات برای تعیین pH محلول ها از روش اکسپرس با استفاده از شاخص هایی استفاده می شود که بسته به pH رنگ آنها را تغییر می دهد. برای تعیین دقیق تر از آینومرها و PH متر استفاده می شود.

ویژگی های کمی هیدرولیز

هیدرولیز نمک ها مانند هر فرآیند شیمیایی دیگر دارای تعدادی ویژگی است که این فرآیند را ممکن می سازد. مهمترین ویژگی های کمی شامل ثابت و درجه هیدرولیز می باشد. بیایید نگاهی دقیق تر به هر یک از آنها بیندازیم.

درجه هیدرولیز

برای فهمیدن اینکه کدام نمک ها تحت هیدرولیز قرار می گیرند و در چه مقداری، از یک شاخص کمی استفاده می شود - درجه هیدرولیز، که کامل بودن هیدرولیز را مشخص می کند. درجه هیدرولیز قسمتی از یک ماده از تعداد کل مولکول های قادر به هیدرولیز است که به صورت درصد نوشته می شود:

h = n/N∙ 100%

که در آن درجه هیدرولیز h است.

تعداد ذرات نمک تحت هیدرولیز - n.

مجموع کل مولکول های نمک شرکت کننده در واکنش N است.

عوامل موثر بر درجه هیدرولیز عبارتند از:

• هیدرولیز ثابت؛
• دما، با افزایشی که در آن درجه به دلیل افزایش تعامل یون ها افزایش می یابد.
• غلظت نمک در محلول

ثابت هیدرولیز

این دومین ویژگی کمی مهم است. به طور کلی می توان معادلات هیدرولیز نمک ها را به صورت زیر نوشت:

MA + NON ↔ MON + NA

نتیجه این است که ثابت تعادل و غلظت آب در یک محلول مقادیر ثابت هستند. بر این اساس حاصل ضرب این دو شاخص نیز مقدار ثابتی خواهد بود که به معنای ثابت هیدرولیز است. به طور کلی، کیلوگرم را می توان به صورت زیر نوشت:

کیلوگرم = ([NA]∙[MON])/[MA]،

جایی که HA یک اسید است،

MON - پایه.

از نظر فیزیکی، ثابت هیدرولیز توانایی یک نمک خاص برای انجام فرآیند هیدرولیز را توصیف می کند. این پارامتر به ماهیت ماده و غلظت آن بستگی دارد.