برهمکنش پلاریزاسیون کاتیون ها و آنیون ها با قوی مولکول های قطبیآب به ویژه منجر می شود واکنش شیمیاییتبادل یونی نامیده می شود هیدرولیز نمک ها .

در نظر گرفتن جنبه های کمی و کیفی هیدرولیز از منظر مفهوم الکترولیت های قوی و ضعیف (غیر مرتبط و مرتبط) راحت است. تقریباً تمام الکترولیت‌هایی که در محلول‌های آبی ضعیف طبقه‌بندی می‌شوند (به بخش 3.2 مراجعه کنید) با این واقعیت مشخص می‌شوند که تعادل تفکیک آن‌ها به سمت چپ و به سمت ذرات تفکیک نشده تغییر می‌کند. به عبارت دیگر، آنها با تفکیک مشخص نمی شوند، بلکه برعکس - تداعی، یعنی اتصال پروتون ها توسط آنیون های مربوطه و یون های OH توسط کاتیون ها به ذرات غیر تفکیک نشده. و یون های H + و OH – همیشه در آب به دلیل تفکیک جزئی آن وجود دارند. اجازه دهید فرآیندهایی را که با استفاده از نمونه‌های دو نمک - CuCl 2 و Na 2 CO 3 - انجام می‌شوند، با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

کلرید مس (II) است الکترولیت قویبنابراین، در یک محلول آبی کاملاً به یون ها تجزیه می شود:

هیدروکسید مس (II) یک الکترولیت ضعیف است (به بخش 3.2 مراجعه کنید)، به عبارت دیگر، کاتیون Cu 2+، در حضور یون های OH - در محلول، آنها را به طور فعال به یک ذره CuOH + جدا شده متصل می کند و در نتیجه باعث ایجاد اختلال می شود. تعادل تفکیک آب:

در نتیجه، طبق اصل لو شاتلیه، تفکیک آب افزایش می یابد و غلظت یون هیدروژن در محلول نسبت به آنچه در آب بود افزایش می یابد. محلول اسیدی می شود، pH آن<7, подобная ситуация называется هیدرولیز در کاتیون .

البته هیدرولیز کلرید مس می تواند در مرحله دوم فراتر رود:

با این حال، با توجه به اینکه محصولات هیدرولیز مرحله اول، مرحله دوم را سرکوب می کنند و برهمکنش پلاریزاسیون یون Cu 2+ با مولکول های آب به طور غیرقابل مقایسه ای قوی تر از یون CuOH + است، به نتیجه مهم زیر می رسیم. اگر امکان هیدرولیز گام به گام وجود داشته باشد، این فرآیند در واقع فقط در مرحله اول اتفاق می افتد.

وضعیت مشابهی در محلول Na 2 CO 3 ایجاد می شود. در نتیجه تفکیک کامل این نمک در محلول، یون های CO 3 2- تشکیل می شوند که آنیون های اسید کربنیک ضعیف هستند. این یون، اگر پروتون در محلول وجود داشته باشد، به طور فعال آنها را به یک ذره HCO 3 کمی تفکیک شده متصل می کند و در نتیجه تعادل تفکیک آب را به هم می زند:

در نتیجه تفکیک آب افزایش می یابد و غلظت یون OH در محلول نسبت به آنچه در آب بود افزایش می یابد. محلول قلیایی شده است، pH آن > 7، در این مورد می گویند هیدرولیز توسط آنیون .

برای انصاف، باید توجه داشت که مکانیسم واقعی هیدرولیز تا حدودی متفاوت است. هر یونی در یک محلول آبی هیدراته می شود و برهمکنش پلاریزاسیون بین یون و مولکول های آب که پوسته هیدراتاسیون آن را تشکیل می دهند رخ می دهد، به عنوان مثال:

این شفاف سازی به هیچ وجه نتیجه گیری های بالا را تغییر نمی دهد و بر محاسبات کمی بیشتر تأثیر نمی گذارد.

بنابراین، یا نمکهای حاوی کاتیونهای بازهای ضعیف (هیدرولیز کاتیونی) یا نمکهای حاوی آنیونهای اسیدهای ضعیف (هیدرولیز آنیونی) تحت هیدرولیز قرار می گیرند. اگر کاتیون و آنیون در مولکول نمک یونهای مربوطه باشند پایه قوی
و یک اسید قوی است، پس در محلول چنین نمکی هیدرولیز وجود ندارد، pH آن 7 است.

اگر نمک حاوی کاتیون یک باز ضعیف و آنیون اسید ضعیف باشد، هیدرولیز در این مورد در دو جهت و به عنوان یک قاعده عمیق رخ می دهد. در مورد اسیدیته چنین محلولی، با جهت هیدرولیز ترجیحی تعیین می شود.

راه های تقویت هیدرولیز نمک:

1) رقیق کردن محلول نمک؛

2) گرم کردن محلول، زیرا آنتالپی هیدرولیز مثبت است.

3) افزودن قلیایی به محلول برای افزایش هیدرولیز کاتیون، افزودن اسید به محلول برای افزایش هیدرولیز آنیون.

روش های مهار هیدرولیز:

1) خنک کردن محلول،

2) افزودن اسید به محلول برای سرکوب هیدرولیز کاتیون، افزودن قلیایی به محلول برای سرکوب هیدرولیز
توسط آنیون

در نظر بگیریم ویژگی های کمیهیدرولیز اینها اول از همه درجه و ثابت هیدرولیز هستند. درجه هیدرولیز ( ساعت) مشابه درجه تفکیک، نسبت مولکول های هیدرولیز شده نسبت به تعداد کلمولکول ها ثابت هیدرولیز ثابت تعادل فرآیند هیدرولیز است. در بالا نشان داده شد که هیدرولیز فقط در مرحله اول اتفاق می افتد. مرحله اول هیدرولیز در کاتیون را می توان به صورت زیر نوشت نمای کلی:

K برابر = K hydr = . (3.23)

صورت و مخرج این عبارت را در غلظت یون OH ضرب می کنیم - و به دست می آید:

K hydr = = (3.24)

بنابراین، ثابت هیدرولیز برای یک کاتیون برابر است با نسبت محصول یونی آب به ثابت تفکیک ضعیف ترین باز که نمک آن هیدرولیز شده است، یا با ثابت تفکیک باز در مرحله مربوطه.

