uabooks.top

E téma tananyaga segít nektek:

visszaidézni a szerves vegyületek hidrolíziséről tanultakat;

ismereteket szerezni a sók hidrolíziséről; megérteni, milyen tényezők hatnak a hidrolízis folyamatára;

előrelátni a sók oldatainak jellegét.

A szerves anyag tulajdonságainak tanulmányozása során megismerkedtetek a hidrolízis¹ folyamatával, vagyis hogy bizonyos körülmények között a zsírok, szénhidrátok, fehérjék kölcsönhatásba lépnek a vízzel. Az ilyen folyamatok hőmérséklet hatására, sav vagy lúg jelenlétében mennek végbe, az élő szervezetekben enzimek részvételével. A zsírok hidrolízise során glicerin és karbonsavak képződnek, a szacharóz víz hatására glükózzá és fruktózzá alakul, a fehérjék hidrolízisének végtermékei aminosavak:

¹A kifejezés a görög hydro - víz és lysis — leválás szavakból ered.

A sók hidrolízise különbözik a szerves anyagok hidrolízisétől, mert a só vízben való oldódása során a só disszociációjánál hidratált ionok képződnek.

A só fémes elemeinek kationjai a vízmolekulákhoz kovalens kötéssel kapcsolódnak -donor-akceptor mechanizmus szerint. A donor a H₂0-molekula oxigénatomja, amely két nemkötő elektronpárral rendelkezik; az akceptor a fémes elem kationja, melynek szabad atompályája van. Az anionok hidrogénkötéssel kapcsolódnak a vízmolekulákhoz.

Egyes ionok hidrátburkában a só kationjának vagy anionjának hatására a H-OH vízmolekula egyik kovalens kötése felbomlik: hidroxid-ionok (OH^-) és hidrogénionok (H⁺) keletkeznek. Ha a H⁺-ion kölcsönhatásba lép a só anionjával, 0H“ -iont fog tartalmazni az oldat, tehát lúgos lesz a kémhatása. Ellenkező esetben, ha az OH^--ion kapcsolódik a só kationjához, az oldatban H⁺-ion jelenik meg, vagyis savas lesz a kémhatása. Ez a sók hidrolízisének lényege, ami a sóoldatban lúgos vagy savas közeget eredményez.

A sók hidrolízisének három tipikus esete van:

Erős bázis és gyenge sav által képzett sók hidrolízise. Vizsgáljuk meg a CH₃COONa képletű nátrium-acetát vízzel való kölcsönhatását. A só vizes oldata

-ionokat tartalmaz.

Az acetát-ionok egy része (gyenge savból szárma-

¹ Ez az ammónium-hidroxid egyszerűsített képlete, amelyet az ammó-nium-sók hidrolízisének magyarázatára fogunk használni. Általában az összetett képlet NH₃^H₂O (19. §).

zik) kölcsönhatásba lép a vízmolekulákkal, és ecetsav-molekulákat képeznek:

A nátrium-acetát-oldatban felhalmozódott OH^--ionok a megfelelő színre változtatják az indikátort. Következésképpen az ilyen sók oldatának közegét erős elektrolit határozza meg, amelyből a só keletkezett. Az erős bázissal és gyenge savval képzett sóoldat lúgos közeget (pH> 7) képez.

A nátrium-acetát hidrolízisének molekuláris egyenletéből

következik, hogy a só hidrolízise a só és a víz közötti cserebomlási reakcióként osztályozható.

A nátrium-acetát és a víz kölcsönhatása reverzibilis reakció, mert a reagensek és a termékek között gyenge elektrolitok - víz és ecetsav találhatók. A megfelelő kémiai egyensúlyt egy gyengébb elektrolit - víz képződése felé toljuk el. A közvetlen reakció a hidrolízis reakciója, az ellenkezője pedig semlegesítési reakció.

Érdekes

tudnivaló

Normál körülmények között 1%-os nátrium-acetát-oldatban a só hidrolízise kisebb, mint 0,01%.

A gyenge kétbázisú szénsavból származó nátrium-karbonát (Na₂CO₃), is hidrolizál. Ennek a sónak a vizes oldata, akár a nátrium-acetát, lúgos kémhatást mutat. A folyamatnak megfelelő ion-molekula és molekuláris egyenlete:

Figyeljétek meg: a semleges só savanyú sóvá alakul, nem savvá¹! A savas sók a normál sóktól eltérően hidrogéntartalmú anionokat tartalmaznak: KHS, Ba(HSO₄)₂, NaH₂PO₄. Részletesen erről a 27. §-ban fogtok tanulni.

