Pentru a înțelege ce este hidroliza sărurilor, să ne amintim mai întâi cum se disociază acizii și alcaliile.

Ceea ce toți acizii au în comun este că atunci când se disociază, se formează în mod necesar cationii de hidrogen (H +), în timp ce atunci când toate alcalinele se disociază, se formează întotdeauna ioni de hidroxid (OH −).

În acest sens, dacă într-o soluție, dintr-un motiv sau altul, există mai mulți ioni H +, se spune că soluția are o reacție acidă a mediului, dacă OH - - o reacție alcalină a mediului.

Dacă totul este clar cu acizi și alcalii, atunci ce reacție a mediului va fi în soluțiile sărate?

La prima vedere, ar trebui să fie întotdeauna neutru. Și într-adevăr, de unde, de exemplu, într-o soluție de sulfură de sodiu provine excesul de cationi de hidrogen sau de ioni de hidroxid? Sulfura de sodiu însăși la disociere nu formează ioni de unul sau altul:

Na 2 S = 2Na + + S 2-

Cu toate acestea, dacă te-ai confrunta, de exemplu, cu soluții apoase de sulfură de sodiu, clorură de sodiu, azotat de zinc și un pH-metru electronic (un dispozitiv digital pentru determinarea acidității unui mediu), ai găsi un fenomen neobișnuit. Aparatul ți-ar arăta că pH-ul soluției de sulfură de sodiu este mai mare de 7, adică. există un exces clar de ioni de hidroxid. Mediul soluției de clorură de sodiu ar fi neutru (pH = 7), iar soluția de Zn(NO 3) 2 ar fi acidă.

Singurul lucru care satisface așteptările noastre este mediul cu soluție de clorură de sodiu. Ea s-a dovedit neutră, așa cum era de așteptat.
Dar de unde a venit excesul de ioni de hidroxid dintr-o soluție de sulfură de sodiu și cationi de hidrogen într-o soluție de azotat de zinc?

Să încercăm să ne dăm seama. Pentru a face acest lucru, trebuie să înțelegem următoarele puncte teoretice.

Orice sare poate fi considerată ca fiind produsul interacțiunii dintre un acid și o bază. Acizii și bazele sunt împărțite în puternice și slabe. Să ne amintim că acei acizi și baze al căror grad de disociere este aproape de 100% sunt numiți puternici.

notă: sulful (H 2 SO 3) și fosforicul (H 3 PO 4) sunt adesea clasificați ca acizi de tărie medie, dar atunci când se iau în considerare sarcinile de hidroliză, aceștia ar trebui clasificați ca slabi.

Reziduurile acide ale acizilor slabi sunt capabile să interacționeze reversibil cu moleculele de apă, eliminând cationii de hidrogen H + din ele. De exemplu, ionul sulfură, fiind reziduul acid al unui acid sulfurat de hidrogen slab, interacționează cu acesta după cum urmează:

S 2- + H 2 O ↔ HS − + OH −

HS − + H 2 O ↔ H 2 S + OH −

După cum puteți vedea, în urma acestei interacțiuni, se formează un exces de ioni de hidroxid, care este responsabil pentru reacția alcalină a mediului. Adică, reziduurile acide ale acizilor slabi cresc alcalinitatea mediului. În cazul soluțiilor sărate care conțin astfel de reziduuri acide, se spune că pentru ele există hidroliza anionică.

Reziduurile acide ale acizilor tari, spre deosebire de cele slabe, nu interacționează cu apa. Adică nu afectează pH-ul soluției apoase. De exemplu, ionul clorură, fiind un reziduu acid al unui puternic acid clorhidric, nu reactioneaza cu apa:

Adică, ionii de clorură nu afectează pH-ul soluției.

Dintre cationii metalici, doar cei care corespund bazelor slabe sunt capabili să interacționeze cu apa. De exemplu, cationul Zn 2+, care corespunde cu hidroxidul de zinc de bază slabă. Următoarele procese au loc în soluții apoase de săruri de zinc:

Zn 2+ + H 2 O ↔ Zn(OH) + + H +

Zn(OH) + + H2O ↔ Zn(OH) + + H +

După cum se poate observa din ecuațiile de mai sus, ca urmare a interacțiunii cationilor de zinc cu apa, cationii de hidrogen se acumulează în soluție, crescând aciditatea mediului, adică scăzând pH-ul. Daca sarea contine cationi care corespund bazelor slabe, in acest caz se spune ca sarea se hidrolizează la cation.

Cationii metalici, care corespund bazelor puternice, nu interacționează cu apa. De exemplu, cationul Na + corespunde unei baze puternice - hidroxid de sodiu. Prin urmare, ionii de sodiu nu reacţionează cu apa şi nu afectează în niciun fel pH-ul soluţiei.

