Για να κατανοήσουμε πώς προχωρά η υδρόλυση των αλάτων στα υδατικά τους διαλύματα, δίνουμε πρώτα έναν ορισμό αυτής της διαδικασίας.
Ορισμός και χαρακτηριστικά της υδρόλυσης
Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τη χημική δράση ιόντων νερού με ιόντα άλατος, ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μια ασθενής βάση (ή οξύ) και η αντίδραση του μέσου αλλάζει. Οποιοδήποτε άλας μπορεί να αναπαρασταθεί ως προϊόν χημικής αντίδρασης μιας βάσης και ενός οξέος. Ανάλογα με τη δύναμή τους, υπάρχουν αρκετές επιλογές για την πορεία της διαδικασίας.
Τύποι υδρόλυσης
Στη χημεία, εξετάζονται τρεις τύποι αντιδράσεων μεταξύ κατιόντων άλατος και νερού. Κάθε διαδικασία πραγματοποιείται με μια αλλαγή στο pH του μέσου, επομένως αναμένεται να χρησιμοποιηθούν διαφορετικοί τύποι δεικτών για τον προσδιορισμό της τιμής του pH. Για παράδειγμα, η μωβ λίθος χρησιμοποιείται για μια όξινη αντίδραση, η φαινολοφθαλεΐνη είναι κατάλληλη για μια αλκαλική αντίδραση. Ας αναλύσουμε λεπτομερέστερα τα χαρακτηριστικά κάθε παραλλαγής υδρόλυσης. Οι ισχυρές και οι ασθενείς βάσεις μπορούν να προσδιοριστούν από τον πίνακα διαλυτότητας και η ισχύς των οξέων μπορεί να προσδιοριστεί από τον πίνακα.
Κατιονική υδρόλυση
Ως παράδειγμα τέτοιου άλατος, θεωρήστε το χλωριούχο σίδηρο (2). Το υδροξείδιο του σιδήρου (2) είναι αδύναμη βάση, ενώ το υδροχλωρικό οξύ είναι μια ισχυρή βάση. Κατά τη διαδικασία αλληλεπίδρασης με το νερό (υδρόλυση), εμφανίζεται ο σχηματισμός ενός βασικού άλατος (υδροξοχλωριούχος σίδηρος 2) και σχηματίζεται επίσης υδροχλωρικό οξύ. Στο διάλυμα εμφανίζεται ένα όξινο περιβάλλον, μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας μπλε λυχνία (pH μικρότερο από 7). Σε αυτή την περίπτωση, η ίδια η υδρόλυση προχωρά μέσω του κατιόντος, καθώς χρησιμοποιείται μια ασθενής βάση.
Ας δώσουμε ένα ακόμη παράδειγμα υδρόλυσης για την περιγραφόμενη περίπτωση. Εξετάστε το άλας χλωριούχου μαγνησίου. Το υδροξείδιο του μαγνησίου είναι μια ασθενής βάση, ενώ το υδροχλωρικό οξύ είναι μια ισχυρή βάση. Κατά τη διαδικασία της αλληλεπίδρασης με τα μόρια του νερού, το χλωριούχο μαγνήσιο μετατρέπεται σε βασικό άλας (υδροξοχλωρίδιο). Το υδροξείδιο του μαγνησίου, ο γενικός τύπος του οποίου είναι M(OH)2, είναι ελάχιστα διαλυτό στο νερό, αλλά το ισχυρό υδροχλωρικό οξύ δίνει στο διάλυμα ένα όξινο περιβάλλον.
Υδρόλυση ανιόντων
Η επόμενη επιλογή υδρόλυσης είναι χαρακτηριστική για το αλάτι, το οποίο σχηματίζεται από μια ισχυρή βάση (αλκάλι) και ένα ασθενές οξύ. Ως παράδειγμα για αυτήν την περίπτωση, λάβετε υπόψη το ανθρακικό νάτριο.
Αυτό το αλάτι περιέχει ισχυρή βάση νατρίου και ασθενές ανθρακικό οξύ. Η αλληλεπίδραση με τα μόρια του νερού προχωρά με το σχηματισμό ενός όξινου άλατος - διττανθρακικού νατρίου, δηλαδή λαμβάνει χώρα υδρόλυση του ανιόντος. Επιπλέον, στο διάλυμα σχηματίζεται υδροξείδιο του νατρίου, το οποίο καθιστά το διάλυμα αλκαλικό.
Ας δώσουμε ένα άλλο παράδειγμα για αυτήν την περίπτωση. Το θειώδες κάλιο είναι ένα άλας που σχηματίζεται από μια ισχυρή βάση - καυστικό κάλιο, καθώς και από ένα αδύναμοθειικό οξύ. Στη διαδικασία αλληλεπίδρασης με το νερό (κατά την υδρόλυση), εμφανίζεται ο σχηματισμός υδροθειώδους καλίου (άλας οξέος) και υδροξειδίου του καλίου (αλκάλι). Το περιβάλλον στο διάλυμα θα είναι αλκαλικό, μπορείτε να το επιβεβαιώσετε με φαινολοφθαλεΐνη.