بیایید به رابطه (3.23) برگردیم. اجازه دهید غلظت کل نمک هیدرولیز در محلول برابر باشد با mol/l و درجه هیدرولیز آن است ساعت. سپس با توجه به اینکه = و ساعت= /با، از رابطه (3.23) بدست می آوریم:

K hydr = . (3.25)

رابطه (3.25) از نظر شکل با بیان قانون رقیق سازی استوالد (3.8) منطبق است، که یک بار دیگر به ما یادآوری می کند ارتباط ژنتیکیفرآیندهای هیدرولیز و تفکیک

مرحله اول هیدرولیز در آنیون را می توان به صورت کلی نوشت

به شرح زیر:

ثابت تعادل این فرآیند، ثابت هیدرولیز، برابر است با:

K برابر = K hydr = . (3.26)

صورت و مخرج این عبارت را در غلظت یون H + ضرب می کنیم و به دست می آوریم:

به هیدر = = . (3.27)

بنابراین، ثابت هیدرولیز برای یک آنیون برابر است با نسبت محصول یونی آب به ثابت تفکیک اسید ضعیفی که نمک آن هیدرولیز شده است، یا با ثابت تفکیک اسید در مرحله مربوطه. اجازه دهید دوباره به بیان بپردازیم (3.26). بیایید آن را تبدیل کنیم، با فرض اینکه غلظت کل نمک در محلول برابر است با mol/l و با توجه به اینکه = ; h = / ج، دریافت می کنیم:

K hydr = . (3.28)

عبارات (3.23)، (3.24) و (3.27)، (3.28) برای یافتن غلظت تعادل یون ها، ثابت ها و درجات هیدرولیز در محلول های آبی نمک های هیدرولیز کافی هستند.

حدس زدن اینکه ثابت هیدرولیز نمکی که همزمان تحت هیدرولیز کاتیونی و آنیونی قرار می گیرد، برابر با نسبت محصول یونی آب به حاصلضرب ثابت های تفکیک یک باز ضعیف و یک اسید یا محصول است، دشوار نیست. از ثابت های تفکیک مراحل مربوطه. در واقع، هیدرولیز یک نمک توسط کاتیون و آنیون به طور همزمان می تواند به صورت کلی به صورت زیر نمایش داده شود:

ثابت هیدرولیز به شکل زیر است:

K hydr = . (3.29)

صورت و مخرج رابطه (3.29) را در K W ضرب می کنیم و به دست می آوریم:

K hydr = . (3.30)

اجازه دهید غلظت کل نمک هیدرولیز شده به طور همزمان در کاتیون و آنیون برابر با ج mol/l، درجه هیدرولیز h است. بدیهی است که ==hc; ==c–hc. ما این روابط را با بیان (3.29) جایگزین می کنیم:

K hydr = . (3.31)

نتیجه جالبی به دست آمد - غلظت به صراحت در بیان ثابت هیدرولیز گنجانده نشده است، به عبارت دیگر، درجه هیدرولیز نمکی که همزمان تحت هیدرولیز کاتیونی و آنیونی قرار می گیرد برای هر غلظت نمک در یکسان خواهد بود. راه حل

اجازه دهید بیانی برای pH محلول نمک مورد بررسی پیدا کنیم. برای انجام این کار، صورت و مخرج رابطه (3.29) را در غلظت یون H + ضرب کنید و عبارت حاصل را تبدیل کنید:

K hydr = 3.32)

در نهایت می رسیم:

K diss.k-you × . (3.33)

اجازه دهید اکنون به ارتباط بین ویژگی های هیدرولیز و تفکیک در مورد هیدرولیز گام به گام بپردازیم. به عنوان مثال، هیدرولیز کربنات سدیم ذکر شده را در نظر بگیرید. تعادل هیدرولیز Na 2 CO 3 در مراحل و ثابت های تعادل مربوطه در زیر آورده شده است:

K hydr (1) = = = = ;

K hydr (2) = = = .

بنابراین، اولین مرحله هیدرولیز مربوط به آخرین مرحله تفکیک الکترولیت ضعیف مربوطه است، و بالعکس - آخرین مرحله هیدرولیز مربوط به مرحله اول تفکیک الکترولیت است. هنگام تجزیه و تحلیل موضوع هیدرولیز نمک های اسیدیمقایسه مقادیر ثابت هیدرولیز و ثابت تفکیک آنیون ضروری است. اگر ثابت هیدرولیز بیشتر از ثابت تفکیک آنیون اسیدی باشد، هیدرولیز آنیون انجام می شود و محلول با pH > 7 مشخص می شود. اگر ثابت هیدرولیز کمتر از ثابت تفکیک آنیون اسیدی مربوطه باشد، هیدرولیز انجام می شود. سرکوب می شود، تنها تجزیه آنیون اسیدی در واقع رخ می دهد و محلول نمک دارای pH است.< 7.