Astfel, pe baza celor de mai sus, sărurile pot fi împărțite în 4 tipuri și anume cele formate:

1) o bază puternică și un acid puternic,

Astfel de săruri nu conțin nici reziduuri acide, nici cationi metalici care interacționează cu apa, de exemplu. capabil să afecteze pH-ul unei soluții apoase. Soluțiile unor astfel de săruri au un mediu de reacție neutru. Ei spun despre asemenea săruri că ei nu suferă hidroliză.

Exemple: Ba(NO3)2, KCI, Li2SO4 etc.

2) bază tare și acid slab

În soluțiile de astfel de săruri, numai reziduurile acide reacţionează cu apa. Mediul de soluții apoase de astfel de săruri este alcalin în raport cu sărurile de acest tip se spune că acestea hidrolizează la nivelul anionului

Exemple: NaF, K2CO3, Li2S etc.

3) bază slabă și acid puternic

În astfel de săruri, cationii reacţionează cu apa, dar reziduurile acide nu reacţionează - hidroliza sării prin cation, mediul este acid.

Exemple: Zn(NO 3) 2, Fe 2 (SO 4) 3, CuSO 4 etc.

4) o bază slabă și un acid slab.

Atât cationii, cât și anionii reziduurilor acide reacţionează cu apa. Are loc hidroliza sărurilor de acest fel atât cationic cât şi anion sau. Ei spun și despre astfel de săruri la care sunt supuși hidroliza ireversibilă.

Ce înseamnă că sunt hidrolizate ireversibil?

Deoarece în acest caz atât cationii metalici (sau NH 4 +) cât și anionii reziduului acid reacţionează cu apa, în soluţie apar atât ionii H +, cât şi ionii OH −, care formează o substanţă extrem de slab disociabilă - apa (H 2 O) .

Aceasta, la rândul său, duce la faptul că sărurile formate din reziduuri acide ale bazelor slabe și acizilor slabi nu pot fi obținute prin reacții de schimb, ci doar prin sinteză în fază solidă, sau nu pot fi obținute deloc. De exemplu, atunci când amestecați o soluție de azotat de aluminiu cu o soluție de sulfură de sodiu, în loc de reacția așteptată:

2Al(NO 3) 3 + 3Na 2 S = Al 2 S 3 + 6NaNO 3 (− reacția nu decurge astfel!)

Se observă următoarea reacție:

2Al(NO3)3 + 3Na2S + 6H2O= 2Al(OH)3 ↓+ 3H2S + 6NaNO3

Cu toate acestea, sulfura de aluminiu poate fi obținută cu ușurință prin topirea pulberii de aluminiu cu sulf:

2Al + 3S = Al2S3

Când adăugați sulfură de aluminiu în apă, este la fel ca atunci când încercați să o obțineți soluție apoasă, suferă hidroliză ireversibilă.

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S

Din punct de vedere chimic, pH-ul unei soluții poate fi determinat folosind indicatori acido-bazici.

Indicatorii acido-bazici sunt substanțe organice a căror culoare depinde de aciditatea mediului.

Cei mai comuni indicatori sunt turnesol, metil portocaliu și fenolftaleina. Turnesolul devine roșu într-un mediu acid și albastru într-un mediu alcalin. Fenolftaleina este incoloră într-un mediu acid, dar devine purpurie într-un mediu alcalin. Portocaliul de metil devine roșu într-un mediu acid și galben în mediu alcalin.

În practica de laborator, o serie de indicatori sunt adesea amestecați, selectați astfel încât culoarea amestecului să se schimbe într-o gamă largă de valori ale pH-ului. Cu ajutorul lor, puteți determina pH-ul unei soluții cu o precizie de una. Aceste amestecuri se numesc indicatori universali.

Există dispozitive speciale - pH-metre, cu ajutorul cărora puteți determina pH-ul soluțiilor în intervalul de la 0 la 14 cu o precizie de 0,01 unități pH.

Hidroliza sărurilor

Când unele săruri sunt dizolvate în apă, echilibrul procesului de disociere a apei este perturbat și, în consecință, pH-ul mediului se modifică. Acest lucru se datorează faptului că sărurile reacţionează cu apa.

Hidroliza sărurilor – interacțiunea de schimb chimic a ionilor de sare dizolvați cu apa, ducând la formarea de produși slab disociați (molecule de acizi sau baze slabe, anioni de săruri acide sau cationi de săruri bazice) și însoțite de o modificare a pH-ului mediului.

Să luăm în considerare procesul de hidroliză în funcție de natura bazelor și acizilor care formează sarea.

