Карбід алюмінію: сфери застосування речовини
Хімічна сполука, що має формулу Al C , називається карбідом алюмінію. Його зовнішній вигляд представлений жовтуватим…
Процес утворення слабодіссоціірованних з`єднань зі зміною водневого показника середовища при взаємодії води і солі називається гідролізом.
Гідроліз солей відбувається в разі зв`язування одного іона води з утворенням важкорозчинних або слабодіссоціірованних з`єднань за рахунок зміщення рівноваги дисоціації. Здебільшого цей процес є оборотним і при розведенні або збільшенні температури посилюється.
Щоб дізнатися, які солі піддаються гідролізу, необхідно знати, які по силі при її утворенні використовувалися підстави і кислоти. Існує кілька видів їх взаємодій.
Прикладами можуть служити сульфід алюмінію і хрому, а також амоній ускуснокіслий і карбонат амонію. Дані солі при розчиненні у воді утворюють підстави і слабодіссоціірующіе кислоти. Щоб простежити оборотність процесу, необхідно скласти рівняння реакції гідролізу солей:
Амоній оцтовокислий + вода harr- аміак + оцтова кислота
В іонному вигляді процес виглядає як:
CH3COO- + NH4+ + Н2Про harr- CH3COOH + NH4OH.
У вищенаведеної реакції гидролизации утворюються аміак і оцтова кислота, тобто слабодіссоціірующіе речовини.
Водневий показник водних розчинів (рН) безпосередньо залежить від відносної сили, тобто констант дисоціації продуктів реакції. Наведена вище реакція буде слаболужною, так як постійна розпаду оцтової кислоти менше константи гідроксиду амонію, тобто 1,75 10-5 менше, ніж 6,3 10-5. Якщо підстави і кислоти видаляються з розчину, тоді процес відбувається до кінця.
Розглянемо приклад незворотного гідролізу:
Сульфат алюмінію + вода = гідроокис алюмінію + сірководень
В цьому випадку процес незворотній, тому як один з продуктів реакції видаляється, тобто випадає в осад.
Цей тип гідролізу описують реакції розкладання сульфату алюмінію, хлориду або броміду міді, а також хлориду заліза або амонію. Розглянемо реакцію хлориду заліза, яка протікає в дві стадії:
Стадія перша:
Хлорид заліза + вода harr- гидроксохлоріда заліза + соляна кислота
Іонне рівняння гідролізу солей хлориду заліза набуває вигляду:
Fe2+ + Н2Про + 2Cl- harr- Fe (OH)+ + Н+ + 2Cl-
Друга стадія гідролізу:
Fe (OH) + + Н2Про + Cl- harr- Fe (OH)2 + Н+ + Cl-
Через дефіцит іонів гидроксогруппа і накопичення іонів водню гідроліз FeCl2 протікає по першій стадії. Утворюється сильна соляна кислота і слабка основа - гідроокис заліза. У разі подібних реакцій серед отримували кислої.
Прикладом таких солей можуть бути хлориди кальцію або натрію, сульфат калію і бромід рубідію. Однак наведені речовини не гідролізуються, так як при розчиненні в воді мають нейтральне середовище. Єдиним малодиссоциирующие речовиною в цьому випадку є вода. Для підтвердження цього твердження можна скласти рівняння гідролізу солей хлориду натрію з утворенням кислоти соляної і гідроксиду натрію:
NaCl + Н2Про harr- NaOH + HCl
Реакція в іонному вигляді:
Na+ + Cl- + Н2Оharr- Na+ + ВІН- + Н+ + Cl-
Н2Про harr- Н+ + ВІН-
В даному випадку гідроліз солей протікає по аниону, що відповідає лужному середовищі водневого показника. Як приклади можна назвати ацетат, сульфат і карбонат натрію, силікат і сульфат калію, а також натрієву сіль синильної кислоти. Наприклад, складемо іонно-молекулярні рівняння гідролізу солей сульфіду і ацетату натрію:
Дисоціація сульфіду натрію:
Na2S harr- 2Na+ + S2
Перша стадія гідролізу багатоосновної солі, відбувається по катіону:
Na2S + Н2Про harr- NaHS + NaOH
Запис в іонному вигляді:
S2 + Н2Про harr- HS- + ВІН-
Другий ступінь здійсненна в разі підвищення температури реакції:
HS- + Н2Про harr- H2S + ОН-
Розглянемо ще одну реакцію гідролізу на прикладі натрію оцтовокислого:
Натрій оцтовокислий + вода harr- оцтова кислота + їдкий натр.
В іонному вигляді:
CH3COO- + Н2Про harr- CH3COOH + ОН-
В результаті реакції утворюється слабка оцтова кислота. В обох випадках реакції матимуть лужне середовище.