در بالا ذکر شد که ساده ترین راه برای افزایش هیدرولیز نمک به یک کاتیون، وارد کردن یک قلیایی به چنین محلولی است. به طور مشابه، برای تقویت هیدرولیز نمک در آنیون، لازم است یک اسید به محلول وارد شود. چه اتفاقی می‌افتد وقتی محلول‌های دو نمک را با هم ادغام می‌کنید که یکی از آنها توسط کاتیون و دیگری توسط آنیون هیدرولیز می‌شود، مثلاً محلول‌های Na 2 CO 3 و CuCl 2؟ تعادل هیدرولیز در این محلول ها:

همانطور که مشاهده می شود، هیدرولیز نمک اول باعث افزایش هیدرولیز نمک دوم می شود و بالعکس. در این مورد، آنها از افزایش متقابل هیدرولیز صحبت می کنند. واضح است که در چنین شرایطی شکل گیری محصول واکنش تبادلغیر ممکن است، محصولات هیدرولیز باید تشکیل شود. ترکیب آنها بستگی دارد تعداد زیادیعوامل: غلظت محلول های تخلیه شده، ترتیب اختلاط، درجه اختلاط و غیره.

در سیستم مورد بررسی (و موارد مشابه) کربناتهای اساسی تا حدودی تشکیل می شوند، ترکیب آنها را می توان به صورت ECO 3 × E(OH) 2 = (EOH) 2 CO 3 در نظر گرفت.

معادله فرآیند در حال انجام:

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

ترکیبات کم محلول مشابهی با برهمکنش کربناتهای محلول با نمکهای هر فلز دو ظرفیتی هیدرولیز شده در کاتیون به دست خواهند آمد. اگر نمک ها هیدرولیز نشوند، فرآیند متابولیک معمول رخ می دهد، به عنوان مثال:

BaCl 2 + Na 2 CO 3 = BaCO 3 ¯ + 2 NaCl.

به طور کلی، نمک های Me 3+ بیشتر از نمک های Me 2+ هیدرولیز می شوند، بنابراین، اگر در فرآیند مورد بحث CuCl 2 با نمک Me 3+ جایگزین شود، در این صورت باید افزایش متقابل قوی تری از هیدرولیز را انتظار داشت. در واقع، هنگام ادغام محلول های نمک های Fe 3 +، Al 3 +، Cr 3 + با محلول Na 2 CO 3، آزاد شدن دی اکسید کربنو رسوب هیدروکسید فلز. به عبارت دیگر، در این مورد، افزایش متقابل هیدرولیز منجر به هیدرولیز کامل (غیر قابل برگشت) می شود، به عنوان مثال:

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

فرآیندهای مشابهی هنگام مخلوط کردن محلول نمک های Me 3+ با محلول های نمک های دیگر هیدرولیز شده توسط آنیون مشاهده می شود، به عنوان مثال:

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

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

بر خلاف نمک ها، هیدرولیز مشتقات اسید - هالیدهای اسید، تیوآنهیدریدها - عمیق و اغلب به طور کامل (به طور غیرقابل برگشت) انجام می شود، به عنوان مثال:

SO 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 .

CS 2 + 2H 2 O = CO 2 + 2H 2 S.

در نهایت، به مورد خاص هیدرولیز ترکیبات Bi(III)، Sb(III)، نمک های عناصر d - با تشکیل ترکیبات اکسو، به عنوان مثال، اشاره می کنیم:

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

Bi(NO 3) 3 + H 2 O = BiONO 3 + 2HNO 3;

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

ثابت هیدرولیز، مانند هر ثابت تعادل دیگر، می تواند بر اساس داده های ترمودینامیکی محاسبه شود.

"شیمی مس" - غنی سازی. کارخانه غنی سازی نوریلسک شلیک نیکل محصولات. برنامه ریزی کنید. طراحی دستگاه برای الکترولیز محلول های نمکی آبی. رنگ. قطعات مس. میله مسی (شکل) کاتد مس. دهانه مبدل. نوریلسک- بزرگترین مرکزتولید مس نیکل در کشور Ni Al Cu Mg Li.

"مس فلزی" - ورود نمک های مس به بدن منجر به بیماری های مختلفشخص چگالی 8.92 گرم بر سانتی متر مکعب، نقطه ذوب 1083.4 درجه سانتی گراد، نقطه جوش 2567 درجه سانتی گراد. مس (لات. در مجموع، بدن یک فرد متوسط ​​(وزن بدن 70 کیلوگرم) حاوی 72 میلی گرم مس است. مس به دلیل رسانایی حرارتی بالا، ماده ای غیرقابل جایگزین برای انواع مبدل های حرارتی و تجهیزات تبرید است.

"هیدرولیز نمک" - هیدرولیز نمک ها. تست کنترل. هیدرولیز ترکیبات دوتایی خون حاوی: NaHCO3، Na2H2PO4 است. بازهای قوی (قلیا) LiOH NaOH KOH RbOH CsOH Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2. تغییر جهت هیدرولیز سرکوب. هیدرولیز توسط آنیون (نمک از یک باز قوی و یک اسید ضعیف تشکیل می شود).

"نمونه هایی از هیدرولیز نمک" - pH محلول را تعیین کنید. معادلات یونی و مولکولی فرآیندهای در حال وقوع را بسازید. درجه هیدرولیز g (نسبت واحدهای هیدرولیز شده) ثابت هیدرولیز - کیلوگرم. مثال: هیدرولیز یک کاتیون. M+ + n2o?moh + n+. در بسیاری از موارد لازم است از هیدرولیز جلوگیری شود. فرآیند تبادل آب توسط یون های نمک هیدرولیز نامیده می شود.

"هیدرولیز محلول های نمک" - مسئله B9: جرم اسید استیک موجود در 0.5 لیتر محلول CH3COOH با کسر جرمی 80% (چگالی 1.1 گرم در میلی لیتر)، برابر با ____________. 1) معادله واکنش نوشته شده است: H2SO4 + 2KOH ??? K2SO4 + 2H2O. مجرد آزمون دولتیدر شیمی (مشاوره 3). در نتیجه واکنش، معادله ترموشیمیاییکه C + O2=CO2+393.5 کیلوژول، 1967.5 کیلوژول گرما آزاد شد.

