มหาวิทยาลัยเทคนิคปิโตรเลียมแห่งรัฐอูฟา

ภาควิชาเคมีทั่วไปและเคมีวิเคราะห์

คู่มือการศึกษาและระเบียบวิธี

สำหรับงานห้องปฏิบัติการในหัวข้อ:

ไฮโดรไลซิสของเกลือ

ออกแบบมาสำหรับนักเรียนที่ไม่ใช่เคมี

และคณะเคมีของมหาวิทยาลัย

เรียบเรียงโดย: Syrkin A.M., prof., ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เคมี, Rolnik L.Z., รองศาสตราจารย์,

วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิตเคมี

ผู้ตรวจสอบ Sergeeva L.G. รองศาสตราจารย์ ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เคมี

© รัฐอูฟา

เทคนิคปิโตรเลียม

มหาวิทยาลัย พ.ศ. 2545

ไฮโดรไลซิสของเกลือ

การไฮโดรไลซิสของเกลือคือปฏิกิริยาของไอออนกับน้ำโดยขึ้นอยู่กับผลโพลาไรซ์ของไอออนต่อโมเลกุลของน้ำซึ่งเป็นผลมาจากความเท่าเทียมกันตามกฎ

ลักษณะของน้ำสะอาด

เกลือมี 4 กลุ่ม:

เกลือที่เกิดจากฐานแก่และกรดแก่

เกลือที่เกิดจากฐานอ่อนและกรดแก่

เกลือที่เกิดจากฐานแก่และกรดอ่อน

เกลือที่เกิดจากเบสอ่อนและกรดอ่อน

ดังนั้นเราจะพิจารณา 4 ตัวเลือกสำหรับผลกระทบของน้ำต่อเกลือ

1) กลุ่มนี้ประกอบด้วยเกลือ เช่น NaCI, KCI, NaNO 3, Na 2 SO 4 เป็นต้น ไอออนบวกและไอออนของเกลือเหล่านี้มีประจุน้อยและมีขนาดที่สำคัญ ในเวลาเดียวกันผลกระทบของโพลาไรซ์ต่อโมเลกุลของน้ำนั้นมีน้อยนั่นคือปฏิกิริยาของเกลือกับน้ำแทบจะไม่เกิดขึ้นเลย สิ่งนี้ใช้ได้กับไอออนบวก เช่น K + และ Na + และกับไอออนเช่น CI - และ NO 3 - ดังนั้นเกลือของเบสแก่และกรดแก่ ไม่ผ่านการไฮโดรไลซิส- ในกรณีนี้ ความสมดุลของการแยกตัวของน้ำเมื่อมีเกลือไอออนแทบจะไม่ถูกรบกวน

ดังนั้นสารละลายของเกลือดังกล่าวจึงมีความเป็นกลางในทางปฏิบัติ (pH γ 7)

2) หากเกลือเกิดขึ้นจากไอออนบวกพื้นฐานที่อ่อนแอ NH 4 +, AI 3+, Mg 2+ เป็นต้น และไอออนของกรดแก่ (Cl -, NO 3 -, SO 4 2- ฯลฯ ) จากนั้นไฮโดรไลซิสจะเกิดขึ้นตาม ไอออนบวก(เฉพาะไอออนบวกของเกลือเท่านั้นที่มีผลโพลาไรซ์) ตัวอย่างคือกระบวนการ:

ก) ในรูปแบบโมเลกุล

NH 4 CI + H 2 O NH 4 OH + HCI;

b) ในรูปแบบไอออน - โมเลกุล

NH 4 + + CI - + H 2 O NH 4 OH + H + + CI - ;

c) ในรูปแบบไอออนโมเลกุลสั้น

NH 4 + + H 2 O NH 4 OH + H +

การไฮโดรไลซิสเกิดจากการก่อตัวของสารประกอบที่แยกตัวออกจากกันเล็กน้อย - NH 4 OH เป็นผลให้ความสมดุลของการแยกตัวของน้ำด้วยไฟฟ้าและไอออนไฮโดรเจนส่วนเกินปรากฏขึ้นในสารละลายดังนั้นปฏิกิริยาของตัวกลางจึงเป็นกรด (pH< 7). Очевидно, чем полнее протекает гидролиз, тем более показатель среды отличается от состояния нейтральности.

ให้เราทราบทันทีว่ากระบวนการไฮโดรไลซิสสามารถกำหนดลักษณะเชิงปริมาณได้ด้วยค่าสองค่า: 1) ระดับของไฮโดรไลซิส (h); 2) ค่าคงที่ของไฮโดรไลซิส (Kg)

ระดับการไฮโดรไลซิสคืออัตราส่วนของจำนวนโมเลกุลของเกลือที่ผ่านการไฮโดรไลซิสต่อจำนวนโมเลกุลของเกลือทั้งหมดในสารละลาย หรือระดับของการไฮโดรไลซิสเข้าใจว่าเป็นตัวเลขที่บ่งชี้ว่าส่วนใดของปริมาณเกลือทั้งหมดที่ถูกไฮโดรไลซ์ นั่นคือ แปลงโดยการกระทำของน้ำให้เป็นกรดหรือเบสที่สอดคล้องกัน (ไม่ว่าจะเป็นเกลือที่เป็นกรดหรือเบส)

ระดับของไฮโดรไลซิสคำนวณจากสมการของค่าคงที่การแยกตัวของเบสอ่อน (หรือกรด) ที่สอดคล้องกันกับผลคูณไอออนิกของน้ำ

ลองพิจารณาคุณลักษณะเหล่านี้สำหรับการไฮโดรไลซิสของเกลือแอมโมเนียมคลอไรด์

ให้เราเขียนสมการไฮโดรไลซิสอีกครั้งในรูปแบบไอออนิก - โมเลกุล:

NH 4 + + H 2 O NH 4 OH + H +

ตามกฎของการกระทำของมวล ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยานี้จะมีรูปแบบดังต่อไปนี้:

เค พี =
(1)

ความเข้มข้นของน้ำไม่เปลี่ยนแปลงในสารละลายเกลือ กล่าวคือ 0 = เท่ากับ = const (2)

= K พี = K ก. (3)

ผลคูณของค่าคงที่สองตัว K p เป็นปริมาณคงที่และเรียกว่า คงที่การไฮโดรไลซิสถึงนาย

จากสมการผลคูณไอออนิกของน้ำที่เรามี

KH2O = (4)

=
(5)

จากนั้นสมการ (1) สามารถเขียนได้ดังนี้:

เค ก =
(6)

ทัศนคติ

=, (7)

โดยที่ K หลัก – ค่าคงที่การแยกตัวของฐานอ่อน NH 4 OH

จากนั้นนิพจน์ (6) จะมีรูปแบบ

เค ก = (8)

ยิ่ง K g สูง เกลือก็จะผ่านการไฮโดรไลซิสมากเท่านั้น

จากสมการ (3) สามารถคำนวณระดับการไฮโดรไลซิสของเกลือได้

เค ก = =
(9)

สมมติว่าความเข้มข้นของเกลือดั้งเดิมคือ c โมล/ลิตร ระดับของไฮโดรไลซิสคือ h จากนั้นเกลือ ch โมลจะถูกไฮโดรไลซ์ ch โมลของ NH 4 OH และ ch g- ไอออน H + จะเกิดขึ้น

ที่สภาวะสมดุล ความเข้มข้นจะมีค่าดังนี้

= (ค - ช)

ลองแทนค่าเหล่านี้เป็นสมการ (5)

, (10)

เค ก = (11)

เนื่องจาก h เป็นค่าที่ไม่มีนัยสำคัญ (h ≤ 0.01) เราจึงสามารถสรุปได้ว่า (1 -h) กลับไปยัง 1

เค ก =
; (12)

ชั่วโมง = =
. (13)

จากสมการที่ได้จะตามมาว่าระดับการไฮโดรไลซิส (h) มีค่ามากกว่า:

ยิ่ง K H 2 O มากเท่าไร อุณหภูมิก็จะสูงขึ้นเท่านั้น (ผลิตภัณฑ์ไอออนิกของน้ำ K H 2 O ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในสัดส่วนโดยตรง)

ยิ่งฐาน K น้อยลงนั่นคือฐานที่อ่อนแอจะเกิดขึ้นจากการไฮโดรไลซิส

ยิ่งความเข้มข้นของเกลือต่ำลง นั่นก็คือ สารละลายยิ่งเจือจางมากขึ้นเท่านั้น

ดังนั้นเพื่อเพิ่มระดับของการไฮโดรไลซิสจึงจำเป็นต้องเจือจางสารละลายและเพิ่มอุณหภูมิ เราพิจารณาทางเลือกที่ 2 ของการไฮโดรไลซิสของเกลือที่เกิดจากเบสอ่อนและกรดแก่ คอปเปอร์ (II) คลอไรด์ก็เป็นของเกลือประเภทนี้เช่นกัน เกลือนี้เกิดขึ้นจากเบสไดแอซิด Cu(OH) 2 และกรดโมโนบาซิก ในกรณีนี้กระบวนการไฮโดรไลซิสจะเกิดขึ้นเป็นขั้นตอน ที่อุณหภูมิห้องส่วนใหญ่จะทำการไฮโดรไลซิส 1 ขั้นตอน ให้เราเขียนขั้นตอนที่ 1 ของการไฮโดรไลซิสของเกลือคอปเปอร์ (II) คลอไรด์ใน 3 รูปแบบ:

ในรูปแบบโมเลกุล

CuCI 2 + H 2 O CuOHCI + HCI;

ในรูปโมเลกุลไอออนิก

ลูกบาศ์ก 2+ + 2CI - + H 2 O (CuOH) + + CI - + H + + CI - ;

ในรูปแบบโมเลกุลไอออนแบบสั้น

Cu 2+ + H 2 O (CuOH) + + H +

การไฮโดรไลซิสเกิดจากการก่อตัวของอนุภาคที่แยกตัวออกเล็กน้อย (CuOH) + เป็นผลให้สมดุลของการแยกตัวของน้ำด้วยไฟฟ้าทำให้เกิดไอออนไฮโดรเจนส่วนเกินปรากฏในสารละลายปฏิกิริยาของสภาพแวดล้อม pH< 7. Гидролиз протекает โดยไอออนบวก.

เกลือพื้นฐานที่เกิดขึ้นจากการไฮโดรไลซิสขั้นแรกสามารถถูกนำไปทำปฏิกิริยากับน้ำต่อไปได้ อย่างไรก็ตามขั้นตอนที่สองของการไฮโดรไลซิสจะเด่นชัดน้อยกว่า นี่เป็นเพราะการลดลงของ Kbas เมื่อย้ายจาก K main 1 ไปยัง K main 2 เป็นต้น ตัวอย่างเช่น เนื่องจาก (CuOH) + ไอออนแยกตัวออกได้อ่อนกว่า Cu(OH) 2 จึงเกิดขึ้นเป็นหลักในระหว่างการไฮโดรไลซิสของ CuCI 2

ขั้นตอนที่สองของการไฮโดรไลซิสของคอปเปอร์ (II) คลอไรด์สามารถแสดงได้ดังนี้:

ในรูปแบบโมเลกุล

CuOHCI + H 2 O Cu(OH) 2  + HCI;

(CuOH) + + CI - +H 2 O Cu(OH) 2  + H + + CI - ;

ในรูปแบบโมเลกุลไอออนแบบสั้น

(CuOH) + + H 2 O Cu(OH) 2 + H + .

