Πώς να γράψετε την εξίσωση της υδρόλυσης των αλάτων; Αυτό το θέμα προκαλεί συχνά δυσκολίες σε αποφοίτους δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης που επιλέγουν τη χημεία για τις εξετάσεις. Ας αναλύσουμε τους κύριους τύπους υδρόλυσης, ας εξετάσουμε τους κανόνες για τη σύνταξη μοριακών και ιοντικών εξισώσεων.
Ορισμός
Η υδρόλυση είναι μια αντίδραση μεταξύ μιας ουσίας και του νερού, που συνοδεύεται από το συνδυασμό των συστατικών της αρχικής ουσίας με αυτό. Αυτός ο ορισμός υποδεικνύει ότι αυτή η διαδικασία δεν συμβαίνει μόνο σε ανόργανες ουσίες, είναι επίσης χαρακτηριστική για οργανικές ενώσεις.
Για παράδειγμα, η εξίσωση αντίδρασης υδρόλυσης είναι γραμμένη για υδατάνθρακες, εστέρες, πρωτεΐνες, λίπη.
Τιμή υδρόλυσης
Όλες οι χημικές αλληλεπιδράσεις που παρατηρούνται στη διαδικασία της υδρόλυσης χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανίες. Για παράδειγμα, αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται για την αφαίρεση χονδροειδών και κολλοειδών ακαθαρσιών από το νερό. Για τους σκοπούς αυτούς χρησιμοποιούνται ειδικά ιζήματα υδροξειδίων αλουμινίου και σιδήρου, τα οποία λαμβάνονται με υδρόλυση θειικών και χλωριδίων αυτών των μετάλλων.
Τι άλλο έχει σημασίαυδρόλυση? Η εξίσωση αυτής της διαδικασίας δείχνει ότι αυτή η αντίδραση είναι η βάση των πεπτικών διεργασιών όλων των ζωντανών όντων. Το κύριο μέρος της ενέργειας που χρειάζεται το σώμα εστιάζεται ως ATP. Η απελευθέρωση ενέργειας είναι δυνατή λόγω της διαδικασίας υδρόλυσης, στην οποία συμμετέχει το ATP.
Δυνατότητες διαδικασίας
Η μοριακή εξίσωση της υδρόλυσης άλατος γράφεται ως αναστρέψιμη αντίδραση. Ανάλογα με τη βάση και το οξύ που σχηματίζεται το ανόργανο άλας, υπάρχουν διάφορες επιλογές για την πορεία αυτής της διαδικασίας.
Τα άλατα που σχηματίζονται εισέρχονται σε μια τέτοια αλληλεπίδραση:
- ήπιο υδροξείδιο και ενεργό οξύ (και αντίστροφα);
- πτητικό οξύ και δραστική βάση.
Δεν μπορείτε να γράψετε την εξίσωση ιοντικής υδρόλυσης για άλατα που σχηματίζονται από ένα ενεργό οξύ και μια βάση. Ο λόγος είναι ότι η ουσία της εξουδετέρωσης έγκειται στο σχηματισμό νερού από ιόντα.
χαρακτηριστικό διαδικασίας
Πώς μπορεί να περιγραφεί η υδρόλυση; Η εξίσωση αυτής της διαδικασίας μπορεί να θεωρηθεί στο παράδειγμα ενός άλατος, το οποίο σχηματίζεται από ένα μονοσθενές μέταλλο και ένα μονοβασικό οξύ.
Αν ένα οξύ αντιπροσωπεύεται ως HA και μια βάση είναι MON, τότε το άλας που σχηματίζουν είναι MA.
Πώς μπορεί να γραφτεί η υδρόλυση; Η εξίσωση είναι γραμμένη σε μοριακή και ιοντική μορφή.
Για αραιά διαλύματα, χρησιμοποιείται η σταθερά υδρόλυσης, η οποία ορίζεται ως ο λόγος του αριθμού των molάλατα που συμμετέχουν στην υδρόλυση, στον συνολικό αριθμό τους. Η τιμή του εξαρτάται από το οξύ και τη βάση που σχηματίζουν το άλας.
