Które roztwory soli są alkaliczne? Woda. Środowisko neutralne, kwaśne i zasadowe. Silne protolity. Hydroliza soli. Środowisko roztworów wodnych: kwaśne, obojętne, zasadowe

26.11.2019

Chemicznie pH roztworu można określić za pomocą wskaźników kwasowo-zasadowych.

Wskaźniki kwasowo-zasadowe to substancje organiczne, których kolor zależy od kwasowości podłoża.

Najczęstsze wskaźniki to lakmus, oranż metylowy, fenoloftaleina. Lakmus zmienia kolor na czerwony w środowisku kwaśnym i niebieski w środowisku zasadowym. Fenoloftaleina jest bezbarwna w środowisku kwaśnym, ale staje się szkarłatna w środowisku zasadowym. Oranż metylowy zmienia kolor na czerwony w środowisku kwaśnym i żółty w środowisku zasadowym.

W praktyce laboratoryjnej często miesza się wiele wskaźników, dobranych w taki sposób, aby kolor mieszaniny zmieniał się w szerokim zakresie wartości pH. Za ich pomocą można określić pH roztworu z dokładnością do jednego. Te mieszanki nazywają się uniwersalne wskaźniki.

Istnieją specjalne urządzenia - mierniki pH, za pomocą których można określić pH roztworów w zakresie od 0 do 14 z dokładnością do 0,01 jednostki pH.

Hydroliza solna

Gdy niektóre sole są rozpuszczone w wodzie, równowaga procesu dysocjacji wody jest zaburzona i odpowiednio zmienia się pH ośrodka. Dzieje się tak, ponieważ sole reagują z wodą.

Hydroliza solna – oddziaływanie wymiany chemicznej rozpuszczonych jonów soli z wodą, prowadzące do powstania produktów słabo dysocjujących (cząsteczki słabych kwasów lub zasad, aniony soli kwaśnych lub kationy soli zasadowych) i któremu towarzyszy zmiana pH środowiska.

Rozważ proces hydrolizy w zależności od charakteru zasad i kwasów tworzących sól.

Sole utworzone przez mocne kwasy i mocne zasady (NaCl, kno3, Na2so4 itp.).

Powiedzmyże gdy chlorek sodu reaguje z wodą, zachodzi reakcja hydrolizy z utworzeniem kwasu i zasady:

NaCl + H2O ↔ NaOH + HCl

Dla prawidłowego zrozumienia natury tego oddziaływania zapisujemy równanie reakcji w formie jonowej, biorąc pod uwagę, że jedynym słabo dysocjującym związkiem w tym układzie jest woda:

Na + + Cl - + HOH ↔ Na + + OH - + H + + Cl -

Przy redukcji identycznych jonów równanie dysocjacji wody pozostaje po lewej i prawej stronie równania:

H 2 O ↔ H + + OH -

Jak widać, w roztworze nie ma nadmiaru jonów H+ lub OH - w stosunku do ich zawartości w wodzie. Ponadto nie powstają żadne inne słabo dysocjujące lub trudno rozpuszczalne związki. Stąd wnioskujemy, że sole utworzone przez mocne kwasy i zasady nie ulegają hydrolizie, a reakcja roztworów tych soli jest taka sama jak w wodzie, obojętnej (pH = 7).

Podczas kompilowania równań jonowo-molekularnych dla reakcji hydrolizy konieczne jest:

1) zapisz równanie dysocjacji soli;

2) określić charakter kationu i anionu (znaleźć kation słabej zasady lub anion słabego kwasu);

3) zapisz równanie jonowo-cząsteczkowe reakcji, biorąc pod uwagę, że woda jest słabym elektrolitem i suma ładunków musi być taka sama w obu częściach równania.

Sole powstałe ze słabego kwasu i mocnej zasady

(Na 2 WSPÓŁ 3 , K 2 S, CH 3 COONa oraz inni .)

Rozważ reakcję hydrolizy octanu sodu. Sól ta w roztworze rozkłada się na jony: CH 3 COONa ↔ CH 3 COO - + Na + ;

Na + jest kationem silnej zasady, CH 3 COO - jest anionem słabego kwasu.