"เคมีทองแดง" - เสริมคุณค่า โรงงานเสริมสมรรถนะ Norilsk ยิงนิกเกิล สินค้า. วางแผน. การออกแบบอุปกรณ์สำหรับอิเล็กโทรลิซิสของสารละลายเกลือในน้ำ สี. นักเก็ตทองแดง แท่งทองแดง (รูปที่) แคโทดทองแดง ช่วงตัวแปลง Norilsk เป็นศูนย์กลางการผลิตทองแดง-นิกเกิลที่ใหญ่ที่สุดในประเทศ นี อัล คู เอ็ม ลี

“โลหะทองแดง” - การที่เกลือของทองแดงเข้าสู่ร่างกายทำให้เกิดโรคต่างๆ ในมนุษย์ ความหนาแน่น 8.92 g/cm3 จุดหลอมเหลว 1083.4 °C จุดเดือด 2567 °C ทองแดง (lat. โดยรวมแล้วร่างกายของคนโดยเฉลี่ย (น้ำหนักตัว 70 กก.) มีทองแดง 72 มก. เนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูงทองแดงจึงเป็นวัสดุที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้สำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและอุปกรณ์ทำความเย็นต่างๆ

“เกลือไฮโดรไลซิส” - ไฮโดรไลซิสของเกลือ การทดสอบการควบคุม การไฮโดรไลซิสของสารประกอบไบนารี เลือดประกอบด้วย: NaHCO3, Na2H2PO4 เบสแก่ (ด่าง) LiOH NaOH KOH RbOH CsOH Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 การเปลี่ยนทิศทางของการไฮโดรไลซิส การปราบปราม การไฮโดรไลซิสโดยไอออน (เกลือเกิดจากเบสแก่และกรดอ่อน)

“ตัวอย่างการไฮโดรไลซิสของเกลือ” - ตรวจวัดค่า pH ของสารละลาย เขียนสมการไอออนิกและโมเลกุลสำหรับกระบวนการที่เกิดขึ้น ระดับของไฮโดรไลซิส g (สัดส่วนของหน่วยไฮโดรไลซ์) ค่าคงที่ของไฮโดรไลซิส - กิโลกรัม ตัวอย่าง: การไฮโดรไลซิสของไอออนบวก M+ + n2o?moh + n+. ในหลายกรณี จำเป็นต้องป้องกันการไฮโดรไลซิส กระบวนการแลกเปลี่ยนการสลายตัวของน้ำด้วยไอออนของเกลือเรียกว่าไฮโดรไลซิส

“ไฮโดรไลซิสของสารละลายเกลือ” - ปัญหา B9: มวลของกรดอะซิติกซึ่งบรรจุอยู่ในสารละลาย CH3COOH 0.5 ลิตร โดยมีเศษส่วนมวล 80% (ความหนาแน่น 1.1 กรัม/มิลลิลิตร) เท่ากับ ____________ 1) เขียนสมการปฏิกิริยา: H2SO4 + 2KOH ??? K2SO4 + 2H2O. การสอบ Unified State ในวิชาเคมี (การให้คำปรึกษา 3) จากผลของปฏิกิริยาสมการทางอุณหเคมีซึ่งก็คือ C + O2 = CO2 + 393.5 kJ, 1967.5 kJ ของความร้อนถูกปล่อยออกมา

“เคมีไฮโดรไลซิส” - อิทธิพลของการไฮโดรไลซิสต่อกระบวนการวิวัฒนาการทางธรณีวิทยา เคมี และชีวภาพของโลก การเชื่อมโยงหัวข้อกับชีวิตประจำวัน เนื้อหาบทเรียน ทำความคุ้นเคยกับประเภทของการควบคุมความรู้ วิธีกระตุ้นการเรียนรู้ วิธีการทำกิจกรรมของครูและนักเรียน การกำหนดเป้าหมายและวัตถุประสงค์ของบทเรียน โทมิโลวา นาตาลียา วลาดีมีรอฟนา

ปฏิกิริยาโพลาไรเซชันของแคตไอออนและแอนไอออนกับโมเลกุลของน้ำที่มีขั้วสูงทำให้เกิดปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออนทางเคมีพิเศษที่เรียกว่า การไฮโดรไลซิสของเกลือ .

สะดวกในการพิจารณาแง่มุมเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของการไฮโดรไลซิสจากมุมมองของแนวคิดเรื่องอิเล็กโทรไลต์ที่แรงและอ่อนแอ (ไม่เกี่ยวข้องและเชื่อมโยงกัน) อิเล็กโทรไลต์เกือบทั้งหมดที่จัดว่าอ่อนแอในสารละลายที่เป็นน้ำ (ดูหัวข้อ 3.2) มีลักษณะเฉพาะคือความสมดุลของการแยกตัวของพวกมันจะเลื่อนไปทางซ้ายไปยังอนุภาคที่ไม่แยกออกจากกัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง พวกมันไม่ได้มีลักษณะเฉพาะโดยการแยกตัวออกจากกัน แต่ตรงกันข้าม - การรวมตัว นั่นคือการจับกันของโปรตอนโดยแอนไอออนที่สอดคล้องกันและไอออน OH โดยแคตไอออนให้เป็นอนุภาคที่ไม่แยกออกจากกัน และไอออนของ H + และ OH จะอยู่ในน้ำเสมอเนื่องจากการแยกตัวออกเล็กน้อย ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการที่เกิดขึ้นโดยใช้ตัวอย่างของเกลือสองตัว - CuCl 2 และ Na 2 CO 3