Υδρόλυση ανιόντων
Πώς γράφεται η εξίσωση μοριακής υδρόλυσης; Εάν το αλάτι περιέχει ένα ενεργό υδροξείδιο και ένα πτητικό οξύ, το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης θα είναι ένα αλκάλιο και ένα όξινο άλας.
Τυπική είναι η διαδικασία ανθρακικού νατρίου, η οποία παράγει ένα αλκάλιο και ένα όξινο άλας.
Δεδομένου ότι το διάλυμα περιέχει ανιόντα της ομάδας υδροξυλίου, το διάλυμα είναι αλκαλικό, το ανιόν υδρολύεται.
Παράδειγμα διαδικασίας
Πώς να καταγράψετε μια τέτοια υδρόλυση; Η εξίσωση διεργασίας για τον θειικό σίδηρο (2) προϋποθέτει το σχηματισμό θειικού οξέος και θειικού σιδήρου (2).
Το διάλυμα είναι όξινο, που δημιουργείται από θειικό οξύ.
Ολική υδρόλυση
Μοριακές και ιοντικές εξισώσεις για την υδρόλυση αλάτων, που σχηματίζονται από ένα ανενεργό οξύ και την ίδια βάση, υποδηλώνουν το σχηματισμό των αντίστοιχων υδροξειδίων. Για παράδειγμα, για θειούχο αργίλιο που σχηματίζεται από αμφοτερικό υδροξείδιο και πτητικό οξύ, τα προϊόντα αντίδρασης θα είναι υδροξείδιο αργιλίου και υδρόθειο. Το διάλυμα είναι ουδέτερο.
Ακολουθία ενεργειών
Υπάρχει ένας συγκεκριμένος αλγόριθμος, μετά τον οποίο οι μαθητές γυμνασίου θα μπορούν να προσδιορίσουν με ακρίβεια τον τύπο της υδρόλυσης, να αναγνωρίσουν την αντίδραση του μέσου και επίσης να καταγράψουν τα προϊόντα της συνεχιζόμενης αντίδρασης. Πρώτα πρέπει να ορίσετε τον τύποεπεξεργαστείτε και καταγράψτε τη διαδικασία της συνεχιζόμενης διάσπασης αλάτων.
Για παράδειγμα, για τον θειικό χαλκό (2), η αποσύνθεση σε ιόντα σχετίζεται με το σχηματισμό ενός κατιόντος χαλκού και ενός ανιόντος θειικού.
Αυτό το άλας σχηματίζεται από μια ασθενή βάση και ένα ενεργό οξύ, επομένως η διαδικασία λαμβάνει χώρα κατά μήκος του κατιόντος (ασθενές ιόν).
Στη συνέχεια, γράφεται η μοριακή και ιοντική εξίσωση της συνεχιζόμενης διαδικασίας.
Για να προσδιορίσετε την αντίδραση του μέσου, είναι απαραίτητο να συνθέσετε μια ιοντική άποψη της συνεχιζόμενης διαδικασίας.
Τα προϊόντα αυτής της αντίδρασης είναι: υδροξοθειικός χαλκός (2) και θειικό οξύ, επομένως το διάλυμα χαρακτηρίζεται από όξινη αντίδραση του μέσου.
Η υδρόλυση έχει ιδιαίτερη θέση ανάμεσα στις διάφορες αντιδράσεις ανταλλαγής. Στην περίπτωση των αλάτων, αυτή η διαδικασία μπορεί να αναπαρασταθεί ως μια αναστρέψιμη αλληλεπίδραση ιόντων μιας ουσίας με ένα κέλυφος ενυδάτωσης. Ανάλογα με την ισχύ αυτής της πρόσκρουσης, η διαδικασία μπορεί να προχωρήσει με διαφορετική ένταση.
Δεσμοί δότη-δέκτη εμφανίζονται μεταξύ κατιόντων και μορίων νερού που τα ενυδατώνουν. Τα άτομα οξυγόνου που περιέχονται στο νερό θα λειτουργήσουν ως δότης, καθώς έχουν μη μοιρασμένα ζεύγη ηλεκτρονίων. Αποδέκτες θα είναι κατιόντα που έχουν ελεύθερα ατομικά τροχιακά. Το φορτίο του κατιόντος καθορίζει την πολωτική του επίδραση στο νερό.
