Количественные характеристики гидролиза

Количественно гидролиз можно охарактеризовать при помощи константы гидролиза (К_Г) и степени гидролиза (h).

Константа гидролиза (K_Г) - это отношение ионного произведения воды (K_w) к константе диссоциации слабого основания или слабой кислоты, образующих данную соль.

Частное от деления одной постоянной величины на другую есть также величина постоянная. Поэтому K_Г - величина постоянная, которая характеризует способность соли подвергаться гидролизу. Значение K_Г зависит от природы соли, температуры и не зависит от концентрации раствора.

1. Для солей типаNH₄Cl:

.

(1)

Чем слабее основание, тем в большей степени подвергаются гидролизу образованные им соли.

2. Для солей типаCH₃COONa:

.

(2)

Чем слабее кислота, тем в большей степени подвергаются гидролизу соли, образованные этой кислотой.

3. Для солей типаNH₄CN:

.

(3)

Чем слабее кислота и основание, образующие соль, тем в большей степени протекает гидролиз соли.

4. Для солей типаNa₂CO₃(две ступени гидролиза):

	(4)
	(4´)

Так как , следовательно, . Таким образом, по первой ступени гидролиз солей всегда протекает в большей степени.

Степень гидролиза (h) - отношение количества гидролизованной соли к общему количеству растворенной соли, обычно выражаемое в процентах.

Если, например, в воде было растворено 2 моль соли, а гидролизу подверглось 0,01 моль, то .

Степень гидролиза зависит от многих факторов:

1. В первую очередь, она зависит от химической природы составляющих данную соль ионов. Так, в растворах CH₃COONa и NaCN с молярными концентрациями 0,1 моль/л при 25⁰С степень гидролиза солей различна:

h(CH₃COONa) = 0,01%, a h(NaCN) = 1,5%.

Это объясняется различной силой кислот, составляющих соли:

.

Таким образом:

Чем слабее кислота (основание), образующие соль, тем выше степень гидролиза.

2. Степень гидролиза сильно меняется c изменением температуры раствора соли. Действительно, процесс гидролиза является эндотермическим, поэтому:

Чем выше температура, тем больше степень гидролиза.

3. Степень гидролиза зависит от концентрации раствора:

Чем меньше концентрация раствора соли, тем больше степень гидролиза.

Степень гидролиза может быть выражена через константу гидролиза:

1. Для солей типаNH₄Cl:

.

(5)

2. Для солей типаCH₃COONa:

(6)

3. Для солей типаNH₄CN:

(7)

Таким образом, степень гидролиза солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием, практически не зависит от концентрации раствора соли.

Усиление и подавление гидролиза

Так как в большинстве случаев процесс гидролиза является обратимым, то изменяя условия (температуру, концентрацию растворов и др.), можно смещать равновесие гидролиза в сторону его усиления ( ) или подавления ( ).

На основании изложенного материала можно сформулировать общие правила смещения гидролитического равновесия:

1. Если необходимо сместить равновесие в сторону возможно более полного разложения соли (т. е. увеличить степень гидролиза), то следует работать с разбавленными растворами и при высокой температуре.

2. Если необходимо, чтобы гидролиз протекал в как можно меньшей степени (т. е. степень гидролиза была бы минимальной), то работать следует с концентрированными растворами и на холоде.

Кроме того, можно добавлять к раствору избыток одного из образующихся при гидролизе продуктов (кислоты или щелочи).

Во многих случаях гидролиз - это неприятное осложнение, возникающее при синтезе или при хранении водных растворов различных соединений.

Так, при получении сульфата меди CuSO₄ в его кристаллы попадает примесь гидроксосульфата меди (CuOH)₂SO₄, образующегося в результате гидролиза:

2CuSO₄ + 2H-OH ⇄ (CuOH)₂SO₄ + H₂SO₄

Для подавления гидролиза в раствор вводят небольшое количество серной кислоты.

Если вещество подвергается необратимому гидролизу, то его синтез и хранение осуществляют в неводных средах или в условиях, исключающих присутствие растворителей. Например, сульфид алюминия Al₂S₃ получают только путем непосредственного взаимодействия алюминия с серой.