คอปเปอร์ (II) คลอไรด์เป็นอิเล็กโทรไลต์เข้มข้น ดังนั้นในสารละลายในน้ำจะแยกตัวออกเป็นไอออนโดยสิ้นเชิง:

คอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์เป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ (ดูหัวข้อ 3.2) กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ Cu 2+ ไอออนบวกที่มี OH – ไอออนอยู่ในสารละลาย จะจับพวกมันเป็นอนุภาค CuOH + ที่แยกตัวออกเล็กน้อย จึงรบกวน ความสมดุลของการแยกตัวของน้ำ:

ด้วยเหตุนี้ ตามหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ การแยกตัวของน้ำจะเพิ่มขึ้น และความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในสารละลายจะเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับสิ่งที่อยู่ในน้ำ สารละลายมีสภาพเป็นกรด pH ของมัน<7, подобная ситуация называется ไฮโดรไลซิสที่แคตไอออน .

แน่นอนว่าการไฮโดรไลซิสของคอปเปอร์คลอไรด์สามารถดำเนินต่อไปได้ในระยะที่สอง:

อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาว่าผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสในระยะแรกระงับขั้นตอนที่สองและปฏิกิริยาโพลาไรเซชันของไอออน Cu 2+ กับโมเลกุลของน้ำนั้นแข็งแกร่งกว่าไอออน CuOH + อย่างไม่มีใครเทียบได้ เรามาถึงข้อสรุปที่สำคัญดังต่อไปนี้ หากมีความเป็นไปได้ของการไฮโดรไลซิสแบบขั้นตอน กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นจริงในขั้นตอนแรกเท่านั้น

สถานการณ์ที่คล้ายกันเกิดขึ้นในสารละลายของ Na 2 CO 3 อันเป็นผลมาจากการแยกตัวของเกลือนี้ในสารละลายอย่างสมบูรณ์ทำให้เกิดไอออน CO 3 2– ซึ่งเป็นไอออนของกรดคาร์บอนิกอ่อน หากมีโปรตอนอยู่ในสารละลาย ไอออนนี้ก็จะจับพวกมันเป็นอนุภาค HCO 3 ที่แยกตัวออกเล็กน้อย ซึ่งรบกวนความสมดุลของการแยกตัวของน้ำ:

เป็นผลให้การแยกตัวของน้ำจะเพิ่มขึ้นและความเข้มข้นของไอออน OH ในสารละลายจะเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับสิ่งที่อยู่ในน้ำ สารละลายกลายเป็นด่าง โดยมีค่า pH > 7 ในกรณีนี้พวกเขาบอกว่า การไฮโดรไลซิสโดยไอออน .

เพื่อความเป็นธรรม ควรสังเกตว่ากลไกที่แท้จริงของไฮโดรไลซิสค่อนข้างแตกต่างออกไป ไอออนใดๆ ในสารละลายที่เป็นน้ำจะถูกทำให้ชุ่มชื้น และปฏิกิริยาโพลาไรเซชันจะเกิดขึ้นระหว่างไอออนกับโมเลกุลของน้ำที่ประกอบเป็นเปลือกไฮเดรชั่น ตัวอย่างเช่น:

การชี้แจงนี้จะไม่เปลี่ยนแปลงข้อสรุปที่ร่างไว้ข้างต้นแต่อย่างใด และไม่ส่งผลกระทบต่อการคำนวณเชิงปริมาณเพิ่มเติม

ดังนั้นเกลือที่มีไอออนบวกของเบสที่อ่อนแอ (ไฮโดรไลซิสของไอออนบวก) หรือเกลือที่มีไอออนของกรดอ่อน (ไฮโดรไลซิสของไอออนไอออน) จะได้รับการไฮโดรไลซิส ถ้าไอออนบวกและไอออนในโมเลกุลของเกลือเป็นไอออนของเบสแก่ที่สอดคล้องกัน
และกรดแก่จึงไม่มีการไฮโดรไลซิสในสารละลายของเกลือดังกล่าว pH ของมันคือ 7

หากเกลือมีไอออนบวกของเบสอ่อนและไอออนของกรดอ่อน ในกรณีนี้การไฮโดรไลซิสจะเกิดขึ้นในสองทิศทางและตามกฎแล้วจะเกิดขึ้นอย่างลึก สำหรับความเป็นกรดของสารละลายนั้นจะถูกกำหนดโดยทิศทางของการไฮโดรไลซิสแบบพิเศษ

วิธีเพิ่มประสิทธิภาพการไฮโดรไลซิสของเกลือ:

1) เจือจางสารละลายเกลือ

2) ให้ความร้อนแก่สารละลายเนื่องจากเอนทาลปีของการไฮโดรไลซิสเป็นบวก

3) เติมอัลคาไลลงในสารละลายเพื่อเพิ่มการไฮโดรไลซิสของไอออนบวก เติมกรดลงในสารละลายเพื่อเพิ่มการไฮโดรไลซิสของไอออน

วิธีการระงับไฮโดรไลซิส:

1) ทำให้สารละลายเย็นลง

2) เติมกรดลงในสารละลายเพื่อยับยั้งไฮโดรไลซิสของไอออนบวก เติมอัลคาไลลงในสารละลายเพื่อยับยั้งไฮโดรไลซิส
โดยประจุลบ

ให้เราพิจารณาลักษณะเชิงปริมาณของการไฮโดรไลซิส ประการแรกคือระดับและค่าคงที่ของการไฮโดรไลซิส ระดับของการไฮโดรไลซิส ( ชม.) คล้ายกับระดับการแยกตัวเรียกว่าสัดส่วนของโมเลกุลไฮโดรไลซ์ที่สัมพันธ์กับจำนวนโมเลกุลทั้งหมด ค่าคงที่ไฮโดรไลซิสคือค่าคงที่สมดุลของกระบวนการไฮโดรไลซิส แสดงให้เห็นข้างต้นว่าไฮโดรไลซิสเกิดขึ้นเฉพาะในระยะแรกเท่านั้น ขั้นตอนแรกของการไฮโดรไลซิสของแคตไอออนสามารถเขียนได้ในรูปแบบทั่วไป:

K เท่ากับ = K ไฮดรา = . (3.23)

เราคูณตัวเศษและส่วนของนิพจน์นี้ด้วยความเข้มข้นของไอออน OH - และเราได้รับ:

K ไฮดรา = = (3.24)

ดังนั้น ค่าคงที่ไฮโดรไลซิสสำหรับไอออนบวกจะเท่ากับอัตราส่วนของผลิตภัณฑ์ไอออนิกของน้ำต่อค่าคงที่การแยกตัวของฐานที่อ่อนแอที่สุดซึ่งมีเกลือถูกไฮโดรไลซ์ หรือกับค่าคงที่การแยกตัวของฐานที่ระยะที่สอดคล้องกัน

กลับไปสู่ความสัมพันธ์กัน (3.23) ให้ความเข้มข้นรวมของเกลือไฮโดรไลซ์ในสารละลายเท่ากับ กับโมล/ลิตร และระดับของไฮโดรไลซิสคือ ชม.- จากนั้นให้ = และ ชม.= /กับเราได้รับจากความสัมพันธ์ (3.23):

K ไฮดรา = . (3.25)

ความสัมพันธ์ (3.25) เกิดขึ้นพร้อมกันในรูปแบบเดียวกับการแสดงออกของกฎการเจือจางของ Ostwald (3.8) ซึ่งเตือนเราอีกครั้งถึงความเชื่อมโยงทางพันธุกรรมระหว่างกระบวนการไฮโดรไลซิสและการแยกตัวออกจากกัน

ขั้นตอนแรกของไฮโดรไลซิสที่ไอออนสามารถเขียนได้ในรูปแบบทั่วไป

ดังต่อไปนี้:

ค่าคงที่สมดุลของกระบวนการนี้ ซึ่งก็คือค่าคงที่ไฮโดรไลซิส เท่ากับ:

K เท่ากับ = K ไฮดรา = . (3.26)

เราคูณตัวเศษและส่วนของนิพจน์นี้ด้วยความเข้มข้นของไอออน H + และรับ:

ให้ไฮดรา = = . (3.27)

ดังนั้น ค่าคงที่ไฮโดรไลซิสของไอออนจะเท่ากับอัตราส่วนของผลิตภัณฑ์ไอออนิกของน้ำต่อค่าคงที่การแยกตัวของกรดอ่อนซึ่งเกลือถูกไฮโดรไลซ์ หรือกับค่าคงที่การแยกตัวของกรดในระยะที่สอดคล้องกัน ให้เรากลับมาที่นิพจน์อีกครั้ง (3.26) ลองเปลี่ยนรูปดู โดยสมมติว่าความเข้มข้นรวมของเกลือในสารละลายเท่ากับ กับโมล/ลิตร และ เมื่อพิจารณาว่า = ; ชั่วโมง = / คเราได้รับ:

K ไฮดรา = . (3.28)

นิพจน์ (3.23), (3.24) และ (3.27), (3.28) เพียงพอที่จะค้นหาความเข้มข้นสมดุลของไอออน ค่าคงที่ และระดับของไฮโดรไลซิสในสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือไฮโดรไลซ์

ไม่ใช่เรื่องยากที่จะคาดเดาว่าค่าคงที่ไฮโดรไลซิสของเกลือที่อยู่ระหว่างไอออนบวกและไอออนไฮโดรไลซิสในเวลาเดียวกันจะเท่ากับอัตราส่วนของผลิตภัณฑ์ไอออนิกของน้ำต่อผลคูณของค่าคงที่การแยกตัวของฐานอ่อนและกรดหรือผลิตภัณฑ์ ของค่าคงที่การแยกตัวของระยะที่สอดคล้องกัน แท้จริงแล้ว การไฮโดรไลซิสของเกลือด้วยไอออนบวกและไอออนพร้อมๆ กันสามารถแสดงได้ในรูปแบบทั่วไปดังนี้

ค่าคงที่ไฮโดรไลซิสมีรูปแบบ:

K ไฮดรา = . (3.29)

เราคูณตัวเศษและส่วนของความสัมพันธ์ (3.29) ด้วย K W และรับ:

K ไฮดรา = . (3.30)

ปล่อยให้ความเข้มข้นรวมของเกลือที่ถูกไฮโดรไลซ์ไปเป็นไอออนบวกและไอออนพร้อมกันเท่ากับ คโมล/ลิตร ระดับของการไฮโดรไลซิสคือ h เห็นได้ชัดว่า ==hc; ==ค–เอชซี เราแทนที่ความสัมพันธ์เหล่านี้เป็นการแสดงออก (3.29):

K ไฮดรา = . (3.31)

ผลลัพธ์ที่น่าสนใจได้รับ - ความเข้มข้นไม่ได้รวมไว้อย่างชัดเจนในการแสดงออกของค่าคงที่ไฮโดรไลซิสหรืออีกนัยหนึ่งระดับของการไฮโดรไลซิสของเกลือที่ผ่านการไฮโดรไลซิสไอออนบวกและไอออนไอออนในเวลาเดียวกันจะเท่ากันสำหรับความเข้มข้นของเกลือใด ๆ ใน การแก้ปัญหา