Săruri formate din acizi tari și baze tari (NaCl, kno3, Na2so4 etc.).

Să zicem că, atunci când clorura de sodiu reacționează cu apa, are loc o reacție de hidroliză pentru a forma un acid și o bază:

NaCl + H 2 O ↔ NaOH + HCl

Pentru a ne face o idee corectă despre natura acestei interacțiuni, să scriem ecuația reacției în formă ionică, ținând cont de faptul că singurul compus slab disociat din acest sistem este apa:

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

Când se anulează ionii identici din partea stângă și dreaptă a ecuației, ecuația de disociere a apei rămâne:

H 2 O ↔ H + + OH -

După cum puteți vedea, nu există exces de ioni H + sau OH - în soluție în comparație cu conținutul lor în apă. În plus, nu se formează alți compuși slab disociați sau puțin solubili. De aici tragem concluzia că sărurile formate din acizi și baze puternice nu suferă hidroliză, iar reacția soluțiilor acestor săruri este aceeași ca în apă, neutră (pH = 7).

Când se compun ecuații ion-moleculare pentru reacțiile de hidroliză, este necesar:

1) notează ecuația de disociere a sării;

2) determinați natura cationului și anionului (aflați cationul unei baze slabe sau anionul unui acid slab);

3) notează ecuația ionico-moleculară a reacției, ținând cont de faptul că apa este un electrolit slab și că suma sarcinilor ar trebui să fie aceeași pe ambele părți ale ecuației.

Săruri formate dintr-un acid slab și o bază puternică

(N / A 2 CO 3 , K 2 S, CH 3 COONa Şi etc. .)

Luați în considerare reacția de hidroliză a acetatului de sodiu. Această sare în soluție se descompune în ioni: CH 3 COONa ↔ CH 3 COO - + Na + ;

Na + este cationul unei baze puternice, CH 3 COO - este anionul unui acid slab.

Cationii de Na + nu pot lega ionii de apă, deoarece NaOH, o bază puternică, se dezintegrează complet în ioni. Anionii acidului acetic slab CH 3 COO - leagă ionii de hidrogen pentru a forma acid acetic ușor disociat:

CH 3 COO - + HON ↔ CH 3 COOH + OH -

Se poate observa că în urma hidrolizei CH 3 COONa s-a format un exces de ioni de hidroxid în soluție, iar reacția mediului a devenit alcalină (pH > 7).

Astfel putem concluziona că sărurile formate dintr-un acid slab și o bază tare se hidrolizează la anion ( Un n - ). În acest caz, anionii de sare leagă ionii de H + , iar ionii OH se acumulează în soluție - , care provoacă un mediu alcalin (pH>7):

An n - + HOH ↔ Han (n -1)- + OH - , (la n=1 se formează HAN - un acid slab).

Hidroliza sărurilor formate din acizi slabi di- și tribazici și baze tari se desfășoară treptat

Să luăm în considerare hidroliza sulfurei de potasiu. K 2 S se disociază în soluție:

K2S ↔ 2K + + S2-;

K + este cationul unei baze puternice, S 2 este anionul unui acid slab.

Cationii de potasiu nu iau parte la reacția de hidroliză, doar anionii hidrosulfuri slabi interacționează cu apa. În această reacție, primul pas este formarea ionilor HS slab disociați, iar a doua etapă este formarea unui acid slab H2S:

Etapa 1: S 2- + HOH ↔ HS - + OH - ;

Etapa a 2-a: HS - + HOH ↔ H 2 S + OH - .

Ionii OH formați în prima etapă de hidroliză reduc semnificativ probabilitatea hidrolizei în etapa următoare. Ca urmare, un proces care are loc numai în prima etapă are de obicei o importanță practică, care, de regulă, se limitează la evaluarea hidrolizei sărurilor în condiții normale.

Amintiți-vă:

O reacție de neutralizare este o reacție între un acid și o bază care produce sare și apă;

Prin apă pură, chimiștii înțeleg apa pură din punct de vedere chimic care nu conține impurități sau săruri dizolvate, adică apă distilată.

Aciditatea mediului

Pentru diverse procese chimice, industriale și biologice, foarte caracteristică importantă este aciditatea soluțiilor, care caracterizează conținutul de acizi sau alcalii din soluții. Deoarece acizii și alcalii sunt electroliți, conținutul de ioni H+ sau OH - este utilizat pentru a caracteriza aciditatea mediului.