"هیدرولیز شیمی" - تأثیر هیدرولیز بر روند تکامل زمین شناسی، شیمیایی و بیولوژیکی سیاره. ارتباط موضوع با زندگی روزمره. محتوای درس. آشنایی با انواع کنترل دانش راههای ایجاد انگیزه در یادگیری روش های فعالیت معلم و دانش آموزان. تعیین اهداف و مقاصد درس. تومیلووا ناتالیا ولادیمیروا.

دانشگاه فنی نفت دولتی اوفا

گروه شیمی عمومی و تجزیه

راهنمای آموزشی و روش شناختی

برای کارهای آزمایشگاهی با موضوع:

هیدرولیز نمک ها

برای دانشجویان غیر شیمی طراحی شده است

و دانشکده های شیمی دانشگاه ها.

گردآوری شده توسط: سیرکین A.M.، پروفسور، کاندیدای علوم شیمی، Rolnik L.Z.، دانشیار،

دکترای علوم شیمی

داور سرگیوا L.G.، دانشیار، کاندیدای علوم شیمی.

© ایالت اوفا

فنی نفت

دانشگاه، 2002

هیدرولیز نمک ها

هیدرولیز نمک ها برهمکنش یون های آنها با آب است که بر اساس اثر قطبی یون ها بر روی مولکول های آب است که در نتیجه، به عنوان یک قاعده، برابر است.

ویژگی آب تمیز.

4 گروه نمک وجود دارد:

نمکی که از یک باز قوی و یک اسید قوی تشکیل شده است.

نمکی که از یک باز ضعیف و یک اسید قوی تشکیل شده است.

نمکی که از یک باز قوی و یک اسید ضعیف تشکیل شده است.

نمکی که از یک باز ضعیف و یک اسید ضعیف تشکیل می شود.

بنابراین 4 گزینه برای تاثیر آب بر نمک در نظر خواهیم گرفت.

1) این گروه شامل نمک هایی مانند NaCI، KCI، NaNO 3، Na 2 SO 4 و غیره است که کاتیون ها و آنیون های این نمک ها دارای بارهای کوچک و اندازه های قابل توجهی هستند. در عین حال، اثر قطبی آنها بر مولکول های آب کم است، یعنی تعامل نمک با آب عملا رخ نمی دهد. این امر در مورد کاتیون هایی مانند K + و Na + و برای آنیون هایی مانند CI - و NO 3 - صدق می کند. بنابراین، نمک های یک باز قوی و یک اسید قوی تحت هیدرولیز قرار نگیرند. در این حالت، تعادل تفکیک آب در حضور یون های نمک تقریباً مختل نمی شود.

بنابراین، محلول های چنین نمک هایی عملا خنثی هستند (PH ≈ 7).

2) اگر نمک توسط کاتیون پایه ضعیف NH 4 +، AI 3+، Mg 2+ و غیره تشکیل شده باشد. و یک آنیون اسید قوی (Cl -، NO 3 -، SO 4 2-، و غیره)، سپس هیدرولیز با توجه به کاتیون(فقط کاتیون نمک اثر پلاریزه کننده دارد). یک مثال این فرآیند است:

الف) به شکل مولکولی

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

ب) به شکل یونی - مولکولی

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

ج) به شکل کوتاه یونی مولکولی

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

هیدرولیز به دلیل تشکیل یک ترکیب کمی تفکیک شده - NH 4 OH است. در نتیجه، تعادل تفکیک الکترولیتی آب جابجا می شود و یون هیدروژن اضافی در محلول ظاهر می شود، بنابراین واکنش محیط اسیدی است (pH)< 7). Очевидно, чем полнее протекает гидролиз, тем более показатель среды отличается от состояния нейтральности.

بیایید فوراً توجه کنیم که فرآیند هیدرولیز را می توان از نظر کمی با دو کمیت مشخص کرد: 1) درجه هیدرولیز (h). 2) ثابت هیدرولیز (Kg).

مدرکهیدرولیزنسبت تعداد مولکول های نمکی که تحت هیدرولیز قرار گرفته اند به تعداد کل مولکول های نمک در محلول نامیده می شود. یا درجه هیدرولیز به عنوان عددی درک می شود که نشان می دهد چه بخشی از مقدار کل نمک هیدرولیز می شود، یعنی با عمل آب به اسید یا باز مربوطه (به نمک های اسیدی یا بازی) تبدیل می شود.

درجه هیدرولیز بر اساس معادله ثابت تفکیک باز (یا اسید) ضعیف مربوطه و محصول یونی آب محاسبه می شود.

بیایید این ویژگی ها را برای هیدرولیز نمک کلرید آمونیوم در نظر بگیریم.

اجازه دهید دوباره معادله هیدرولیز را به شکل یونی - مولکولی بنویسیم:

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

با توجه به قانون عمل جرم، ثابت تعادل این واکنش به شکل زیر خواهد بود:

K p =
(1)

غلظت آب عملاً در محلول نمک تغییر نمی کند، یعنی 0 = برابر = ثابت (2)

= K p = Kg (3)

حاصل ضرب دو ثابت K p یک مقدار ثابت است و نامیده می شود ثابتهیدرولیزبه آقای

از معادله حاصلضرب یونی آب داریم

K H 2 O = (4)

=
(5)

سپس معادله (1) را می توان به صورت زیر نوشت:

K g =
(6)

نگرش

=, (7)

جایی که K اصلی. - ثابت تفکیک باز ضعیف NH 4 OH.

سپس عبارت (6) شکل می گیرد

K g = (8)

هر چه Kg بیشتر باشد، نمک بیشتر تحت هیدرولیز قرار می گیرد.

از رابطه (3) می توان درجه هیدرولیز نمک را محاسبه کرد.

K g = =
(9)

فرض کنید غلظت نمک اصلی c mol/l باشد، درجه هیدرولیز h باشد، سپس ch مول نمک هیدرولیز شود، ch مول NH 4 OH و chg- یون H + تشکیل شود.