Kationy Na + nie mogą wiązać jonów wody, ponieważ NaOH, mocna zasada, całkowicie rozkłada się na jony. Aniony słabego kwasu octowego CH 3 COO - wiążą jony wodorowe, tworząc lekko zdysocjowany kwas octowy:

CH 3 COO - + HOH ↔ CH 3 COOH + OH -

Widać, że w wyniku hydrolizy CH 3 COONa w roztworze powstał nadmiar jonów wodorotlenowych i odczyn środowiska stał się zasadowy (pН > 7).

Można więc stwierdzić, że sole utworzone przez słaby kwas i mocną zasadę są hydrolizowane na anionie ( jakiś n - ). W tym przypadku aniony soli wiążą jony H + , a jony OH gromadzą się w roztworze - , który powoduje środowisko alkaliczne (pH> 7):

An n - + HOH ↔ Han (n -1) - + OH -, (przy n = 1 powstaje HAN - słaby kwas).

Hydroliza soli tworzonych przez dwuzasadowe i trójzasadowe słabe kwasy oraz mocne zasady przebiega stopniowo

Rozważ hydrolizę siarczku potasu. K 2 S dysocjuje w roztworze:

K 2 S ↔ 2K + + S 2-;

K + jest kationem silnej zasady, S 2 jest anionem słabego kwasu.

Kationy potasu nie biorą udziału w reakcji hydrolizy, jedynie aniony słabego kwasu siarkowego oddziałują z wodą. W tej reakcji w pierwszym etapie powstają słabo dysocjujące jony HS - a w drugim słaby kwas H 2 S:

I etap: S 2- + HOH ↔ HS - + OH -;

II etap: HS - + HOH ↔ H 2 S + OH -.

Jony OH powstałe w pierwszym etapie hydrolizy znacznie zmniejszają prawdopodobieństwo hydrolizy w kolejnym etapie. W rezultacie proces, który przebiega tylko przez pierwszy etap, ma zwykle znaczenie praktyczne, które z reguły jest ograniczone przy ocenie hydrolizy soli w normalnych warunkach.

Hydroliza to oddziaływanie substancji z wodą, w wyniku którego zmienia się ośrodek roztworu.

Kationy i aniony słabych elektrolitów mogą oddziaływać z wodą, tworząc stabilne związki lub jony o niskiej dysocjacji, w wyniku czego zmienia się środowisko roztworu. Wzory wody w równaniach hydrolizy są zwykle zapisywane jako H-OH. W reakcji z wodą kationy słabych zasad usuwają z wody jon hydroksylowy iw roztworze powstaje nadmiar H+. Roztwór staje się kwaśny. Aniony słabych kwasów przyciągają H + z wody, a odczyn medium staje się zasadowy.

W chemii nieorganicznej najczęściej mamy do czynienia z hydrolizą soli, tj. z wymiennym oddziaływaniem jonów soli z cząsteczkami wody w procesie ich rozpuszczania. Istnieją 4 warianty hydrolizy.

1. Sól składa się z mocnej zasady i mocnego kwasu.

Taka sól praktycznie nie jest poddawana hydrolizie. Jednocześnie równowaga dysocjacji wody w obecności jonów soli prawie nie jest zaburzona, dlatego pH = 7, pożywka jest obojętna.

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

2. Jeśli sól jest utworzona przez kation silnej zasady i anion słabego kwasu, to na anionie zachodzi hydroliza.

Na2CO3 + HOH NaHCO3 + NaOH

Ponieważ w roztworze gromadzą się jony OH -, podłoże jest alkaliczne, pH>7.

3. Jeśli sól jest utworzona przez kation słabej zasady i anion mocnego kwasu, hydroliza przebiega wzdłuż kationu.

Cu 2+ + HOH CuOH + + H +

CuCl 2 + HOH CuOHCl + HCl

Ponieważ w roztworze gromadzą się jony H +, podłoże jest kwaśne, pH<7.

4. Sól utworzona przez kation słabej zasady i anion słabego kwasu ulega hydrolizie zarówno na kationie, jak i na anionie.

CH 3 COON H 4 + HOH NH 4 OH + CH 3 COOH

CO 3 COO - +
+ HOH NH 4 OH + CH 3 COOH

Roztwory takich soli mają środowisko lekko kwaśne lub lekko zasadowe, tj. wartość pH jest bliska 7. Reakcja pożywki zależy od stosunku stałych dysocjacji kwasu i zasady. Hydroliza soli tworzonych przez bardzo słabe kwasy i zasady jest praktycznie nieodwracalna. Są to głównie siarczki i węglany glinu, chromu i żelaza.