Гідроліз, як і інші хімічні реакції, буває оборотним і необоротним. У разі оборотних реакцій один з реагентів витрачається не весь, в той час як незворотні процеси протікають з повним витратою речовини. Це пов`язано зі зміщенням рівноваги реакцій, яке засноване на зміні фізичних характеристик, таких як тиск, температура і масова частка реагентів.
Згідно поняттю принципу Ле-Шательє, система буде вважатися рівноважної до тих пір, поки на неї не буде змінено одне або кілька зовнішніх умов протікання процесу. Наприклад, при зменшенні концентрації одного з речовин рівновагу системи поступово почне зміщуватися в бік освіти цього ж реагенту. Гідроліз солей також має здатність підкорятися принципом Ле-Шательє, за допомогою якого можна послабити або посилити перебіг процесу.
Гідроліз можна посилити до повної незворотності декількома способами:
Придушити процес гидролизации, так само як і посилити, можна кількома способами.
Ввести в розчин один з утворюються в процесі речовин. Наприклад, подщелачивать розчин, в разі якщо рН 7, або ж навпаки окисліться, де реакційна середу менше 7 по водневого показника.
Взаємне посилення гидролизации застосовується в тому випадку, якщо система стала рівноважної. Розберемо конкретний приклад, де системи в різних судинах стали рівнозначні:
Al3+ + Н2Про harr- AlOH2+ + Н+
СО32 + Н2Про harr- НСО3- + ВІН-
Обидві системи мало гідроліз, тому, якщо змішати їх один з одним, відбудеться зв`язування гідроксоінов і іонів водню. В результаті отримаємо молекулярне рівняння гідролізу солей:
Хлорид алюмінію + карбонат натрію + вода = хлорид натрію + гідроокис алюмінію + діоксид вуглецю.
За прініпе Ле-Шательє рівновага системи перейде в сторону продуктів реакції, а гідроліз пройде до кінця з утворенням гідроксиду алюмінію, який випав в осад. Таке посилення процесу можливо лише в тому випадку, якщо одна з реакцій протікає по аниону, а інша по катіону.
Гідроліз водних розчинів солей здійснюється за рахунок з`єднання їх іонів з молекулами води. Один із способів гидролизации проводиться за аніоном, тобто поповнення водного іона Н+.
Здебільшого цього способу гідролізу піддаються солі, які утворюються за допомогою взаємодії сильного гідроксиду і слабкої кислоти. Прикладом солей, що розкладаються по аниону, може виступати сульфат або сульфіт натрію, а також карбонат або фосфат калію. Водневий показник при цьому більш семи. Як приклад розберемо дисоціацію натрію оцтовокислого:
У розчині ця сполука розділяється на катіон - Na+, і аніон - СН3СОО-.
Катіон диссоциированного натрію оцтовокислого, утворений сильною основою, не може вступити в реакцію з водою.
При цьому аніони кислоти з легкістю реагують з молекулами Н2Про:
СН3СОО- + НОН = СН3СООН + ОН-
Отже, гідролізаціей здійснюється за аніоном, і рівняння набуває вигляду:
CH3COONa + НОН = СН3СООН + NaOH
У разі, якщо гідролізу піддаються багатоосновні кислоти, процес відбувається в кілька стадій. У нормальних умовах подібні речовини гідролізуються по першій стадії.
Катионному гідролізу в основному схильні до солі, утворені шляхом взаємодії сильної кислоти і підстави малої сили. Прикладом служить бромід амонію, нітрат міді, а також хлорид цинку. При цьому середовище в розчині при гидролизации відповідає менш семи. Розглянемо процес гідролізу по катіону на прикладі хлориду алюмінію:
У водному розчині він дисоціює на аніон - 3Cl- і катіон - Al3+.
Іони сильної соляної кислоти не взаємодіють з водою.
Іони (катіони) підстави, навпаки, схильні до гідролізу:
Al3+ + НОН = AlOH2+ + Н+
В молекулярному вигляді гідролізаціей хлориду алюмінію виглядає наступним чином:
AlCl3 + Н2О = AlOHCl + HCl
При нормальних умовах переважно нехтувати гідролізаціей по другого і третього ступеня.
Будь-яка реакція гідролізу солей характеризується ступенем дисоціації, яка показує відношення між загальним числом молекул і молекулами, здатними переходити в іонну стан. Ступінь дисоціації характеризується кількома показниками:
За ступенем дисоціації всі розчини діляться на сильні і слабкі електроліти, які, в свою чергу, при розчиненні в різних розчинниках виявляють різну ступінь.