ÎN apă curată iar în orice soluție, alături de particulele de substanțe dizolvate, există și ioni H+ și OH -. Acest lucru se întâmplă din cauza disocierii apei în sine. Și deși considerăm apa ca fiind un non-electrolit, ea se poate disocia totuși: H 2 O ^ H+ + OH - . Dar acest proces are loc într-o măsură foarte mică: într-un litru de apă doar 1 ion se descompune în ioni. 10 -7 molecule.

În soluțiile acide, ca urmare a disocierii lor, apar ioni H+ suplimentari. În astfel de soluții există semnificativ mai mulți ioni H+ decât ioni OH - formați în timpul disocierii ușoare a apei, prin urmare aceste soluții sunt numite acide (Fig. 11.1, stânga). Se spune în mod obișnuit că astfel de soluții au un mediu acid. Cu cât sunt mai mulți ioni H+ în soluție, cu atât mediul este mai acid.

În soluțiile alcaline, ca urmare a disocierii, dimpotrivă, predomină ionii OH -, iar cationii H + sunt aproape absenți din cauza disocierii nesemnificative a apei. Mediul acestor soluții este alcalin (Fig. 11.1, dreapta). Cu cât concentrația de ioni OH - este mai mare, cu atât mediul soluției este mai alcalin.

In solutie sare de masă numărul de ioni H+ și OH este același și egal cu 1. 10 -7 moli în 1 litru de soluție. Un astfel de mediu se numește neutru (Fig. 11.1, centru). De fapt, aceasta înseamnă că soluția nu conține nici acid, nici alcali. Un mediu neutru este caracteristic soluțiilor unor săruri (formate din alcali și acid puternic) și multor substanțe organice. Apa pură are, de asemenea, un mediu neutru.

valoarea pH-ului

Dacă comparăm gustul chefirului și al sucului de lămâie, putem spune cu siguranță că sucul de lămâie este mult mai acid, adică aciditatea acestor soluții este diferită. Știți deja că apa pură conține și ioni H+, dar gustul acru al apei nu se simte. Acest lucru se datorează concentrației prea scăzute de ioni H+. Adesea nu este suficient să spunem că un mediu este acid sau alcalin, dar este necesar să-l caracterizezi cantitativ.

Aciditatea mediului se caracterizează cantitativ prin indicatorul de hidrogen pH (pronunțat „p-ash”), asociat cu concentrația

Ioni de hidrogen. Valoarea pH-ului corespunde unui anumit conținut de cationi de hidrogen în 1 litru de soluție. Apa pură și soluțiile neutre conțin 1 litru în 1 litru. 10 7 mol de ioni H+, iar valoarea pH-ului este 7. În soluțiile acide concentrația de cationi H+ este mai mare decât în ​​apa pură, iar în soluțiile alcaline este mai mică. În conformitate cu aceasta, valoarea pH-ului se modifică și ea: într-un mediu acid variază de la 0 la 7, iar într-un mediu alcalin variază de la 7 la 14. Utilizarea valorii pH a fost propusă pentru prima dată de chimistul danez. Peder Sørensen.

Poate ați observat că valoarea pH-ului este legată de concentrația ionilor de H+. Determinarea pH-ului este direct legată de calcularea logaritmului unui număr, pe care îl vei studia la clasele de matematică din clasa a XI-a. Dar relația dintre conținutul de ioni din soluție și valoarea pH-ului poate fi urmărită conform următoarei scheme:

Valoarea pH-ului soluțiilor apoase ale majorității substanțelor și soluțiilor naturale este în intervalul de la 1 la 13 (Fig. 11.2).

Orez. 11.2. Valoarea pH-ului diferitelor soluții naturale și artificiale

Søren Peder Laurits Sørensen

Fiziochimist și biochimist danez, președinte al Societății Regale Daneze. Absolvent al Universității din Copenhaga. La 31 de ani a devenit profesor la Institutul Politehnic Danez. A condus prestigiosul laborator de fizico-chimie de la fabrica de bere Carlsberg din Copenhaga, unde și-a făcut principalele descoperiri științifice. Principal activitate științifică dedicat teoriei soluțiilor: a introdus conceptul de valoare pH și a studiat dependența activității enzimatice de aciditatea soluțiilor. Pentru realizările sale științifice, Sørensen a fost inclus în lista celor „100 de chimiști remarcabili ai secolului al XX-lea”, dar în istoria științei a rămas în primul rând ca om de știință care a introdus conceptele de „pH” și „pH-metrie”.

Determinarea aciditatii medii

Pentru a determina aciditatea unei soluții în laboratoare, cel mai adesea se utilizează un indicator universal (Fig. 11.3). Prin culoarea sa, puteți determina nu numai prezența acidului sau alcalinei, ci și valoarea pH-ului soluției cu o precizie de 0,5. Pentru a măsura mai precis pH-ul, există dispozitive speciale - pH-metre (Fig. 11.4). Acestea vă permit să determinați pH-ul unei soluții cu o precizie de 0,001-0,01.