Al 2 S 3 + 3HOH 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

Przy określaniu pożywki roztworu soli należy wziąć pod uwagę, że pożywkę roztworu określa silny składnik. Jeśli sól tworzy kwas, który jest silnym elektrolitem, to środowisko roztworu jest kwaśne. Jeśli baza jest mocnym elektrolitem, to jest alkaliczna.

Przykład. Rozwiązanie ma środowisko alkaliczne

1) Pb(NO3)2; 2) Na2CO3; 3) NaCl; 4) NaNO 3

1) Azotan Pb (NO 3) 2 ołowiu (II). Sól składa się ze słabej zasady i mocny kwas, oznacza medium roztworu kwaśny.

2) Węglan sodu Na 2 CO 3 . Powstała sól silna baza i słaby kwas, a następnie roztwór alkaliczny.

3) NaCl; 4) Sole NaNO 3 są tworzone przez mocną zasadę NaOH oraz mocne kwasy HCl i HNO 3 . Medium roztworu jest obojętne.

Poprawna odpowiedź 2) Na2CO3

W roztworach soli zanurzono papierek wskaźnikowy. W roztworach NaCl i NaNO 3 nie zmienił barwy, co oznacza medium roztworu neutralny. W roztworze Pb (NO 3) 2 zmienił kolor na czerwony, środek roztworu kwaśny. W roztworze Na 2 CO 3 zmienił kolor na niebieski, medium roztworu alkaliczny.

Pamiętać:

Reakcja neutralizacji to reakcja między kwasem a zasadą, w wyniku której powstaje sól i woda;

Przez czystą wodę chemicy rozumieją chemicznie czystą wodę, która nie zawiera żadnych zanieczyszczeń i rozpuszczonych soli, czyli wodę destylowaną.

Kwasowość środowiska

Dla różnych procesów chemicznych, przemysłowych i biologicznych bardzo ważną cechą jest kwasowość roztworów, która charakteryzuje zawartość kwasów lub zasad w roztworach. Ponieważ kwasy i zasady są elektrolitami, zawartość jonów H + lub OH - służy do charakteryzowania kwasowości ośrodka.

W czystej wodzie iw dowolnym roztworze wraz z cząsteczkami rozpuszczonych substancji znajdują się również jony H+ i OH-. Wynika to z dysocjacji samej wody. I chociaż uważamy wodę za nieelektrolit, to jednak może dysocjować: H 2 O ^ H + + OH -. Ale ten proces zachodzi w bardzo małym stopniu: w 1 litrze wody tylko 1 rozkłada się na jony. 10 -7 molowych cząsteczek.

W roztworach kwaśnych w wyniku ich dysocjacji pojawiają się dodatkowe jony H+. W takich roztworach jest znacznie więcej jonów H + niż jonów OH - powstających podczas lekkiej dysocjacji wody, dlatego roztwory te nazywane są kwaśnymi (ryc. 11.1, po lewej). Zwyczajowo mówi się, że w takich rozwiązaniach środowisko kwaśne. Im więcej jonów H+ jest zawartych w roztworze, tym większa kwasowość podłoża.

Przeciwnie, w roztworach alkalicznych w wyniku dysocjacji przeważają jony OH -, a kationy H + są prawie nieobecne z powodu nieznacznej dysocjacji wody. Środowisko takich roztworów jest alkaliczne (ryc. 11.1, po prawej). Im wyższe stężenie jonów OH -, tym bardziej alkaliczne jest środowisko roztworu.

W roztworze soli kuchennej liczba jonów H + i OH jest taka sama i równa 1. 10 -7 mol w 1 litrze roztworu. Takie środowisko nazywa się neutralnym (ryc. 11.1, środek). W rzeczywistości oznacza to, że roztwór nie zawiera ani kwasu, ani zasady. Neutralne środowisko jest charakterystyczne dla roztworów niektórych soli (tworzonych przez zasady i mocne kwasy) oraz wielu substancji organicznych. Czysta woda ma również neutralne środowisko.

Wskaźnik wodoru

Jeśli porównamy smak kefiru i soku z cytryny, możemy śmiało powiedzieć, że sok z cytryny jest znacznie bardziej kwaśny, czyli kwasowość tych roztworów jest inna. Wiesz już, że czysta woda zawiera również jony H+, ale woda nie ma kwaśnego smaku. Wynika to ze zbyt niskiego stężenia jonów H+. Często nie wystarczy powiedzieć, że środowisko jest kwaśne lub zasadowe, ale trzeba je scharakteryzować ilościowo.