Gyenge bázis és erős sav által képzett sók hidrolízise. Ilyen típusú sóhoz tartozik az ammóni-um-klorid: NH₄Cl. A vegyület oldatában NH₄ kationok és Cl--anionok találhatók. Az ammónium-ionok kis része (ami gyengén disszodáló ammónium-hidroxidból származik) kölcsönhatásba lép a vízmolekulákkal, és az oldatban elszaporodnak a H⁺ -ionok, az oldat kémhatása savas (17. ábra):

Az ammónium-klorid hidrolízisének molekuláris egyenlete:

Következésképpen a gyenge bázis és egy erős sav által képzett sóoldat savas kémhatással rendelkezik

Melyik só vizes oldatának lesz 7-nél kisebb pH értéke: Na₂S-nek vagy NH₄N0₃-nak?

A két- vagy háromszoros töltésű fémkationokat tartalmazó sók hidrolízise bizonyos jellemzőkkel rendelkezik. így például a réz(II)-klorid (CuCl₂) vízzel való kölcsönhatásánál úgynevezett bázisos só keletkezik:

A só neve hidroxo-réz(II)-klorid; összetételében rézhidroxo-kation (CuOH⁺) és klorid-anion (Cl^-) található. Mivel a reakcióegyensúly balra tolódik el, így csak kis mennyiségű réz(II)-klorid reagál a vízzel és kevés Cu(OH)Cl só lesz az oldatban¹.

Gyenge bázis és gyenge sav által képzett sók hidrolízise. Vizsgáljuk meg egy ilyen típusú só hidrolízisét az ammónium-ace-tát(CH₃COONH₄) példáján. Az NH₄ -kationokból és a CH₃COO -anionokból álló só gyenge elektrolitokból származik, így mindkét ion reagál a vízmolekulákkal. A só hidrolízisének egyenlete:

Az ammónium-acetát vizes oldata semleges közeg (pH = 7), mivel az ecetsav és az ammoni-um-hidroxid disszociációs foka nagyon kicsi és szinte azonos.

A gyenge elektrolitok disszociációs képességétől függően a gyenge bázissal és gyenge savval képzett sók vizes oldatának kémhatása lehet semleges, gyengén lúgos vagy enyhén savas.

Egyes sók, amelyek gyenge bázisból (amfoter-hidroxidból) és gyenge savból származnak, teljesen és irreverzibilisen hidrolizál:

Az oldhatósági táblázatban (II. előzék) az ilyen sóknál # jelet láthatunk. Ezeket a vegyületeket vizes oldatokban való cserebomlási reakcióval előállítani nem lehetséges:

A só és víz közötti kölcsönhatás fenti példáiból következik:

hidrolízisnek nevezzük a sók ionjai és a vízmolekulák között létrejövő reakciót, melynek termékei lúgos vagy savas jellegűek.

Erős bázis és sav által képzett sók és víz kölcsönhatása. Az ilyen típusú vegyületek olyan kationokra és anionokra disszociálnak, amelyek egyike sem reagál a vízzel. Ezért a NaCl, K₂SO₄, Ba(NO₃)₂, LiI és számos só nem bidrolizál. Ezeknek a sóknak vizes oldatai semleges kémhatásúak.

Vizsgáljuk meg egy ilyen só vizes oldatát a következő kísérlettel.

I. SZ. LABORATÓRIUMI KÍSÉRLET Vizes sóoldatok pH-jának meghatározása indikátorpapírral

Vizsgáljátok meg a nátrium-klorid, a nátrium-acetát, az ammónium-klorid és az ammónium-acetát vizes oldatait univerzális indikátorpapírral.

Jegyezzétek fel az egyes sók oldatának hozzávetőleges pH-értékét az univerzális indikátor csomagolásán lévő pH-skála segítségével.

Sok só esetében csak részleges a vízzel való kölcsönhatás. Hidrolízisük általában elhanyagolható, ezért lehet oldataikban vizsgálni.