Folosind indicatori sau pH-metre, puteți monitoriza modul în care reacțiile chimice progresează. De exemplu, dacă se adaugă acid clorhidric la o soluție de hidroxid de sodiu, va avea loc o reacție de neutralizare:

Orez. 11.3. Un indicator universal determină valoarea aproximativă a pH-ului

Orez. 11.4. Pentru măsurarea pH-ului soluțiilor se folosesc aparate speciale - pH-metre: a - laborator (staționar); b - portabil

În acest caz, soluțiile de reactivi și produse de reacție sunt incolore. Dacă un electrod pH-metru este plasat în soluția alcalină inițială, atunci neutralizarea completă a alcalinei de către acid poate fi judecată după valoarea pH-ului soluției rezultate.

Aplicarea indicelui pH

Determinarea acidității soluțiilor este de mare importanță practică în multe domenii ale științei, industriei și alte domenii ale vieții umane.

Ecologiștii măsoară în mod regulat pH-ul apei de ploaie, râurilor și lacurilor. O creștere bruscă a acidității apelor naturale poate fi o consecință a poluării atmosferice sau a pătrunderii deșeurilor industriale în corpurile de apă (Fig. 11.5). Astfel de schimbări implică moartea plantelor, peștilor și a altor locuitori din corpurile de apă.

Indicele de hidrogen este foarte important pentru studierea și observarea proceselor care au loc în organismele vii, deoarece în celule au loc numeroase reacții chimice. ÎN diagnosticul clinic determina pH-ul plasmei sanguine, urinei, sucului gastric etc. (Fig. 11.6). pH-ul normal al sângelui este între 7,35 și 7,45. Chiar și o mică modificare a pH-ului sângelui unei persoane provoacă boli grave, iar la pH = 7,1 și mai jos, încep modificări ireversibile care pot duce la moarte.

Pentru majoritatea plantelor, aciditatea solului este importantă, astfel încât agronomii efectuează în prealabil o analiză a solului, determinându-le pH-ul (Fig. 11.7). Dacă aciditatea este prea mare pentru o anumită cultură, solul este calcarat prin adăugarea de cretă sau var.

ÎN industria alimentară Folosind indicatori acido-bazici se efectuează controlul calității alimentelor (Fig. 11.8). De exemplu, pH-ul normal pentru lapte este 6,8. Abaterea de la această valoare indică fie prezența impurităților străine, fie acrisul acestora.

Orez. 11.5. Influența nivelului pH-ului apei din rezervoare asupra activității vitale a plantelor din acestea

Valoarea pH-ului pentru produsele cosmetice pe care le folosim în viața de zi cu zi este importantă. pH-ul mediu al pielii umane este de 5,5. Dacă pielea intră în contact cu produse a căror aciditate diferă semnificativ de această valoare, aceasta va duce la îmbătrânirea prematură a pielii, deteriorarea sau inflamația. S-a observat că spălătoriile care au folosit mult timp săpun de rufe obișnuit (pH = 8-10) sau sifon de spălat (Na 2 CO 3, pH = 12-13) pentru spălare, pielea mâinilor a devenit foarte uscată și acoperită cu fisuri. Prin urmare, este foarte important să folosiți diverse produse cosmetice (geluri, creme, șampoane etc.) cu un pH apropiat de pH-ul natural al pielii.

EXPERIMENTE DE LABORATOR Nr. 1-3

Echipament: suport cu eprubete, pipetă.

Reactivi: apa, acid clor, solutii de NaCl, NaOH, otet de masa, indicator universal (soluție sau hârtie indicatoare), produse alimentare și cosmetice (de exemplu, lămâie, șampon, pastă de dinţi, praf de spălat, băuturi carbogazoase, sucuri etc.).

Reguli de siguranță:

Pentru experimente, utilizați cantități mici de reactivi;

Aveți grijă să nu vă puneți reactivi pe piele sau pe ochi; Dacă intră o substanță caustică, spălați-o cu multă apă.

Determinarea ionilor de hidrogen și a ionilor de hidroxid în soluții. Stabilirea valorii aproximative a pH-ului apei, solutiilor alcaline si acide

1. Turnați 1-2 ml în cinci eprubete: în eprubeta nr. 1 - apă, nr. 2 - acid clor, nr. 3 - soluție de clorură de sodiu, nr. 4 - soluție de hidroxid de sodiu și nr. 5 - oțet de masă .