Kwasowość środowiska jest ilościowo scharakteryzowana przez wskaźnik wodoru pH (wymawiane „p-popiół”), związany ze stężeniem

jony wodorowe. Wartość pH odpowiada pewnej zawartości kationów wodorowych w 1 litrze roztworu. W czystej wodzie iw obojętnych roztworach 1 litr zawiera 1. 10 7 mol jonów H +, a wartość pH wynosi 7. W roztworach kwaśnych stężenie kationów H + jest większe niż w czystej wodzie, a mniejsze w roztworach zasadowych. Zgodnie z tym zmienia się również wartość pH: w środowisku kwaśnym waha się od 0 do 7, a w środowisku zasadowym od 7 do 14. Po raz pierwszy duński chemik Peder Sørensen zasugerował użycie wartości pH.

Być może zauważyłeś, że wartość pH jest związana ze stężeniem jonów H+. Określanie pH jest bezpośrednio związane z obliczeniem logarytmu liczby, której będziesz się uczyć na lekcjach matematyki w klasie 11. Ale związek między zawartością jonów w roztworze a wartością pH można prześledzić według następującego schematu:

Wartość pH roztworów wodnych większości substancji i roztworów naturalnych mieści się w zakresie od 1 do 13 (ryc. 11.2).

Ryż. 11.2. Wartość pH różnych naturalnych i sztucznych roztworów

Søren Peder Lauritz Sørensen

Duński fizykochemik i biochemik, prezes Królewskiego Towarzystwa Duńskiego. Absolwent Uniwersytetu w Kopenhadze. W wieku 31 lat został profesorem w Duńskim Instytucie Politechnicznym. Kierował prestiżowym laboratorium fizykochemicznym browaru Carlsberg w Kopenhadze, gdzie dokonał swoich głównych odkryć naukowych. Jego główna działalność naukowa poświęcona jest teorii roztworów: wprowadził pojęcie wskaźnika wodorowego (pH), badał zależność aktywności enzymów od kwasowości roztworów. Za osiągnięcia naukowe Sørensen figuruje na liście „100 wybitnych chemików XX wieku”, ale w historii nauki pozostał przede wszystkim jako naukowiec, który wprowadził pojęcia „pH” i „pH-metria”.

Oznaczanie kwasowości podłoża

Aby określić kwasowość roztworu w laboratoriach, najczęściej stosuje się uniwersalny wskaźnik (ryc. 11.3). Na podstawie jego koloru można określić nie tylko obecność kwasu lub zasady, ale także wartość pH roztworu z dokładnością do 0,5. W celu dokładniejszego pomiaru pH istnieją specjalne urządzenia - mierniki pH (ryc. 11.4). Pozwalają określić pH roztworu z dokładnością 0,001-0,01.

Za pomocą wskaźników lub mierników pH możesz monitorować przebieg reakcji chemicznych. Na przykład, jeśli kwas solny zostanie dodany do roztworu wodorotlenku sodu, nastąpi reakcja neutralizacji:

Ryż. 11.3. Uniwersalny wskaźnik określa przybliżoną wartość pH

Ryż. 11.4. Do pomiaru pH roztworów stosuje się specjalne urządzenia - mierniki pH: a - laboratorium (stacjonarne); b - przenośny

W tym przypadku roztwory reagentów i produktów reakcji są bezbarwne. Jeżeli jednak elektroda pehametru zostanie umieszczona w początkowym roztworze zasady, to całkowitą neutralizację zasady kwasem można ocenić na podstawie wartości pH otrzymanego roztworu.

Zastosowanie wskaźnika pH

Oznaczanie kwasowości roztworów ma ogromne znaczenie praktyczne w wielu dziedzinach nauki, przemysłu i innych dziedzinach życia człowieka.

Ekolodzy regularnie mierzą pH wody deszczowej, rzek i jezior. Gwałtowny wzrost kwasowości wód naturalnych może być wynikiem zanieczyszczenia atmosfery lub przedostawania się odpadów z przedsiębiorstw przemysłowych do zbiorników wodnych (ryc. 11.5). Takie zmiany pociągają za sobą śmierć roślin, ryb i innych mieszkańców zbiorników wodnych.