ให้เราค้นหานิพจน์สำหรับค่า pH ของสารละลายเกลือที่กำลังพิจารณา เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้คูณตัวเศษและส่วนของความสัมพันธ์ (3.29) ด้วยความเข้มข้นของไอออน H + และแปลงนิพจน์ผลลัพธ์:

K ไฮดรา = 3.32)

ในที่สุดเราก็ได้รับ:

K diss.k-คุณ × . (3.33)

ให้เรามาดูความเชื่อมโยงระหว่างคุณลักษณะของการไฮโดรไลซิสและการแยกตัวออกในกรณีของการไฮโดรไลซิสแบบขั้นตอน ตัวอย่างเช่น พิจารณาการไฮโดรไลซิสของโซเดียมคาร์บอเนตที่กล่าวไปแล้ว ความสมดุลของการไฮโดรไลซิสของ Na 2 CO 3 ในระยะต่างๆ และค่าคงที่สมดุลที่สอดคล้องกันแสดงไว้ด้านล่าง:

K ไฮดรา (1) = = = = ;

K ไฮดรา (2) = = = .

ดังนั้นขั้นตอนแรกของการไฮโดรไลซิสจึงสอดคล้องกับขั้นตอนสุดท้ายของการแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอที่สอดคล้องกันและในทางกลับกัน - ขั้นตอนสุดท้ายของการไฮโดรไลซิสจะสอดคล้องกับขั้นตอนแรกของการแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์ เมื่อวิเคราะห์ปัญหาของการไฮโดรไลซิสของเกลือของกรด จำเป็นต้องเปรียบเทียบค่าของค่าคงที่ของไฮโดรไลซิสและค่าคงที่การแยกตัวของแอนไอออน หากค่าคงที่ของไฮโดรไลซิสมากกว่าค่าคงที่การแยกตัวของประจุลบที่เป็นกรด ดังนั้นปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของประจุลบจะเกิดขึ้นและสารละลายจะมีคุณลักษณะเป็น pH > 7 หากค่าคงที่ของไฮโดรไลซิสน้อยกว่าค่าคงที่การแยกตัวของประจุลบที่เป็นกรดที่สอดคล้องกัน จึงเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ถูกระงับ มีเพียงการแยกตัวของประจุลบที่เป็นกรดเท่านั้นที่เกิดขึ้นจริงและสารละลายเกลือมีค่า pH< 7.

มีข้อสังเกตข้างต้นว่าวิธีที่ง่ายที่สุดในการเพิ่มการไฮโดรไลซิสของเกลือให้เป็นไอออนบวกคือการใส่อัลคาไลเข้าไปในสารละลายดังกล่าว ในทำนองเดียวกัน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการไฮโดรไลซิสของเกลือที่ไอออน จำเป็นต้องใส่กรดเข้าไปในสารละลาย จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณรวมสารละลายของเกลือ 2 ชนิดเข้าด้วยกัน โดยตัวหนึ่งถูกไฮโดรไลซ์โดยไอออนบวก และอีกตัวถูกไฮโดรไลซ์ด้วยไอออน เช่น สารละลาย Na 2 CO 3 และ CuCl 2 สมดุลไฮโดรไลซิสในสารละลายเหล่านี้:

อย่างที่เห็น การไฮโดรไลซิสของเกลือชนิดแรกจะเพิ่มประสิทธิภาพการไฮโดรไลซิสของเกลือชนิดที่สองและในทางกลับกัน ในกรณีนี้ พวกเขาพูดถึงการเพิ่มประสิทธิภาพร่วมกันของการไฮโดรไลซิส เป็นที่แน่ชัดว่าในสถานการณ์เช่นนี้ จะต้องเกิดผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสขึ้นมา องค์ประกอบของพวกเขาขึ้นอยู่กับปัจจัยจำนวนมาก: ความเข้มข้นของสารละลายที่ถูกระบาย, ลำดับการผสม, ระดับของการผสม ฯลฯ

ในระบบที่อยู่ระหว่างการพิจารณา (และที่คล้ายกัน) คาร์บอเนตพื้นฐานจะถูกสร้างขึ้น ในการประมาณค่าบางอย่าง ส่วนประกอบของคาร์บอเนตเหล่านี้ถือได้ว่าเป็น ECO 3 ×E(OH) 2 = (EOH) 2 CO 3

สมการของกระบวนการที่กำลังดำเนินอยู่:

2CuCl 2 + 2 Na 2 CO 3 +H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 mac + CO 2 + 4 NaCl

สารประกอบที่ละลายได้ต่ำที่คล้ายกันจะได้มาจากปฏิกิริยาระหว่างคาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้กับเกลือของโลหะไดวาเลนต์ใดๆ ที่ถูกไฮโดรไลซ์เป็นไอออนบวก หากเกลือไม่ถูกไฮโดรไลซ์ กระบวนการเมตาบอลิซึมปกติจะเกิดขึ้นเช่น:

BaCl 2 + Na 2 CO 3 = BaCO 3 Â + 2 NaCl

โดยทั่วไปเกลือ Me 3+ จะถูกไฮโดรไลซ์มากกว่าเกลือ Me 2+ ดังนั้นหากในกระบวนการภายใต้การสนทนา CuCl 2 ถูกแทนที่ด้วยเกลือ Me 3+ ก็ควรคาดหวังการเพิ่มประสิทธิภาพร่วมกันของการไฮโดรไลซิสที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น แท้จริงแล้วเมื่อรวมสารละลายของเกลือ Fe 3+, Al 3+, Cr 3+ เข้ากับสารละลาย Na 2 CO 3 จะสังเกตเห็นการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และการตกตะกอนของโลหะไฮดรอกไซด์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในกรณีนี้ การเพิ่มประสิทธิภาพของไฮโดรไลซิสร่วมกันจะนำไปสู่การไฮโดรไลซิสโดยสมบูรณ์ (ไม่สามารถย้อนกลับได้) ตัวอย่างเช่น:

2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Fe(OH) 3 µ + 6NaCl + 3CO 2

กระบวนการที่คล้ายกันนี้จะถูกสังเกตเมื่อผสมสารละลายของเกลือ Me 3+ กับสารละลายของเกลืออื่น ๆ ที่ถูกไฮโดรไลซ์โดยไอออน ตัวอย่างเช่น:

2AlCl 3 + 3Na 2 SO 4 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 yl + 3SO 2 + 6NaCl

Cr 2 (SO 4) 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O = 2Cr(OH) 3 yl + 3H 2 S + 3Na 2 SO 4

ต่างจากเกลือ การไฮโดรไลซิสของอนุพันธ์ของกรด - แอซิดเฮไลด์, ไทโอแอนไฮไดรด์ - ดำเนินการอย่างล้ำลึกและบ่อยครั้งอย่างสมบูรณ์ (ไม่สามารถย้อนกลับได้) ตัวอย่างเช่น:

ดังนั้น 2 Cl 2 + 2H 2 O = H 2 SO 4 + 2HCl;

SOCl 2 + H 2 O = SO 2 + 2HCl;

COCl 2 + H 2 O = CO 2 + 2HCl;

BCl 3 + 3H 2 O = H 3 BO 3 + 3HCl;

PCL 3 + 3H 2 O = H 3 PO 3 + 3HCl;

CrO 2 Cl 2 + 2H 2 O = H 2 CrO 4 + 2HCl;

ซีเอส 2 + 2H 2 O = CO 2 + 2H 2 ส.

ท้ายที่สุด เราสังเกตกรณีพิเศษของการไฮโดรไลซิสของสารประกอบ Bi(III), Sb(III) เกลือขององค์ประกอบ d - ด้วยการก่อตัวของสารประกอบออกโซ เช่น:

SbCl 3 + H 2 O = SbOCl + 2HCl;

ไบ(NO 3) 3 + H 2 O = ไบโอโน 3 + 2HNO 3;

Ti(SO 4) 2 + H 2 O = TiOSO 4 + H 2 SO 4

ค่าคงที่ไฮโดรไลซิสสามารถคำนวณได้จากข้อมูลทางอุณหพลศาสตร์ เช่นเดียวกับค่าคงที่สมดุลอื่นๆ

ตั๋วหมายเลข 23

1. เกลือใดต่อไปนี้ผ่านการไฮโดรไลซิส:CuCl 2 , นา 2 ดังนั้น 4 , สา(เอ็นออนซ์) 2 ? คำนวณ pH ของสารละลายหากความเข้มข้นของเกลือนี้คือ 0.5 โมล/ลิตร และค่าคงที่การแยกตัวของฐานคือKb2= 2.19 * .

สารละลาย:

โซเดียมซัลเฟต Na 2 SO 4 และแคลเซียมไนเตรต Ca (NO3) 2 เป็นเกลือของเบสแก่และกรดแก่ดังนั้นจึงไม่ผ่านการไฮโดรไลซิส

คอปเปอร์คลอไรด์จะถูกไฮโดรไลซ์ (2)CuCl 2 – เกลือของเบสอ่อน (Cu(OH) 2) และกรดแก่ (HCl) ไฮโดรไลซิสดำเนินต่อไป โดยไอออนบวกส่วนใหญ่อยู่ในระยะที่ 1 สภาพแวดล้อมเป็นกรด

การแยกตัวของคอปเปอร์คลอไรด์ (2):

CuCl 2 = Cu 2+ + 2Cl -

การไฮโดรไลซิสของคอปเปอร์คลอไรด์ในระยะแรก:

Cu 2+ + H 2 O ↔ CuOH + + H +

CuCl 2 + H 2 O ↔ Cu(OH)Cl + HCl

= √(K ก. *ส)

สำหรับเกลือไฮโดรไลซ์ที่ไอออนบวก ค่าคงที่ไฮโดรไลซิส K g เท่ากับ:

K g = K w /K b โดยที่ K w = 10 -14 คือผลคูณไอออนิกของน้ำ K b คือค่าคงที่การแยกตัวของฐาน

เพราะ การไฮโดรไลซิสของคอปเปอร์คลอไรด์ (2) เกิดขึ้นเป็นส่วนใหญ่ในระยะแรกจากนั้นสำหรับการคำนวณเราใช้ค่าคงที่การไฮโดรไลซิสในระยะแรกซึ่งเท่ากับ: K g (1) = K w / K b (2)

ดังนั้นค่า pH ของสารละลายนี้คือ:

พีเอช =- log = - log√(K g(1) *s) = - log√(K w *s/K b (2)) = - log√(10 -14 *0.5/2.19*10 - 7) = 3,82

2. กำหนดค่า pH ของสารละลายกรดไฮโดรฟลูออริก 0.1 M (เอชเอฟ) ค่าคงที่การแยกตัวคือ K a = 6.67* .

สารละลาย:

กรดไฮโดรฟลูออริกเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ สำหรับกรดอ่อน ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในสารละลายคำนวณโดยใช้สูตร:

[ ชม + ] = √( เค ก * ซี ม ) = √(6.67*10 -4 * 0.1) = 8.17*10 -3 (โมล/ลิตร)

พีเอช = -แอลจี= - บันทึก 8.17*10 -3 = 2,09

3. ความสมดุลของปฏิกิริยา 2CO+ จะเปลี่ยนไปในทิศทางใดโอ 2 <=>2ซีโอ 2 ก) ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น (∆Н<0); б) при увеличении общего давления в системе?