Σχηματίζεται ένας ασθενής δεσμός υδρογόνου μεταξύ ανιόντων και διπόλων HOH. Με ισχυρή δράση ανιόντων, είναι δυνατή η πλήρης αποκόλληση από το μόριο του πρωτονίου, η οποία οδηγεί στο σχηματισμό ενός οξέος ή ενός ανιόντος τύπου HCO3‾. Η υδρόλυση είναι μια αναστρέψιμη και ενδόθερμη διαδικασία.
Τύποι επιπτώσεων στο αλάτιμόρια νερού
Όλα τα ανιόντα και τα κατιόντα, με ασήμαντα φορτία και σημαντικά μεγέθη, έχουν μια ελαφρά πολωτική επίδραση στα μόρια του νερού, επομένως δεν υπάρχει πρακτικά καμία αντίδραση σε ένα υδατικό διάλυμα. Ως παράδειγμα τέτοιων κατιόντων, μπορούν να αναφερθούν οι υδροξυλικές ενώσεις, οι οποίες είναι αλκάλια.
Ας ξεχωρίσουμε τα μέταλλα της πρώτης ομάδας της κύριας υποομάδας του πίνακα του D. I. Mendeleev. Τα ανιόντα που πληρούν τις απαιτήσεις είναι όξινα υπολείμματα ισχυρών οξέων. Τα άλατα, τα οποία σχηματίζονται από ενεργά οξέα και αλκάλια, δεν υφίστανται τη διαδικασία της υδρόλυσης. Για αυτούς, η διαδικασία διάστασης μπορεί να γραφτεί ως:
H2O=H+ + OH‾
Τα διαλύματα αυτών των ανόργανων αλάτων έχουν ουδέτερο περιβάλλον, επομένως, κατά την υδρόλυση, δεν παρατηρείται η καταστροφή των αλάτων.
Για οργανικά άλατα που σχηματίζονται από το ανιόν ενός ασθενούς οξέος και ενός κατιόντος αλκαλίου, παρατηρείται υδρόλυση του ανιόντος. Ως παράδειγμα τέτοιου αλατιού, λάβετε υπόψη το οξικό κάλιο CH3COOK.
Σύνδεση CH3COOCOO- οξικών ιόντων με πρωτόνια υδρογόνου σε μόρια οξικού οξέος, που είναι ένας ασθενής ηλεκτρολύτης, παρατηρείται. Στο διάλυμα παρατηρείται συσσώρευση σημαντικής ποσότητας ιόντων υδροξειδίου με αποτέλεσμα να αποκτά αλκαλική αντίδραση του μέσου. Το υδροξείδιο του καλίου είναι ένας ισχυρός ηλεκτρολύτης, επομένως δεν μπορεί να δεσμευτεί, pH > 7.
Η μοριακή εξίσωση της συνεχιζόμενης διαδικασίας είναι:
CH3SOOK + H2O=KOH +CH3UN
Για να κατανοήσουμε την ουσία της αλληλεπίδρασης μεταξύ ουσιών, είναι απαραίτητο να συνθέσουμε μια πλήρη και μειωμένη ιοντική εξίσωση.
Το άλας
Na2S χαρακτηρίζεται από μια σταδιακή διαδικασία υδρόλυσης. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το άλας σχηματίζεται από ισχυρό αλκάλιο (NaOH) και διβασικό ασθενές οξύ (H2S), παρατηρείται στο διάλυμα η δέσμευση του σουλφιδικού ανιόντος από πρωτόνια νερού και η συσσώρευση υδροξυλομάδων. Σε μοριακή και ιοντική μορφή, αυτή η διαδικασία θα μοιάζει με αυτό:
Na2S + H2O=NaHS + NaOH
Το πρώτο βήμα. S2− + HON=HS− + OH−
Δεύτερο βήμα. HS− + HON=H2S + OH−
Παρά την πιθανότητα υδρόλυσης αυτού του άλατος σε δύο στάδια υπό κανονικές συνθήκες, το δεύτερο στάδιο της διαδικασίας πρακτικά δεν προχωρά. Ο λόγος για αυτό το φαινόμενο είναι η συσσώρευση ιόντων υδροξυλίου, τα οποία δίνουν στο διάλυμα ένα ασθενές αλκαλικό περιβάλλον. Αυτό συμβάλλει σε μια μετατόπιση της χημικής ισορροπίας σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier και προκαλεί μια αντίδραση εξουδετέρωσης. Από αυτή την άποψη, η υδρόλυση των αλάτων, τα οποία σχηματίζονται από αλκάλια και ασθενές οξύ, μπορεί να κατασταλεί από περίσσεια αλκαλίων.