Ολική υδρόλυση
Το άλας ενός ασθενούς οξέος και μιας ασθενούς βάσης υφίσταται πλήρη υδρόλυση. Ας προσπαθήσουμε να μάθουμε ποια είναι η ιδιαιτερότητά του και ποια προϊόντα θα σχηματιστούν ως αποτέλεσμα αυτής της χημικής αντίδρασης.
Ας αναλύσουμε την υδρόλυση μιας ασθενούς βάσης και ενός ασθενούς οξέος χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα θειούχο αλουμίνιο. Αυτό το άλας σχηματίζεται από το υδροξείδιο του αργιλίου, το οποίο είναι μια αδύναμη βάση, καθώς και από ένα ασθενές υδροθειικό οξύ. Κατά την αλληλεπίδραση με το νερό, παρατηρείται πλήρης υδρόλυση, ως αποτέλεσμα της οποίας σχηματίζεται αέριο υδρόθειο, καθώς και υδροξείδιο του αργιλίου με τη μορφή ιζήματος. Μια τέτοια αλληλεπίδραση συμβαίνει τόσο στο κατιόν όσο και στο ανιόν, επομένως αυτή η επιλογή υδρόλυσης θεωρείται πλήρης.
Επίσης, το θειούχο μαγνήσιο μπορεί να αναφερθεί ως παράδειγμα της αλληλεπίδρασης αυτού του τύπου αλατιού με το νερό. Αυτό το άλας περιέχει υδροξείδιο του μαγνησίου, ο τύπος του είναι Mg (OH) 2. Είναι αδύναμη βάση, αδιάλυτη στο νερό. Επιπλέον, υπάρχει υδροσουλφιδικό οξύ μέσα στο θειούχο μαγνήσιο, το οποίο είναι ασθενές. Κατά την αλληλεπίδραση με το νερό, λαμβάνει χώρα πλήρης υδρόλυση (σύμφωνα με το κατιόν και το ανιόν), ως αποτέλεσμα της οποίας σχηματίζεται υδροξείδιο του μαγνησίου με τη μορφή ιζήματος και το υδρόθειο απελευθερώνεται επίσης με τη μορφή αερίου.
Αν λάβουμε υπόψη την υδρόλυση του άλατος, το οποίο σχηματίζεται από ένα ισχυρό οξύ και ένα ισχυρόβάση, πρέπει να σημειωθεί ότι δεν διαρρέει. Το μέσο σε διαλύματα αλάτων όπως το χλωριούχο νάτριο, το νιτρικό κάλιο παραμένει ουδέτερο.
Συμπέρασμα
Ισχυρές και ασθενείς βάσεις, οξέα που σχηματίζουν άλατα, επηρεάζουν το αποτέλεσμα της υδρόλυσης, την αντίδραση του μέσου στο διάλυμα που προκύπτει. Παρόμοιες διαδικασίες είναι ευρέως διαδεδομένες στη φύση.
Η υδρόλυση έχει ιδιαίτερη σημασία στον χημικό μετασχηματισμό του φλοιού της γης. Περιέχει μεταλλικά σουλφίδια, τα οποία είναι ελάχιστα διαλυτά στο νερό. Καθώς υδρολύονται, σχηματίζεται υδρόθειο, απελευθέρωσή του κατά τη διαδικασία της ηφαιστειακής δραστηριότητας στην επιφάνεια της γης.
Πυριτικά πετρώματα κατά τη μετάβαση σε υδροξείδια προκαλούν σταδιακή καταστροφή των πετρωμάτων. Για παράδειγμα, ένα ορυκτό όπως ο μαλαχίτης είναι προϊόν υδρόλυσης ανθρακικού χαλκού.
Εντατική διαδικασία υδρόλυσης εμφανίζεται επίσης στους ωκεανούς. Το διττανθρακικό μαγνήσιο και το ασβέστιο, που παράγονται από το νερό, έχουν ελαφρώς αλκαλικό περιβάλλον. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, η διαδικασία της φωτοσύνθεσης στα θαλάσσια φυτά προχωρά καλά, οι θαλάσσιοι οργανισμοί αναπτύσσονται πιο εντατικά.
Στο λάδι υπάρχουν ακαθαρσίες νερού και άλατα ασβεστίου και μαγνησίου. Κατά τη διαδικασία της θέρμανσης του πετρελαίου, αλληλεπιδρούν με τους υδρατμούς. Κατά την υδρόλυση, σχηματίζεται υδροχλώριο, η αλληλεπίδραση του οποίου με το μέταλλο προκαλεί την καταστροφή του εξοπλισμού.