Indeks wodorowy jest bardzo ważny dla badania i obserwacji procesów zachodzących w organizmach żywych, ponieważ w komórkach zachodzą liczne reakcje chemiczne. W diagnostyce klinicznej określa się pH osocza krwi, moczu, soku żołądkowego itp. (ryc. 11.6). Prawidłowe pH krwi wynosi od 7,35 do 7,45. Nawet niewielka zmiana pH ludzkiej krwi powoduje poważną chorobę, a przy pH = 7,1 i niższym zaczynają się nieodwracalne zmiany, które mogą prowadzić do śmierci.

W przypadku większości roślin ważna jest kwasowość gleby, dlatego agronomowie z wyprzedzeniem analizują gleby, określając ich pH (ryc. 11.7). Jeśli kwasowość jest zbyt wysoka dla danej uprawy, gleba jest wapnowana - dodaje się kredę lub wapno.

W przemyśle spożywczym za pomocą wskaźników kwasowo-zasadowych przeprowadzana jest kontrola jakości żywności (ryc. 11.8). Na przykład normalne pH mleka wynosi 6,8. Odchylenie od tej wartości wskazuje na obecność zanieczyszczeń lub ich zakwaszenie.

Ryż. 11.5. Wpływ poziomu pH wody w zbiornikach na życiową aktywność roślin w nich

Ważna jest wartość pH produktów kosmetycznych, których używamy w życiu codziennym. Średnie pH dla ludzkiej skóry wynosi 5,5. Kontakt skóry ze środkami, których kwasowość znacznie odbiega od tej wartości, prowadzi do przedwczesnego starzenia się skóry, jej uszkodzenia lub stanu zapalnego. Zauważono, że praczki, które przez długi czas używały zwykłego mydła do prania (pH = 8-10) lub sody do prania (Na 2 CO 3 , pH = 12-13), skóra rąk stała się bardzo sucha i popękana. Dlatego bardzo ważne jest stosowanie różnych produktów kosmetycznych (żeli, kremów, szamponów itp.) o pH zbliżonym do naturalnego pH skóry.

EKSPERYMENTY LABORATORYJNE nr 1-3

Wyposażenie: statyw z probówkami, pipeta.

Odczynniki: woda, kwas solny, roztwory NaCl, NaOH, ocet stołowy, wskaźnik uniwersalny (roztwór lub papierek wskaźnikowy), produkty spożywcze i kosmetyczne (np. cytryna, szampon, pasta do zębów, proszek do prania, napoje gazowane, soki itp.).

Zasady bezpieczeństwa:

Do eksperymentów używaj niewielkich ilości odczynników;

Uważaj, aby odczynniki nie dostały się na skórę, do oczu; w przypadku kontaktu z substancją żrącą zmyć dużą ilością wody.

Oznaczanie jonów wodorowych i wodorotlenowych w roztworach. Ustalenie przybliżonej wartości pH wody, roztworów zasadowych i kwaśnych

1. Wlać 1-2 ml do pięciu probówek: do probówki nr 1 - woda, nr 2 - kwas nadchlorowy, nr 3 - roztwór chlorku sodu, nr 4 - roztwór wodorotlenku sodu i nr 5 - ocet stołowy .

2. Dodaj 2-3 krople uniwersalnego roztworu wskaźnika do każdej probówki lub pomiń papierek wskaźnikowy. Określ pH roztworów, porównując kolor wskaźnika ze skalą odniesienia. Wyciągnij wnioski dotyczące obecności kationów wodoru lub jonów wodorotlenowych w każdej probówce. Napisz równania dysocjacji dla tych związków.

Badanie pH produktów spożywczych i kosmetycznych

Testuj próbki produktów spożywczych i kosmetycznych uniwersalnym wskaźnikiem. Aby zbadać suche substancje, np. proszek do prania, należy je rozpuścić w niewielkiej ilości wody (1 szpatułka suchej masy na 0,5-1 ml wody). Określ pH roztworów. Wyciągnij wnioski dotyczące kwasowości środowiska w każdym z badanych produktów.

Kluczowy pomysł

pytania testowe

130. Obecność jakich jonów w roztworze decyduje o jego kwasowości?

131. Jakie jony znajdują się w nadmiarze w roztworach kwasów? w zasadowym?

132. Jaki wskaźnik ilościowo opisuje kwasowość roztworów?

133. Jaka jest wartość pH i zawartość jonów H+ w roztworach: a) obojętne; b) lekko kwaśny; c) lekko zasadowy; d) silnie kwaśny; e) silnie zasadowy?