สารละลาย:

ตามหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ ถ้าอิทธิพลภายนอกใดๆ เกิดขึ้นกับระบบที่อยู่ในสมดุล มันจะเอื้ออำนวยต่อการเกิดปฏิกิริยาใดก็ตามในสองปฏิกิริยาตรงข้ามที่จะลดอิทธิพลนี้

ก) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความสมดุลจะเปลี่ยนไปต่อปฏิกิริยาดูดความร้อนที่เกิดขึ้นกับการดูดซับความร้อน กล่าวคือ ซ้าย: ปฏิกิริยาโดยตรงคือคายความร้อน ปฏิกิริยาย้อนกลับคือดูดความร้อน

ข) เมื่อความดันรวมในระบบเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปในทิศทางที่ปริมาณลดลงเช่น ขวา(เนื่องจาก pV = const)

สารละลาย:

การแยกตัวของแคลเซียมคาร์บอเนต:

แคลเซียมคาร์บอเนต 3 ↔ แคลเซียมคาร์บอเนต 2+ + คาร์บอนไดออกไซด์ 3 2-

ตามสมการการแยกตัวของเกลือ จะได้ว่า

ประชาสัมพันธ์ ( แคลเซียมคาร์บอเนต 3 ) = * = 2

= √PR = √(4.4*10 -9) = 6.63*10 -5 (โมล/ลิตร)

ลองแปลงความเข้มข้นของแคลเซียมไอออนเป็น g/l:

C = M*M V = 6.63*10 -5 โมล/ลิตร * 40 กรัม/โมล = 2.652*10 -3 ก./ลิตร

(C คือความเข้มข้นแสดงเป็นกรัมของสารที่ละลายต่อลิตรของสารละลาย M คือความเข้มข้นโมลาร์ของสารละลาย MB คือมวลโมลาร์ของแคลเซียมไอออนบวก)

ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับการไฮโดรไลซิสของคอปเปอร์ (II) คลอไรด์

คำนิยาม

คอปเปอร์ (II) คลอไรด์– เกลือขนาดกลางที่เกิดจากเบสอ่อน – คอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์ (Cu(OH) 2) และกรดแก่ – ไฮโดรคลอริก (ไฮโดรคลอริก) (HCl) สูตร - CuCl 2

แสดงถึงผลึกสีเหลืองน้ำตาล (น้ำตาลเข้ม) ในรูปของผลึกไฮเดรต - สีเขียว มวลกราม – 134 กรัม/โมล

ข้าว. 1. คอปเปอร์ (II) คลอไรด์ รูปร่าง.

การไฮโดรไลซิสของคอปเปอร์ (II) คลอไรด์

ไฮโดรไลซ์ที่แคตไอออน ธรรมชาติของสิ่งแวดล้อมเป็นกรด ตามทฤษฎีแล้ว ขั้นตอนที่สองเป็นไปได้ สมการไฮโดรไลซิสมีดังนี้:

ขั้นแรก:

CuCl 2 ↔ Cu 2+ + 2Cl - (การแยกตัวของเกลือ);

Cu 2+ + HOH ↔ CuOH + + H + (ไฮโดรไลซิสด้วยไอออนบวก);

Cu 2+ + 2Cl - + HOH ↔ CuOH + + 2Cl - + H + (สมการไอออนิก);

CuCl 2 + H 2 O ↔ Cu(OH)Cl +HCl (สมการโมเลกุล)

ขั้นตอนที่สอง:

Cu(OH)Cl ↔ CuOH + + Cl - (การแยกตัวของเกลือ);

CuOH + + HOH ↔ Cu(OH) 2 ↓ + H + (ไฮโดรไลซิสด้วยไอออนบวก);

CuOH + + Cl - + HOH ↔ Cu(OH) 2 ↓ + Cl - + H + (สมการไอออนิก);

Cu(OH)Cl + H 2 O ↔ Cu(OH) 2 ↓ + HCl (สมการโมเลกุล)

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย	เขียนสมการสำหรับอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายคอปเปอร์ (II) คลอไรด์ สารจะมีมวลเท่าใดที่จะถูกปล่อยออกมาที่แคโทด หากคอปเปอร์ (II) คลอไรด์ 5 กรัมถูกอิเล็กโทรไลซิส
สารละลาย	ให้เราเขียนสมการการแยกตัวของคอปเปอร์ (II) คลอไรด์ในสารละลายที่เป็นน้ำ: CuCl 2 ↔ Cu 2+ +2Cl - . ให้เราเขียนโครงร่างอิเล็กโทรไลซิสตามอัตภาพ: (-) แคโทด: Cu 2+, H 2 O (+) แอโนด: Cl - , H 2 O ลูกบาศ์ก 2+ +2e → ลูกบาศ์ก โอ ; 2Cl - -2e → Cl 2 จากนั้น สมการอิเล็กโทรลิซิสสำหรับสารละลายน้ำของคอปเปอร์ (II) คลอไรด์จะมีลักษณะดังนี้: CuCl 2 = Cu + Cl 2 มาคำนวณปริมาณคอปเปอร์ (II) คลอไรด์โดยใช้ข้อมูลที่ระบุในข้อความปัญหา (มวลโมลาร์ - 134 กรัม/โมล): υ(CuCl 2) = ม.(CuCl 2)/M(CuCl 2) = 5/134 = 0.04 โมล ตามสมการปฏิกิริยา υ(CuCl 2) = υ(Cu) =0.04 โมล จากนั้นเราคำนวณมวลของทองแดงที่ปล่อยออกมาที่แคโทด (มวลโมลาร์ – 64 กรัม/โมล): ม.(Cu)= υ(Cu)×M(Cu)= 0.04 ×64 = 2.56 ก.
คำตอบ	มวลของทองแดงที่ปล่อยออกมาที่แคโทดคือ 2.56 กรัม