در حالت تعادل، غلظت ها مقادیر زیر را خواهند داشت:

= (c - ch)

بیایید این مقادیر را با معادله (5) جایگزین کنیم.

, (10)

K g = (11)

از آنجایی که h یک مقدار ناچیز است (h ≤ 0.01)، می توانیم فرض کنیم که (1 -h) ≈ 1

K g =
; (12)

h = =
. (13)

از معادله به دست می آید که درجه هیدرولیز (h) بیشتر است:

هر چه KH 2 O بیشتر باشد ، یعنی دما بالاتر باشد (محصول یونی آب KH 2 O به نسبت مستقیم به دما بستگی دارد).

هرچه باز K کمتر باشد، یعنی باز که در نتیجه هیدرولیز تشکیل می شود ضعیف تر است.

هر چه غلظت نمک کمتر باشد، یعنی محلول رقیق تر باشد.

بنابراین، برای افزایش درجه هیدرولیز لازم است محلول رقیق شده و دما افزایش یابد. ما گزینه دوم هیدرولیز نمک تشکیل شده توسط یک باز ضعیف و یک اسید قوی را در نظر گرفتیم. کلرید مس (II) نیز به این نوع نمک تعلق دارد. این نمک توسط یک باز دی اسید Cu(OH) 2 و یک اسید مونوبازیک تشکیل می شود. در این حالت، فرآیند هیدرولیز در مراحل انجام می شود. در دمای اتاق، عمدتاً 1 مرحله هیدرولیز انجام می شود. اجازه دهید مرحله اول هیدرولیز نمک کلرید مس (II) را به 3 شکل بنویسیم:

به شکل مولکولی

CuCI 2 + H 2 O CuOHCI + HCI;

به شکل یونی - مولکولی

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

به شکل کوتاه یون مولکولی

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

هیدرولیز به دلیل تشکیل ذرات کمی تفکیک شونده (CuOH) + است. در نتیجه، تعادل تفکیک الکترولیتی آب تغییر می کند، یون هیدروژن اضافی در محلول ظاهر می شود، واکنش محیط pH< 7. Гидролиз протекает توسط کاتیون.

نمک پایه تشکیل شده در نتیجه مرحله اول هیدرولیز می تواند در معرض تعامل بیشتر با آب قرار گیرد. با این حال، مرحله دوم هیدرولیز کمتر مشخص است. این به دلیل کاهش Kbas است. هنگام حرکت از K اصلی 1 به K اصلی 2 و غیره. به عنوان مثال، از آنجایی که یون‌های (CuOH) + ضعیف‌تر از Cu(OH) 2 تجزیه می‌شوند، عمدتاً در طول هیدرولیز CuCI 2 تشکیل می‌شود.

مرحله دوم هیدرولیز کلرید مس (II) را می توان به صورت زیر نشان داد:

به شکل مولکولی

CuOHCI + H 2 O Cu(OH) 2  + HCI;

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

به شکل کوتاه یون مولکولی

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

الکترولیز نمک های مذاب

برای به دست آوردن فلزات بسیار فعال (سدیم، آلومینیوم، منیزیم، کلسیم و غیره) که به راحتی با آب تعامل دارند، از الکترولیز نمک ها یا اکسیدهای مذاب استفاده می شود:

1. الکترولیز کلرید مس مذاب (II).

فرآیندهای الکترود را می توان با نیمه واکنش ها بیان کرد:

روی کاتد K(-): Cu 2+ + 2e = Cu 0 - کاهش کاتدی

در آند A(+): 2Cl – - 2e = Cl 2 - اکسیداسیون آندی

واکنش کلی تجزیه الکتروشیمیایی یک ماده حاصل مجموع دو نیمه واکنش الکترود است و برای کلرید مس با معادله بیان می شود:

Cu 2+ + 2 Cl – = Cu + Cl 2

در طی الکترولیز قلیاها و نمکهای اکسواسید، اکسیژن در آند آزاد می شود:

4OH – - 4e = 2H 2 O + O 2

2SO 4 2– - 4e = 2SO 3 + O 2

2. الکترولیز مذاب کلرید پتاسیم:

الکترولیز محلول ها

مجموعه ای از واکنش های ردوکس که بر روی الکترودهای موجود در محلول ها یا ذوب الکترولیت ها هنگام عبور از آنها رخ می دهد. جریان الکتریکیالکترولیز نامیده می شود.

در کاتد "-" منبع جریان، فرآیند انتقال الکترون ها به کاتیون ها از محلول یا مذاب اتفاق می افتد، بنابراین کاتد یک "عامل کاهنده" است.

در آند "+"، الکترون ها توسط آنیون ها دفع می شوند، بنابراین آند یک "عامل اکسید کننده" است.

در طول الکترولیز، فرآیندهای رقابتی می توانند هم در آند و هم در کاتد رخ دهند.

هنگامی که الکترولیز با استفاده از یک آند بی اثر (غیر مصرفی) (به عنوان مثال، گرافیت یا پلاتین) انجام می شود، به طور معمول، دو فرآیند اکسیداتیو و دو فرآیند احیا با هم رقابت می کنند:
در آند - اکسیداسیون آنیون ها و یون های هیدروکسید،
در کاتد - کاهش کاتیون ها و یون های هیدروژن.

هنگامی که الکترولیز با استفاده از یک آند فعال (مصرف‌پذیر) انجام می‌شود، فرآیند پیچیده‌تر می‌شود و واکنش‌های رقابتی روی الکترودها عبارتند از:
در آند - اکسیداسیون آنیونها و یونهای هیدروکسید، انحلال آندی فلز - مواد آند.
در کاتد - کاهش کاتیون نمک و یون های هیدروژن، کاهش کاتیون های فلزی به دست آمده از انحلال آند.