Zadania do opanowania materiału

134. Wodny roztwór jakiejś substancji ma środowisko alkaliczne. Których jonów jest więcej w tym roztworze: H+ czy OH-?

135. Dwie probówki zawierają roztwory kwasu azotanowego i azotanu potasu. Jakich wskaźników można użyć do określenia, która probówka zawiera roztwór soli?

136. Trzy probówki zawierają roztwory wodorotlenku baru, kwasu azotanowego i azotanu wapnia. Jak rozpoznać te roztwory za pomocą jednego odczynnika?

137. Z powyższej listy wypisz osobno formuły substancji, których roztwory mają środowisko: a) kwaśne; b) alkaliczne; c) neutralny. NaCl, HCl, NaOH, HNO3, H3PO4, H2SO4, Ba(OH)2, H2S, KNO3.

138. Woda deszczowa ma pH = 5,6. Co to znaczy? Jaka substancja zawarta w powietrzu po rozpuszczeniu w wodzie decyduje o takiej kwasowości środowiska?

139. Jakie medium (kwaśne lub zasadowe): a) w roztworze szamponu (pH = 5,5);

b) we krwi osoby zdrowej (pH = 7,4); c) w ludzkim soku żołądkowym (pН = 1,5); d) w ślinie (pH = 7,0)?

140. Skład węgla stosowanego w elektrowniach cieplnych zawiera związki azotu i siarki. Emisja produktów spalania węgla do atmosfery prowadzi do powstawania tzw. kwaśnych deszczy, zawierających niewielkie ilości kwasów azotanowych lub siarczynowych. Jakie wartości pH są typowe dla takiej wody deszczowej: powyżej 7 czy poniżej 7?

141. Czy pH roztworu mocnego kwasu zależy od jego stężenia? Uzasadnij odpowiedź.

142. Do roztworu zawierającego 1 mol wodorotlenku potasu dodano roztwór fenoloftaleiny. Czy kolor tego roztworu zmieni się, jeśli zostanie do niego dodany kwas chlorkowy w ilości substancji: a) 0,5 mola; b) 1 mol;

c) 1,5 mola?

143. W trzech probówkach bez napisów znajdują się bezbarwne roztwory siarczanu sodu, wodorotlenku sodu i kwasu siarczanowego. Dla wszystkich roztworów zmierzono wartość pH: w pierwszej probówce – 2,3, w drugiej – 12,6, w trzeciej – 6,9. Która tubka zawiera jaką substancję?

144. Student kupił wodę destylowaną w aptece. Pehametr wykazał, że wartość pH tej wody wynosi 6,0. Uczeń następnie długo gotował tę wodę, napełnił pojemnik do góry gorącą wodą i zamknął pokrywkę. Gdy woda ostygnie do temperatury pokojowej, miernik pH odczyta 7,0. Następnie uczeń przepuszczał powietrze przez wodę za pomocą rurki, a miernik pH ponownie wskazywał 6,0. Jak wyjaśnić wyniki tych pomiarów pH?

145. Dlaczego Twoim zdaniem dwie butelki octu tego samego producenta mogą zawierać roztwory o nieco różnych wartościach pH?

To jest materiał podręcznikowy.

Badamy wpływ uniwersalnego wskaźnika na roztwory niektórych soli

Jak widać, środowisko pierwszego roztworu jest obojętne (pH=7), drugie kwaśne (pH< 7), третьего щелочная (рН >7). Jak wytłumaczyć tak ciekawy fakt?

Najpierw pamiętajmy, czym jest pH i od czego ono zależy.

pH jest wskaźnikiem wodoru, miarą stężenia jonów wodorowych w roztworze (zgodnie z pierwszymi literami łacińskich słów potentia hydrogeni - siła wodoru).

pH oblicza się jako ujemny logarytm dziesiętny stężenia jonów wodorowych, wyrażony w molach na litr:

W czystej wodzie o temperaturze 25°C stężenia jonów wodorowych i wodorotlenowych są takie same i wynoszą 10 -7 mol/l (pH=7).

Gdy stężenia obu rodzajów jonów w roztworze są takie same, roztwór jest obojętny. Gdy > roztwór jest kwaśny, a gdy > - zasadowy.