Ανάλογα με την πολωτική επίδραση των ανιόντων, είναι δυνατό να επηρεαστεί η ένταση της υδρόλυσης.
Για άλατα που περιέχουν ισχυρά όξινα ανιόντα και κατιόντα ασθενούς βάσης, παρατηρείται υδρόλυση κατιόντων. Για παράδειγμα, μια παρόμοια διαδικασία μπορεί να εξεταστεί στο χλωριούχο αμμώνιο. Η διαδικασία μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξήςφόρμα:
μοριακή εξίσωση:
NH4CL + H2O=NH4OH + HCL
σύντομη ιοντική εξίσωση:
NH4++HOH=NH4OH + H +
Λόγω του γεγονότος ότι τα πρωτόνια συσσωρεύονται στο διάλυμα, δημιουργείται ένα όξινο περιβάλλον σε αυτό. Για να μετατοπιστεί η ισορροπία προς τα αριστερά, εισάγεται ένα οξύ στο διάλυμα.
Για ένα άλας που σχηματίζεται από ένα ασθενές κατιόν και ανιόν, η πορεία της πλήρους υδρόλυσης είναι χαρακτηριστική. Για παράδειγμα, εξετάστε την υδρόλυση του οξικού αμμωνίου CH3COONH4. Σε ιοντική μορφή, η αλληλεπίδραση έχει τη μορφή:
NH4+ + CH3COO−+ HOH=NH4OH + CH3COOH
Συμπερασματικά
Ανάλογα με το ποιο οξύ και ποια βάση σχηματίζεται το άλας, η διαδικασία αντίδρασης με το νερό έχει ορισμένες διαφορές. Για παράδειγμα, όταν το αλάτι σχηματίζεται από ασθενείς ηλεκτρολύτες και όταν αλληλεπιδρούν με το νερό, σχηματίζονται πτητικά προϊόντα. Η πλήρης υδρόλυση είναι ο λόγος για τον οποίο δεν είναι δυνατή η παρασκευή ορισμένων διαλυμάτων αλάτων. Για παράδειγμα, για το θειούχο αλουμίνιο, μπορείτε να γράψετε τη διαδικασία ως εξής:
Al2S3 + 6H2O=2Al(OH) 3↓ + 3H2S↑
Τέτοιο αλάτι μπορεί να ληφθεί μόνο με την "ξηρή μέθοδο", χρησιμοποιώντας τη θέρμανση απλών ουσιών σύμφωνα με το σχήμα:
2Al + 3S=Al2S3
Για να αποφευχθεί η αποσύνθεση του θειούχου αλουμινίου, είναι απαραίτητο να φυλάσσεται σε αεροστεγή δοχεία.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, η διαδικασία της υδρόλυσης είναι αρκετά δύσκολη, άρα η μοριακήοι εξισώσεις αυτής της διαδικασίας έχουν μια υπό όρους μορφή. Προκειμένου να καθοριστούν αξιόπιστα τα προϊόντα αλληλεπίδρασης, είναι απαραίτητο να διεξαχθούν ειδικές μελέτες.
Για παράδειγμα, αυτό είναι χαρακτηριστικό για πολυπυρηνικά σύμπλοκα σιδήρου, κασσίτερου, βηρυλλίου. Ανάλογα με την κατεύθυνση προς την οποία πρέπει να μετατοπιστεί αυτή η αναστρέψιμη διαδικασία, είναι δυνατή η προσθήκη ιόντων με το ίδιο όνομα, η αλλαγή της συγκέντρωσης και της θερμοκρασίας.