هنگام انتخاب محتمل ترین فرآیند در آند و کاتد، باید از موقعیتی پیش رفت که واکنشی که به کمترین مقدار انرژی نیاز دارد ادامه یابد. علاوه بر این، برای انتخاب محتمل ترین فرآیند در آند و کاتد در طول الکترولیز محلول های نمک با الکترود بی اثر، از قوانین زیر استفاده می شود:

1. محصولات زیر می توانند در آند تشکیل شوند:

الف) در طول الکترولیز محلول های حاوی آنیون های SO 4 2-، NO - 3، PO 4 3- و همچنین محلول های قلیایی، آب در آند اکسید می شود و اکسیژن آزاد می شود.

A + 2H 2 O - 4e - = 4H + + O 2

ب) در طی اکسیداسیون آنیون های Cl-، Br-، I-، کلر، برم و ید به ترتیب آزاد می شوند.

A + Cl - +e - = Cl 0

2. محصولات زیر می توانند در کاتد تشکیل شوند:

الف) در طول الکترولیز محلول های نمک حاوی یون های واقع در سری ولتاژ سمت چپ Al 3+، آب در کاتد کاهش می یابد و هیدروژن آزاد می شود.

K - 2H 2 O + 2e - = H 2 + 2OH -

ب) اگر یون فلز در سری ولتاژ سمت راست هیدروژن قرار گیرد، فلز در کاتد آزاد می شود.

K - Me n+ + ne - = Me 0

ج) در طول الکترولیز محلول های نمک حاوی یون های واقع در سری ولتاژ بین Al + و H +، فرآیندهای رقابتی کاهش کاتیون و تکامل هیدروژن می تواند در کاتد رخ دهد.

مثال: الکترولیز محلول آبینیترات نقره روی الکترودهای بی اثر

تفکیک نیترات نقره:

AgNO 3 = Ag + + NO 3 -

در طی الکترولیز محلول آبی AgNO 3، کاهش یون های Ag + در کاتد و اکسیداسیون مولکول های آب در آند رخ می دهد:

کاتد: Аg + + e = А g

آند: 2H 2 O - 4e = 4H + + O 2

معادله خلاصه:________________________________________________

4AgNO 3 + 2H 2 O = 4Ag + 4HNO 3 + O 2

طرح هایی برای الکترولیز محلول های آبی تهیه کنید: الف) سولفات مس. ب) کلرید منیزیم؛ ج) سولفات پتاسیم.

در همه موارد، الکترولیز با استفاده از الکترودهای کربن انجام می شود.

مثال: الکترولیز محلول آبی کلرید مس روی الکترودهای بی اثر

تفکیک کلرید مس:

CuCl 2 ↔ Cu 2 + + 2Cl -

محلول حاوی یون های Cu 2+ و 2Cl - است که تحت تأثیر جریان الکتریکی به الکترودهای مربوطه هدایت می شوند:

کاتد - Cu 2+ + 2e = Cu 0

آند + 2Cl - - 2e = Cl 2

_______________________________

CuCl 2 = Cu + Cl 2

مس فلزی در کاتد و گاز کلر در آند آزاد می شود.

اگر در مثال در نظر گرفته شده الکترولیز محلول CuCl 2 یک صفحه مسی را به عنوان آند در نظر بگیریم، سپس مس در کاتد آزاد می شود و در آند، جایی که فرآیندهای اکسیداسیون رخ می دهد، به جای تخلیه یون های Cl 0 و آزاد کردن کلر، اکسیداسیون می شود. از آند (مس) رخ می دهد.

در این حالت خود آند حل می شود و به صورت یون Cu 2+ وارد محلول می شود.

الکترولیز CuCl 2 با یک آند محلول را می توان به صورت زیر نوشت:

الکترولیز محلول های نمک با یک آند محلول به اکسیداسیون ماده آند (انحلال آن) کاهش می یابد و با انتقال فلز از آند به کاتد همراه است. این خاصیت به طور گسترده در پالایش (تصفیه) فلزات از آلاینده ها استفاده می شود.

مثال: الکترولیز محلول آبی کلرید منیزیم بر روی الکترودهای بی اثر

تفکیک کلرید منیزیم در محلول آبی:

MgCl 2 ↔ Mg 2 + + 2Сl -

یون های منیزیم را نمی توان در یک محلول آبی احیا کرد (آب در حال کاهش است)، یون های کلرید اکسید می شوند.

طرح الکترولیز:

مثال: الکترولیز محلول آبی سولفات مس روی الکترودهای بی اثر

در محلول، سولفات مس به یون ها تجزیه می شود:

CuSO 4 = Cu 2 + + SO 4 2-

یون های مس را می توان در کاتد در یک محلول آبی احیا کرد.

یون های سولفات در یک محلول آبی اکسید نمی شوند، بنابراین اکسیداسیون آب در آند رخ می دهد.

طرح الکترولیز:

الکترولیز محلول نمک آبی فلز فعالو اسید اکسیژنه(K2 SO 4) روی الکترودهای بی اثر

مثال: تفکیک سولفات پتاسیم در محلول آبی:

K 2 SO 4 = 2K + + SO 4 2-

یون‌های پتاسیم و یون‌های سولفات را نمی‌توان در الکترودها در محلول آبی تخلیه کرد، بنابراین کاهش در کاتد و اکسیداسیون آب در آند رخ می‌دهد.

طرح الکترولیز:

یا با توجه به اینکه 4H + + 4OH - = 4H 2 O (با هم زدن انجام می شود)

H2O2H2+O2

اگر جریان الکتریکی از محلول آبی نمک یک فلز فعال و یک اسید حاوی اکسیژن عبور داده شود، نه کاتیون های فلزی و نه یون های باقی مانده اسید تخلیه نمی شوند.