Z powodu czego w niektórych wodnych roztworach soli dochodzi do naruszenia równości stężeń jonów wodorowych i wodorotlenowych?

Faktem jest, że następuje przesunięcie równowagi dysocjacji wody z powodu wiązania jednego z jej jonów (lub) z jonami soli z wytworzeniem słabo zdysocjowanego, trudno rozpuszczalnego lub lotnego produktu. To jest istota hydrolizy.

- jest to chemiczne oddziaływanie jonów soli z jonami wody, prowadzące do powstania słabego elektrolitu - kwasu (lub soli kwasowej) lub zasady (lub soli zasadowej).

Słowo „hydroliza” oznacza rozkład przez wodę („hydro” – woda, „liza” – rozkład).

W zależności od tego, który jon soli wchodzi w interakcję z wodą, istnieją trzy rodzaje hydrolizy:

hydroliza przez kation (tylko kation reaguje z wodą);
hydroliza zanionowa (tylko anion reaguje z wodą);
ž hydroliza stawów - hydroliza przez kation i anion (zarówno kation, jak i anion reagują z wodą).

Dowolną sól można uznać za produkt powstały w wyniku interakcji zasady i kwasu:

Hydroliza soli to oddziaływanie jej jonów z wodą, prowadzące do pojawienia się środowiska kwaśnego lub zasadowego, ale nie towarzyszy temu tworzenie się osadu lub gazu.
Proces hydrolizy przebiega tylko z udziałem rozpuszczalny sól i składa się z dwóch etapów:
1)dysocjacja sól w roztworze nieodwracalny reakcja (stopień dysocjacji lub 100%);
2) faktycznie , tj. oddziaływanie jonów soli z wodą odwracalny reakcja (stopień hydrolizy ˂ 1 lub 100%)
Nie można dodawać równań I i II etapu - pierwszy z nich jest nieodwracalny, drugi odwracalny!
Zauważ, że sole utworzone przez kationy alkalia i aniony mocny kwasy nie ulegają hydrolizie, dysocjują dopiero po rozpuszczeniu w wodzie. W roztworach soli KCl, NaNO 3 , NaSO 4 i BaI pożywka neutralny.

Hydroliza anionów

W przypadku interakcji aniony rozpuszczona sól z wodą proces nazywa się hydroliza solna na anionie.
1) KNO 2 = K + + NO 2 - (dysocjacja)
2) NO 2 - + H 2 O ↔ HNO 2 + OH - (hydroliza)
Dysocjacja soli KNO 2 przebiega całkowicie, hydroliza anionu NO 2 - w bardzo małym stopniu (dla roztworu 0,1 M - o 0,0014%), ale to wystarczy, aby roztwór stał się alkaliczny(wśród produktów hydrolizy znajduje się jon OH -), w nim p H = 8,14.
Aniony ulegają tylko hydrolizie słaby kwasy (w tym przykładzie jon azotynowy NO 2 odpowiadający słabemu kwasowi azotanemu HNO 2). Anion słabego kwasu przyciąga do siebie obecny w wodzie kation wodorowy i tworzy cząsteczkę tego kwasu, podczas gdy jon wodorotlenkowy pozostaje wolny:
NO 2 - + H 2 O (H +, OH -) ↔ HNO 2 + OH -
Przykłady:
a) NaClO \u003d Na + + ClO -
ClO - + H2O ↔ HClO + OH -
b) LiCN = Li + + CN -
CN - + H 2 O ↔ HCN + OH -
c) Na 2 CO 3 \u003d 2 Na + + CO 3 2-
CO 3 2- + H 2 O ↔ HCO 3 - + OH -
d) K 3 PO 4 \u003d 3K + + PO 4 3-
PO 4 3- + H 2 O ↔ HPO 4 2- + OH -
e) BaS = Ba 2+ + S 2-
S 2- + H 2 O ↔ HS - + OH -
Zwróć uwagę, że w przykładach (c-e) nie możesz zwiększyć liczby cząsteczek wody i zamiast hydroanionów (HCO 3, HPO 4, HS) wpisz wzory odpowiednich kwasów (H 2 CO 3, H 3 PO 4, H 2 S ). Hydroliza jest reakcją odwracalną i nie może przebiegać „do końca” (przed powstaniem kwasu).
Gdyby taki niestabilny kwas, jak H 2 CO 3, powstał w roztworze jego soli NaCO 3, wówczas CO 2 zostałby uwolniony z roztworu gazowego (H 2 CO 3 \u003d CO 2 + H 2 O). Jednak po rozpuszczeniu sody w wodzie tworzy się przezroczysty roztwór bez wydzielania gazu, co świadczy o niepełnej hydrolizie anionu z pojawieniem się w roztworze tylko hydranionów kwasu węglowego HCO 3 -.
Stopień hydrolizy soli przez anion zależy od stopnia dysocjacji produktu hydrolizy, kwasu. Im słabszy kwas, tym wyższy stopień hydrolizy. Na przykład jony CO 3 2-, PO 4 3- i S 2- ulegają hydrolizie w większym stopniu niż jon NO 2, ponieważ dysocjacja H 2 CO 3 i H 2 S w II etapie oraz H 3 PO 4 w III etapie przebiega znacznie mniej niż dysocjacja kwasu HNO 2 . Dlatego roztwory, na przykład Na 2 CO 3, K 3 PO 4 i BaS będą silnie zasadowy(co łatwo zweryfikować mydłem sody w dotyku) .