2. Adăugați 2-3 picături de soluție indicator universal în fiecare eprubetă sau coborâți hârtia indicator. Determinați pH-ul soluțiilor comparând culoarea indicatorului pe o scară standard. Trageți concluzii despre prezența cationilor de hidrogen sau a ionilor de hidroxid în fiecare eprubetă. Scrieți ecuațiile de disociere pentru acești compuși.

Studiul pH-ului produselor alimentare și cosmetice

Testați probe cu un indicator universal produse alimentareși produse cosmetice. Pentru studiul substanțelor uscate, de ex. detergent, acestea trebuie dizolvate intr-o cantitate mica de apa (1 spatula de substanta uscata la 0,5-1 ml apa). Determinați pH-ul soluțiilor. Trageți concluzii despre aciditatea mediului în fiecare dintre produsele studiate.

Idee cheie

Întrebări de securitate

130. Prezența a ce ioni într-o soluție determină aciditatea acesteia?

131. Ce ioni se găsesc în exces în soluţiile acide? în alcalin?

132. Ce indicator descrie cantitativ aciditatea soluțiilor?

133. Care este valoarea pH-ului şi conţinutul de ioni H+ în soluţii: a) neutru; b) slab acid; c) usor alcalin; d) puternic acid; d) foarte alcalin?

Sarcini pentru stăpânirea materialului

134. O soluție apoasă a unei anumite substanțe are un mediu alcalin. Care ioni sunt mai prezenți în această soluție: H+ sau OH -?

135. Două eprubete conțin soluții de acid azotat și azotat de potasiu. Ce indicatori pot fi utilizați pentru a determina ce eprubetă conține o soluție de sare?

136. Trei eprubete conțin soluții de hidroxid de bariu, acid azotat și azotat de calciu. Cum să recunoști aceste soluții folosind un singur reactiv?

137. Din lista de mai sus, notează separat formulele substanţelor ale căror soluţii au mediu: a) acid; b) alcalin; c) neutru. NaCI, HCI, NaOH, HNO3, H3P04, H2S04, Ba(OH)2, H2S, KNO3.

138. Apa de ploaie are pH = 5,6. Ce înseamnă acest lucru? Ce substanță conținută în aer, atunci când este dizolvată în apă, determină aciditatea mediului?

139. Ce fel de mediu (acid sau alcalin): a) într-o soluție de șampon (pH = 5,5);

b) în sânge persoana sanatoasa(pH = 7,4); c) în suc gastric uman (pH = 1,5); d) în salivă (pH = 7,0)?

140. Cărbunele folosit în centralele termice conține compuși ai azotului și sulfului. Eliberarea în atmosferă a produselor de ardere a cărbunelui duce la formarea așa-numitelor ploi acide care conțin cantități mici de acizi nitrat sau sulfiți. Ce valori ale pH-ului sunt tipice pentru o astfel de apă de ploaie: mai mult de 7 sau mai puțin de 7?

141. Depinde pH-ul unei soluții de acid puternic de concentrația acestuia? Justificați-vă răspunsul.

142. La o soluție care conține 1 mol hidroxid de potasiu s-a adăugat o soluție de fenolftaleină. Se va schimba culoarea acestei soluții dacă i se adaugă acid clorhidric în cantitate de substanță: a) 0,5 mol; b) 1 mol;

c) 1,5 mol?

143. Trei eprubete neetichetate conțin soluții incolore de sulfat de sodiu, hidroxid de sodiu și acid sulfat. Valoarea pH-ului a fost măsurată pentru toate soluțiile: în prima eprubetă - 2,3, în a doua - 12,6, în a treia - 6,9. Ce eprubetă conține ce substanță?

144. Elevul a cumpărat apă distilată de la farmacie. pH-metrul a arătat că valoarea pH-ului acestei ape a fost 6,0. Elevul a fiert apoi această apă pentru o lungă perioadă de timp, a umplut recipientul până sus apă fierbinteși a închis capacul. Când apa s-a răcit la temperatura camerei, pH-metrul a detectat o valoare de 7,0. După aceasta, elevul a trecut aer prin apă cu un pai, iar pH-metrul a arătat din nou 6,0. Cum pot fi explicate rezultatele acestor măsurători de pH?

145. De ce crezi că două sticle de oțet de la același producător pot conține soluții cu valori de pH ușor diferite?

Acesta este material de manual

Curs: Hidroliza sărurilor. Mediu soluție apoasă: acid, neutru, alcalin

Continuăm să studiem tiparele de apariție reactii chimice. În timp ce studiai subiectul, ai învățat că atunci când disociere electroliticăîntr-o soluție apoasă, particulele implicate în reacția substanțelor se dizolvă în apă. Aceasta este hidroliza. Diverse substanțe anorganice și organice, în special săruri, sunt expuse acestuia. Fără a înțelege procesul de hidroliză a sării, nu veți putea explica fenomenele care apar în organismele vii.