هیدروژن در کاتد آزاد می شود و اکسیژن در آند آزاد می شود و الکترولیز به تجزیه الکترولیتی آب کاهش می یابد.

مذاب الکترولیز هیدروکسید سدیم

الکترولیز آب همیشه در حضور یک الکترولیت بی اثر (برای افزایش هدایت الکتریکی یک الکترولیت بسیار ضعیف - آب) انجام می شود:

قانون فارادی

وابستگی مقدار ماده تشکیل شده تحت تأثیر جریان الکتریکی به زمان، قدرت جریان و ماهیت الکترولیت را می توان بر اساس قانون تعمیم یافته فارادی تعیین کرد:

که در آن m جرم ماده تشکیل شده در طول الکترولیز (g) است.

E جرم معادل ماده (g/mol) است.

M - جرم مولیمواد (g/mol)؛

n تعداد الکترون های داده شده یا دریافت شده است.

I - قدرت جریان (A)؛

t - مدت زمان فرآیند (ها)؛

F ثابت فارادی است که مقدار الکتریسیته مورد نیاز برای آزادسازی 1 جرم معادل یک ماده را مشخص می کند (F = 96500 C/mol = 26.8 Ah/mol).

برهمکنش یون های نمک با آب که منجر به تشکیل مولکول های الکترولیت ضعیف می شود، هیدرولیز نمک نامیده می شود.

اگر نمک را محصول خنثی سازی یک باز با اسید در نظر بگیریم، می توانیم نمک ها را به چهار گروه تقسیم کنیم که هیدرولیز هر کدام به روش خاص خود انجام می شود.

1. نمک تشکیل شده توسط یک باز قوی و یک اسید قوی KBr، NaCl، NaNO 3) تحت هیدرولیز قرار نمی گیرد، زیرا در این مورد یک الکترولیت ضعیف تشکیل نمی شود. واکنش محیط خنثی می ماند.

2. در نمکی که توسط یک باز ضعیف و اسید قوی FeCl 2، NH 4 Cl، Al 2 (SO 4) 3، MgSO 4 تشکیل شده است، کاتیون تحت هیدرولیز قرار می گیرد:

FeCl 2 + HOH → Fe(OH)Cl + HCl

Fe 2+ + 2Cl - + H + + OH - → FeOH + + 2Cl - + H +

در نتیجه هیدرولیز، یک الکترولیت ضعیف، یون H + و یون های دیگر تشکیل می شود. pH محلول< 7 (раствор приобретает кислую реакцию).

3. نمکی که توسط یک باز قوی و یک اسید ضعیف (KClO, K 2 SiO 3, Na 2 CO 3, CH 3 COONa ) تشکیل شده است در آنیون هیدرولیز می شود و در نتیجه الکترولیت ضعیف، یون هیدروکسید و یون های دیگر تشکیل می شود. .

K 2 SiO 3 + HOH → KHSiO 3 + KOH

2K + + SiO 3 2- + H + + OH - → HSiO 3 - + 2K + + OH -

pH چنین محلول هایی > 7 است (محلول قلیایی می شود).

4. نمکی که توسط یک باز ضعیف و یک اسید ضعیف (CH 3 COONH 4, (NH 4) 2 CO 3, Al 2 S 3 ) تشکیل شده است توسط کاتیون و آنیون هیدرولیز می شود. در نتیجه، یک باز و اسید کمی تفکیک کننده تشکیل می شود. pH محلول چنین نمک هایی به قدرت نسبی اسید و باز بستگی دارد.

الگوریتم نوشتن معادلات واکنش برای هیدرولیز نمک اسید ضعیف و باز قوی

چندین گزینه برای هیدرولیز نمک ها وجود دارد:

1. هیدرولیز نمک یک اسید ضعیف و یک باز قوی: (CH 3 COONa، KCN، Na 2 CO 3).

مثال 1. هیدرولیز استات سدیم.

یا CH 3 COO - + Na + + H 2 O ↔ CH 3 COOH + Na + + OH -

CH 3 COO - + H 2 O ↔ CH 3 COOH + OH -

از آنجایی که اسید استیک ضعیف تجزیه می شود، یون استات به یون H + متصل می شود و تعادل تفکیک آب طبق اصل Le Chatelier به سمت راست تغییر می کند.

OH - یونها در محلول جمع می شوند (PH> 7)

اگر نمک توسط یک اسید پلی بازیک تشکیل شود، هیدرولیز در مراحل انجام می شود.

به عنوان مثال، هیدرولیز کربنات: Na 2 CO 3

مرحله I: CO 3 2- + H 2 O ↔ HCO 3 - + OH -

مرحله دوم: HCO 3 - + H 2 O ↔ H 2 CO 3 + OH -

Na 2 CO 3 + H 2 O = NaHCO 3 + NaOH

معمولاً فقط فرآیندی که در مرحله اول رخ می دهد از اهمیت عملی برخوردار است که معمولاً به هنگام ارزیابی هیدرولیز نمک ها محدود می شود.

تعادل هیدرولیز در مرحله دوم به طور قابل توجهی در مقایسه با تعادل مرحله اول به سمت چپ تغییر می کند، زیرا الکترولیت ضعیف تری (HCO 3 -) در مرحله اول نسبت به مرحله دوم (H2CO3) تشکیل می شود.

مثال 2. هیدرولیز روبیدیوم ارتوفسفات.

1. تعیین نوع هیدرولیز:

Rb 3 PO 4 ↔ 3Rb + + P.O. 4 3–

روبیدیم - فلز قلیایی، هیدروکسید آن یک باز قوی است، اسید فسفریک، به ویژه در مرحله سوم تجزیه آن، مربوط به تشکیل فسفات ها، یک اسید ضعیف است.

هیدرولیز در آنیون اتفاق می افتد.

PO 3- 4 + H–OH ↔ HPO 2- 4 + OH – .