Nadmiar jonów OH w roztworze można łatwo wykryć za pomocą wskaźnika lub zmierzyć za pomocą specjalnych instrumentów (pH-metry).
Jeżeli w stężonym roztworze soli, która jest silnie hydrolizowana przez anion,
na przykład Na 2 CO 3, dodaj aluminium, wtedy ten ostatni (z powodu amfoteryzmu) będzie reagował z alkaliami i będzie obserwowane wydzielanie wodoru. To dodatkowy dowód na hydrolizę, ponieważ do roztworu sody nie dodaliśmy zasady NaOH!

Zwróć szczególną uwagę na sole kwasów o średniej mocy - ortofosforowych i siarkowych. W pierwszym etapie kwasy te dość dobrze dysocjują, dzięki czemu ich kwaśne sole nie ulegają hydrolizie, a środowisko roztworu takich soli jest kwaśne (ze względu na obecność w składzie soli kationu wodorowego). A przeciętne sole są hydrolizowane przez anion - pożywka jest zasadowa. Tak więc hydrosiarczyny, hydrofosforany i dihydrofosforany nie są hydrolizowane przez anion, środowisko jest kwaśne. Siarczyny i fosforany są hydrolizowane przez anion, środowisko jest zasadowe.

Hydroliza przez kation

W przypadku oddziaływania kationu rozpuszczonej soli z wodą proces ten nazywa się
hydroliza solna na kationie

1) Ni(NO 3) 2 = Ni 2+ + 2NO 3 - (dysocjacja)
2) Ni 2+ + H 2 O ↔ NiOH + + H + (hydroliza)

Dysocjacja soli Ni (NO 3) 2 przebiega całkowicie, hydroliza kationu Ni 2+ - w bardzo małym stopniu (dla roztworu 0,1 M - o 0,001%), ale to wystarczy, aby środowisko zakwasiło (wśród produktów hydrolizy znajduje się jon H + ).

Hydrolizie ulegają jedynie kationy słabo rozpuszczalnych wodorotlenków zasadowych i amfoterycznych oraz kation amonowy. NH4+. Kation metalu oddziela jon wodorotlenkowy od cząsteczki wody i uwalnia kation wodorowy H + .

Kation amonowy w wyniku hydrolizy tworzy słabą zasadę - hydrat amoniaku oraz kation wodorowy:

NH 4 + + H 2 O ↔ NH 3 H 2 O + H +

Należy pamiętać, że nie można zwiększyć liczby cząsteczek wody i zamiast hydroksokacji (na przykład NiOH +) napisać formuły wodorotlenkowe (na przykład Ni (OH) 2). Gdyby powstały wodorotlenki, to z roztworów soli wypadłyby osady, czego nie obserwuje się (te sole tworzą przezroczyste roztwory).
Nadmiar kationów wodorowych można łatwo wykryć wskaźnikiem lub zmierzyć specjalnymi przyrządami. Magnez lub cynk wprowadza się do stężonego roztworu soli silnie hydrolizowanej przez kation, który następnie reaguje z kwasem z uwolnieniem wodoru.

Jeśli sól jest nierozpuszczalna, to nie ma hydrolizy, ponieważ jony nie oddziałują z wodą.