Esența hidrolizei sării se rezumă la procesul de schimb de interacțiune a ionilor (cationi și anioni) ai sării cu moleculele de apă. Ca rezultat, se formează un electrolit slab - un compus cu disociere scăzută. Într-o soluție apoasă apare un exces de ioni liberi H + sau OH -. Amintiți-vă, a căror disociere electroliți formează ioni H + și care ioni OH -. După cum ați ghicit, în primul caz avem de-a face cu un acid, ceea ce înseamnă că un mediu apos cu ioni H + va fi acid. În al doilea caz, alcalin. În apă însăși, mediul este neutru, deoarece se disociază ușor în ioni H + și OH - de concentrație egală.

Natura mediului poate fi determinată cu ajutorul unor indicatori. Fenolftaleina detectează un mediu alcalin și transformă soluția purpurie. Turnesolul devine roșu când este expus la acid, dar rămâne albastru când este expus la alcali. Portocaliul de metil este portocaliu, devine galben într-un mediu alcalin și roz în mediu acid. Tipul de hidroliză depinde de tipul de sare.

Tipuri de săruri

Deci, orice sare poate fi interacțiunea dintre un acid și o bază, care, după cum înțelegeți, poate fi puternică și slabă. Cei puternici sunt cei al căror grad de disociere α este aproape de 100%. Trebuie amintit că acizii sulfuros (H 2 SO 3) și fosforici (H 3 PO 4) sunt adesea clasificați ca acizi cu tărie medie. La rezolvarea problemelor de hidroliză, acești acizi trebuie clasificați ca slabi.

Acizi:

Puternic: HCI; HBr; Hl; HNO3; HCI04; H2SO4. Reziduurile lor acide nu interacționează cu apa.

Slab: HF; H2CO3; H2Si03; H2S; HNO2; H2S03; H3PO4; acizi organici. Și reziduurile lor acide interacționează cu apa, luând cationii de hidrogen H+ din moleculele sale.

Motive:

Puternic: hidroxizi metalici solubili; Ca(OH)2; Sr(OH)2. Cationii lor metalici nu interacționează cu apa.

Slab: hidroxizi metalici insolubili; Hidroxid de amoniu (NH4OH). Și aici cationii metalici interacționează cu apa.

Pe baza acestui material, să luăm în consideraretipuri de săruri :

Săruri cu o bază puternică și un acid puternic. De exemplu: Ba (NO3)2, KCI, Li2SO4. Caracteristici: nu interactioneaza cu apa, ceea ce inseamna ca nu sunt supuse hidrolizei. Soluțiile unor astfel de săruri au un mediu de reacție neutru.

Săruri cu o bază tare și un acid slab. De exemplu: NaF, K 2 CO 3, Li 2 S. Caracteristici: reziduurile acide ale acestor săruri interacționează cu apa, hidroliza are loc la nivelul anionului. Mediul soluțiilor apoase este alcalin.

Săruri cu o bază slabă și un acid puternic. De exemplu: Zn(NO3)2, Fe2(SO4)3, CuSO4. Caracteristici: numai cationii metalici interactioneaza cu apa, are loc hidroliza cationului. Mediul este acid.

Săruri cu o bază slabă și un acid slab. De exemplu: CH 3 COONH 4, (NH 4) 2 CO 3, HCOONH 4. Caracteristici: atât cationii, cât și anionii reziduurilor acide interacționează cu apa, hidroliza are loc la cation și anion.

Un exemplu de hidroliză la un cation și formarea unui mediu acid:

Hidroliza clorurii ferice FeCl 2

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

Fe 2+ + 2Cl - + H + + OH - ↔ FeOH + + 2Cl - + H+ (ecuația ionică completă)

Fe 2+ + H 2 O ↔ FeOH + + H + (ecuație ionică scurtă)

Un exemplu de hidroliză de către un anion și formarea unui mediu alcalin:

Hidroliza acetatului de sodiu CH 3 COONa

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

Na + + CH 3 COO - + H 2 O ↔ Na + + CH 3 COOH + OH- (ecuația ionică completă)

CH 3 COO - + H 2 O ↔ CH 3 COOH + OH -(ecuație ionică scurtă)

Exemplu de co-hidroliză:

• Hidroliza sulfurei de aluminiu Al2S 3

Al 2 S 3 + 6H2O ↔ 2Al(OH) 3 ↓+ 3H 2 S

În acest caz, vedem hidroliza completă, care are loc dacă sarea este formată dintr-o bază slabă insolubilă sau volatilă și un acid slab insolubil sau volatil. În tabelul de solubilitate există liniuțe pe astfel de săruri. Dacă în timpul unei reacții de schimb ionic se formează o sare care nu există într-o soluție apoasă, atunci trebuie să scrieți reacția acestei sări cu apa.