محصولات یون هیدروفسفات و هیدروکسید هستند، محیط قلیایی است.

3- معادله مولکولی را بسازید:

Rb 3 PO 4 + H 2 O ↔ Rb 2 HPO 4 + RbOH.

ما یک نمک اسیدی - روبیدیم هیدروژن فسفات به دست آوردیم.

الگوریتم نوشتن معادلات واکنش برای هیدرولیز نمک اسید قوی و باز ضعیف

2. هیدرولیز نمک یک اسید قوی و یک باز ضعیف: NH 4 NO 3، AlCl 3، Fe 2 (SO 4) 3.

مثال 1. هیدرولیز نیترات آمونیوم.

NH 4 + + NO 3 – + H 2 O ↔ NH 4 OH + NO 3 – + H +

NH 4 + + H 2 O ↔ NH 4 OH + H +

در مورد یک کاتیون با بار چند برابر، هیدرولیز به صورت مرحله ای انجام می شود، به عنوان مثال:

مرحله I: Cu 2+ + HOH ↔ CuOH + + H +

مرحله دوم: CuOH + + HOH ↔ Cu(OH) 2 + H +

CuCl 2 + H 2 O = CuOHCl + HCl

در این حالت غلظت یون های هیدروژن و pH محیط در محلول نیز عمدتاً توسط مرحله اول هیدرولیز تعیین می شود.

مثال 2. هیدرولیز سولفات مس (II).

1. نوع هیدرولیز را تعیین کنید. در این مرحله لازم است معادله تفکیک نمک را بنویسیم:

CuSO 4 ↔ مس 2+ + SO 2- 4.

نمک از یک کاتیون یک باز ضعیف (ما تأکید می کنیم) و یک آنیون یک اسید قوی تشکیل می شود. هیدرولیز کاتیون رخ می دهد.

2. معادله یونی هیدرولیز را می نویسیم و محیط را تعیین می کنیم:

Cu 2+ + H-OH ↔ CuOH + + H + .

یک کاتیون هیدروکسی مس (II) و یک یون هیدروژن تشکیل می شود، محیط اسیدی است.

3. یک معادله مولکولی بسازید.

باید در نظر داشت که تدوین چنین معادله ای یک کار رسمی مشخص است. از ذرات مثبت و منفی موجود در محلول، ذرات خنثی را می سازیم که فقط روی کاغذ وجود دارند. در این حالت می‌توانیم فرمول (CuOH) 2 SO 4 را ایجاد کنیم، اما برای این کار باید معادله یونی خود را به طور ذهنی در دو ضرب کنیم.

دریافت می کنیم:

2CuSO 4 + 2H 2 O ↔ (CuOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4.

لطفا توجه داشته باشید که محصول واکنش متعلق به گروه نمک های اساسی است. نام نمک های اصلی و همچنین نام نمک های میانی باید از نام آنیون و کاتیون تشکیل شده باشد، در این صورت نمک را «هیدروکسی مس (II) سولفات» می نامیم.

الگوریتم نوشتن معادلات واکنش برای هیدرولیز نمک اسید ضعیف و باز ضعیف

3. هیدرولیز نمک یک اسید ضعیف و یک باز ضعیف:

مثال 1. هیدرولیز استات آمونیوم.

CH 3 COO - + NH 4 + + H 2 O ↔ CH 3 COOH + NH 4 OH

در این حالت دو ترکیب کمی تفکیک شده تشکیل می شود و pH محلول به قدرت نسبی اسید و باز بستگی دارد.

اگر محصولات هیدرولیز را بتوان از محلول خارج کرد، به عنوان مثال، به شکل یک رسوب یا ماده گازی، سپس هیدرولیز به پایان می رسد.

مثال 2. هیدرولیز سولفید آلومینیوم.

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

2А l 3+ + 3 S 2- + 6Н 2 О = 2Аl(ОН) 3 (رسوب) + ЗН 2 S (گاز)

مثال 3 هیدرولیز استات آلومینیوم

1. تعیین نوع هیدرولیز:

Al(CH 3 COO) 3 = ال 3+ + 3CH 3 COO – .

نمک از کاتیون یک باز ضعیف و آنیون یک اسید ضعیف تشکیل می شود.

2. بنویسید معادلات یونیهیدرولیز، تعیین محیط:

Al 3+ + H–OH ↔ AlOH 2+ + H +،

CH 3 COO – + H–OH ↔ CH 3 COOH + OH – .

با توجه به اینکه هیدروکسید آلومینیوم یک باز بسیار ضعیف است، فرض می کنیم که هیدرولیز در کاتیون به میزان بیشتری نسبت به آنیون اتفاق می افتد. در نتیجه، مقدار زیادی یون هیدروژن در محلول وجود خواهد داشت و محیط اسیدی خواهد بود.

تلاش برای ایجاد یک معادله خلاصه برای واکنش در اینجا فایده ای ندارد. هر دو واکنش برگشت پذیر هستند، هیچ ارتباطی با یکدیگر ندارند و چنین جمع بندی بی معنی است.

3. بیایید یک معادله مولکولی بسازیم:

Al(CH 3 COO) 3 + H 2 O = AlOH (CH 3 COO) 2 + CH 3 COOH.

این همچنین یک تمرین رسمی برای آموزش در تهیه فرمول نمک ها و نامگذاری آنها است. بیایید نمک حاصل را هیدروکسوآلومینیوم استات بنامیم.

الگوریتم نوشتن معادلات واکنش برای هیدرولیز نمک یک اسید قوی و یک باز قوی

4. نمک های تشکیل شده توسط یک اسید قوی و یک باز قوی تحت هیدرولیز قرار نمی گیرند، زیرا تنها ترکیب ضعیف تفکیک کننده H2O است.

نمک یک اسید قوی و یک باز قوی تحت هیدرولیز قرار نمی گیرد و محلول خنثی است.