Külső körülmények hatása a hidrolízis menetére. Mivel a hidrolízis rendszerint reverzibilis folyamat, a kémiai egyensúlyi állapotot befolyásoló tényezők (10. §) a só vízzel való kölcsönhatása esetén is érvényesek. A legkisebb kényszer

elve (Le Chatelier-elv) szerint víz hozzáadása (az oldat hígítása) vagy a hőmérséklet emelése az egyenes reakció irányába tolja el az egyensúlyt - a só hidrolízise nő (ez endoterm reakció). Ezzel ellentétben a hidrolízist úgy csökkenthetjük, hogy a reakcióelegyhez egy vagy több terméket, savat vagy lúgot adagolunk, vagy csökkentjük a hőmérsékletet.

A sók hidrolízise a talajban. Kis mennyiségben ugyan, de némely só megtalálható a talajoldatban. Hidrolízisük kis mértékben befolyásolja a talaj pH-értékét. Például a szerves savakból származó nátrium- és káliumsók hozzájárulnak a gyengén lúgos környezet kialakításához a talajoldatban; az alumínium- és a vas-szulfátok jelenléte a talajok savasodásához vezet.

ÖSSZEFOGLALÁS

A hidrolízis a só és a víz között lejátszódó cserebomlási reakció, melynek termékei lúgos vagy savas jellegűek. Sók hidrolízise csak akkor következhet be, ha az abban előforduló sav-anion gyenge savból, vagy a bázis-kation gyenge bázisból származik. A sók vizes oldatainak kémhatása lehet savas, lúgos és semleges.

A sók többségének hidrolízise megfordítható reakció: a kémiai egyensúlyi állapot balra tolódik el, a víz keletkezésének irányába.

89. Fogalmazzátok meg a sók hidrolízisének lényegét.

90. Az alább felsorolt vegyületekből válasszátok ki azoknak a sóknak a képleteit, amelyek hidrolizálnak:

91. Válasszátok ki a helyes választ az ionok mennyiségével kapcsolatban a vas(II)-szulfát vizes oldatában:

a) a Fe²⁺ -kationból kevesebb van, mint a szulfát-ionból;

b) szulfát-ionból kevesebb van, mint

-kationból;

c) azonos a

- és a szulfát-ionok száma;

d) azonos a

-ionok száma.

Válaszotokat indokoljátok.

92. Milyen külső hatás vagy annak hiánya bizonyítja, hogy a nátrium-karbonát hidrolízisénél a

-ionnal kapcsolódik

és nem kettővel?

93. Az ion-molekula egyenletekbe írjátok be a pontok helyére a megfelelő ionok képletét:

94. Állítsatok össze két-két molekuláris egyenletet, melyek megfelelnek a következő ion-molekula egyenletnek:

95. Állítsátok fel a következő sók hidrolízisének molekuláris és az ion-molekula egyenleteit:

a) bárium-acetát;

b) ólom-nitrát.

96. Az oldhatósági táblázatból írjátok ki néhány só képletét, melyeknek nem lehet meghatározni az oldahtóságukat hidrolízisük miatt (#jel). Mivel magyarázható, hogy ezek a sók reagálnak a vízzel?

ÉRDEKLŐDŐK SZÁMÁRA

A kivétel erősíti a szabályt

Minden hidrolizáló só gyenge bázisokból vagy gyenge savakból származik? Kiderült, hogy nem mindegyik. Ha a réz(II)-szulfát oldatához nátrium-szulfid oldatot öntünk, fekete csapadék, réz(II-szulfid képződik

és nem a Cu(OH)₂ réz(II)-hidroxid kék csapadékát kapjuk, amely a CuS réz(II)-szulfid-só teljes hidrolízisének egyik terméke.

A gyenge bázisokkal és gyenge savakkal képzett sók közül sok ásványi anyag - karbonát (például PbCO₃, FeCO₃), szulfidok (SnS₂, CoS stb.), szilikátok (MnSiO₃, Zn₂SiO₄ stb.). Több millió évig érintkeztek vízzel, nedves levegővel, mégsem ment végbe a hidrolízisük, változatlanok maradtak.

A gyenge bázisok és gyenge savak által képződött egyes sók vízállóságának oka a rendkívül alacsony oldhatósága. Az ionok gyenge koncentrációja az ilyen vegyület oldatában, amely lényegesen kisebb, mint a vízben lévő H⁺- és OH^--ionok koncentrációja, nem vezet hidrolízishez (a megfelelő kémiai egyensúly teljesen eltolódik a só képződésének irányába). Hasonló tulajdonságokkal rendelkező sók további példái megtalálhatók az oldhatósági táblázatban.

 

 

Ez a tankönyv anyaga Kémia a 11. osztály számára Pavlo Popéi