De exemplu:

2FeCl3 + 3Na2CO3↔ Fe2 (CO3)3+ 6NaCl

Fe2 (CO3)3+ 6H 2 O ↔ 2Fe(OH) 3 + 3H 2 O + 3CO 2

Adăugăm aceste două ecuații și reducem ceea ce se repetă pe părțile din stânga și din dreapta:

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

Hidroliza este interacțiunea substanțelor cu apa, în urma căreia mediul soluției se modifică.

Cationii și anionii electroliților slabi sunt capabili să interacționeze cu apa pentru a forma compuși sau ioni stabili, ușor disociabili, în urma cărora mediul soluției se modifică. Formulele pentru apă în ecuațiile de hidroliză sunt de obicei scrise ca H-OH. Când reacționează cu apa, cationii bazelor slabe îndepărtează ionii hidroxil din apă și se formează H + în exces în soluție. Mediul soluției devine acid. Anionii acizilor slabi atrag H + din apă, iar reacția mediului devine alcalină.

În chimia anorganică, cel mai adesea unul trebuie să se ocupe de hidroliza sărurilor, adică. cu interacțiunea de schimb a ionilor de sare cu moleculele de apă în procesul de dizolvare a acestora. Există 4 opțiuni pentru hidroliză.

1. O sare este formată dintr-o bază tare și un acid tare.

Această sare practic nu suferă hidroliză. În acest caz, echilibrul disocierii apei în prezența ionilor de sare aproape nu este perturbat, prin urmare pH = 7, mediul este neutru.

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

2. Dacă o sare este formată dintr-un cation al unei baze tare și un anion al unui acid slab, atunci la anion are loc hidroliza.

Na 2 CO 3 + HOH \(\leftrightarrow\) NaHCO 3 + NaOH

Deoarece ionii OH - se acumulează în soluție, mediul este alcalin, pH>7.

3. Dacă o sare este formată dintr-un cation al unei baze slabe și un anion al unui acid puternic, atunci are loc hidroliza de-a lungul cationului.

Cu 2+ + HOH \(\leftrightarrow\) CuOH + + H +

СuCl 2 + HOH \(\leftrightarrow\) CuOHCl + HCl

Deoarece ionii H + se acumulează în soluție, mediul este acid, pH<7.

4. O sare formată dintr-un cation al unei baze slabe și un anion al unui acid slab suferă hidroliza atât a cationului, cât și a anionului.

CH 3 COONH 4 + HOH \(\leftrightarrow\) NH 4 OH + CH 3 COOH

CH 3 COO - + + HOH \(\leftrightarrow\) NH 4 OH + CH 3 COOH

Soluțiile de astfel de săruri au fie un mediu ușor acid, fie ușor alcalin, de exemplu. valoarea pH-ului este apropiată de 7. Reacția mediului depinde de raportul constantelor de disociere ale acidului și bazei. Hidroliza sărurilor formate din acizi și baze foarte slabe este practic ireversibilă. Acestea sunt în principal sulfuri și carbonați de aluminiu, crom și fier.

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

Atunci când se determină mediul unei soluții de sare, este necesar să se țină seama de faptul că mediul soluției este determinat de componenta puternică. Dacă sarea este formată dintr-un acid, care este un electrolit puternic, atunci soluția este acidă. Dacă baza este un electrolit puternic, atunci este alcalin.

Exemplu. Soluția are un mediu alcalin

1) Pb(N03)2; 2) Na2C03; 3) NaCI; 4) NaNO3

1) Pb(NO3)2 azotat de plumb(II). Sarea este formată dintr-o bază slabă și acid puternic, înseamnă mediul de soluție acru.

2) Na2C03 carbonat de sodiu. S-a format sare fundație puternicăși un acid slab, ceea ce înseamnă mediul de soluție alcalin.

3) NaCI; 4) NaNO3 Sărurile sunt formate din baza tare NaOH și acizii tari HCl și HNO3. Mediul de soluție este neutru.

Răspuns corect 2) Na2CO3

Hârtia indicatoare a fost scufundată în soluțiile sărate. În soluțiile de NaCl și NaNO 3 nu și-a schimbat culoarea, ceea ce înseamnă mediul soluției neutru. În soluție, Pb(NO 3) 2 devine roșu, mediul soluției acru.Într-o soluție, Na 2 CO 3 devine albastru, mediul soluției alcalin.