Кількісним показником можливості речовини розпадатися на іони є константа дисоціації, також звана константою рівноваги. Говорячи простою мовою, постійна рівноваги є ставлення розклалися на іони електролітів до непродіссоціірованним молекулам.
На відміну від ступеня дисоціації, цей параметр не залежить від зовнішніх умов і концентрації сольового розчину в процесі гидролизации. При дисоціації многоосновних кислот ступінь дисоціації на кожному ступені стає на порядок менше.
Водневий показник або рН - міра для визначення кислотно-основних властивостей розчину. Вода в обмеженій кількості дисоціює на іони і є слабким електролітом. При розрахунку водневого показника використовують формулу, яка є негативним десятковим логарифмом скупчення водневих іонів в розчинах:
рН = -lg [Н+]
Дуже часто для визначення рН-розчинів використовують експрес-метод за індикаторами, які, в залежності від рН, змінюють свій колір. Для більш точного визначення користуються Іономір і рН-метрами.
Гідроліз солей, як і будь-який інший хімічний процес, має ряд характеристик, відповідно до яких протікання процесу стає можливим. До найбільш значущих кількісним характеристикам відноситься константа і ступінь гідролізу. Зупинимося докладніше на кожному з них.
Щоб дізнатися, які солі піддаються гідролізу і в якій кількості, використовують кількісний показник - ступінь гідролізу, який характеризує повноту протікання гидролизации. Ступенем гідролізу називають частину речовини від загальної кількості молекул, здатних гидролизации, записується в процентному співвідношенні:
h = n / N 100%,
де ступінь гідролізу - h;
кількість частинок солі, підданих гидролизации - n;
загальна сума молекул солі, що беруть участь в реакції - N.
До факторів, що впливає на ступінь гидролизации, відносяться:
Вона є другою за значимістю кількісної характеристикою. У загальному вигляді рівняння гідролізу солей можна записати як:
МА + НОН harr- МОН + НА
Звідси випливає, що константа рівноваги і концетрация води в одному і тому ж розчині є величини постійні. Відповідно, твір цих двох показників буде також постійною величиною, що і означає константу гідролізу. У загальному вигляді Кг можна записати, як:
Кг = ([НА] [МОН]) / [МА],
де НА - кислота,
МОН - підстава.
У фізичному сенсі константа гідролізу описує здатність певної солі піддаватися процесу гидролизации. Цей параметр залежить від природи речовини і його концентрації.
Хімічна сполука, що має формулу Al C , називається карбідом алюмінію. Його зовнішній вигляд представлений жовтуватим…
Вступ"Навряд чи хто-небудь з вас нічого не чув про нітрат натрію. Його назва нерідко згадується ще в школі, не те що в…
Кислоти - це хімічні сполуки, що складаються з атомів водню і кислотних залишків, наприклад, SO4, SO3, PO4 і т. Д. Вони…
Одним з найбільш широко використовуваних в промисловості речовин є гідроксид алюмінію. У цій статті про нього і піде…
Речовини-електроліти при розчиненні у воді розпадаються на заряджені частинки - іони. Зворотне явище - молярізація, або…
Для виявлення присутності будь-яких речовин застосовуються якісні реакції. Щоб провести деякі з них, не потрібні…
Всього в природі існує три класи неорганічних сполук: солі, оксиди і гідроксиди. Також в окремий клас виділяють такі…
У природі існує три класи неорганічних хімічних сполук: солі, гідроксиди та оксиди. Перші є сполуками атома металу з…
Всі хімічні сполуки діляться на органічні і неорганічні. Серед останніх можна виділити чотири основні класи: прості,…
Дана стаття присвячена таким поняттям, як електроліти і ступінь дисоціації, а також опису теорії, що пояснює механізми…
Харчова, або питна сода, - широко відоме в медицині, кулінарії та побутовому споживанні з`єднання. Це кисла сіль,…
Фундаментально спиратиметься хімії, нарівні з періодичною системою Д. І. Менделєєва, будовою органічних сполук А. М.…
Для того щоб відповісти на питання, що таке сіль, зазвичай довго замислюватися не доводиться. Це хімічна сполука в…
Азот - один з найважливіших елементів органічної хімії. У вигляді складних сполук елемент N є важливою частиною білків,…
Амоній - одне з численних сполук азоту. Його солі мають ряд цікавих властивостей і знаходять практичне застосування в…
У повсякденному житті кожен з нас щохвилини стикається з неймовірною кількістю хімічних речовин, як природних, так і…
У неорганічної хімії існує три основні класи сполук. Це кислоти, луги та оксиди. Кислота складається з катіона водню і…
Діоксид вуглецю (вуглекислий газ) - часто зустрічається в природі з`єднання. Воно утворюється при окисленні різних…