Законы неорганической химии

Закон № 17
Индикаторы, среда  и гидролиз (ОГЭ)

Э = любой химический элемент | Met = любой металл | Amet = любой неметалл
Amf = любой амфотерный элемент | Cat = любой катион | A = любой кислотный остаток
Щ = любой щелочной металл I группы | Hal2 = галоген (Cl, Br, I)
Oxi = окислитель | Red-Oxi = восстановленный окислитель
Red = восстановитель | Oxi-Red = окисленный восстановитель
Таблицы

Подробнее про гидролиз тут: https://www.journallabeq.ru/chem/atomlawstr/10/

Гидролиз - это химическая реакция с водой

1) Как понять, пойдет гидролиз ступенчато или сразу? 

Этот тип гидролиза идет у солей, которые содержат только один слабый компонент (многозарядный катион металла или многоосновный анион).

Обычно гидролиз идет только по первой ступени.

Почему?  На примере хлорид алюминия:

- В растворе появляется сильный электролит - соляная кислота. Протоны соляной кислоты сдвигают равновесие в сторону исходных веществ. 

Смешиваем сухой хлорид алюминия с водой. Сначала протонов Hили гидроксильных групп OH- нет и среда нейтральная. Хлорид алюминия распадается на Al3+ и Cl-. Затем ионы алюминия из воды H-OH забирают OH- группу,  поскольку гидроксид алюминия слабое основание. Это прошла первая тупень гидролиза, в растворе появляются ионы Al(OH)2+. Тем временем, от воды H-OH  остается H+, и поскольку HCl это сильная кислота и Hс Cl- не соединяется. Скапливаются протоны H+ и среда становится кислой. И устанавливается химическое равновесие - скорости реакций гидролиз и диссоциации, то есть прямой и обратной - равны. 

Вторая стадия теоретически: Al(OH)2+ надо забрать еще одну гидроксильную группу у воды чтобы превратиться  в Al(OH)2+, но тогда среда станет еще более кислой, это уже слишком сильный сдвиг равновесия в системе, у ионов  Al(OH)2+ не хватает на это энергии. 

-------

Вот если забрать протоны из системы чем-нибудь, то гидролиз пойдет дальше. Например, можно добавить щелочь. Щелочь заберет протоны и гидролиз пойдет по следующей ступени. (в другой системе - добавить кислоту для забора гидроксильных групп)

Также можно нагреть раствор - тогда в системе будет больше энергии, она будет расшатана, и  будет проще разрывать молекулы воды и даже такие слабые частицы как Al(OH)2+ справятся с этим. 

Если сильно разбавить раствор, то протонов станет мало на единицу объема и гидролиз пойдет дальше. По сути - это избыток реагента воды. 

---------

Индикаторы показывают характер среды.

Щелочь - среда щелочная  (гидролиза нет, щелочь просто распадается в воде выделяя гидроксильные группы)

Кислота - среда кислая (гидролиза нет, кислота просто распадается в воде выделяя протоны)

Соль слабой кислоты и слабого основания - среда нейтральная (из воды катионы забирают OH-, анионы забирают H+)

Соль сильной кислоты и слабого основания - среда кислая (из воды катионы забирают OH-, остается H+)

Соль слабой кислоты и сильного основания - среда щелочная (из воды анионы забирают H+, остается OH-)

Соль сильной кислоты и сильного основания - среда нейтральная (никто ничего не забирает из воды)

 

---------------------

Как индикаторы показывают характер среды?

Индикаторы - это такие сложные органические соединения, которые меняют свой цвет в зависимости от среды. См. иллюстрацию.

Простейшие индикаторы - это ягодные соки (черника, смородина и др), можно их добавлять в воду с лимоном и в растор соды и смотреть что произойдет. 

-------------

Теперь к практике. 

Если дано задание - написать уравнение гидролиза, без пояснений - то пишем только первую ступень.

 

Первая ступень гидролиза:

молекулярное уравнение

полное ионное уравнение

сокращенное ионное уравнение

 

Если указано: написать все ступени, или длительное кипячение, большое разбавление - то пишем все ступени

 

 

Общая формула закона


-



Примеры


-

Исключения


Когда гидролиз идет сразу по всем ступеням

1) Если соль образована слабым основанием и слабой кислотой с близкими константами, её гидролиз идет по всем ступеням сразу.

1) Бинарные соединения - многие сульфиды, карбиды, нитриды - сразу бурно и необратимо разлагаются водой. (Al2S3; Li3N и др)

                                                                            

CaC2+ 2H2O= Ca(OH)2+ C2H2↑ 

Какие именно бинарные соединения гидролизуются нацело?

Нитриды и карбиды: щелочных и щелочно--земельных металлов (и карбид алюминия)

Сульфиды: щелочные и щелочноземельные металлы и аммоний - ступеньчато; трехвалентных катионов (Fe,  Cr)  - нацело; многие сульфиды вообще нерастворимы

2) Необратимо и сразу по всем ступеням  гидролизуются соли, в составе которых есть слабые нерастворимые основания и слабые и/или летучие кислоты. Такие соединения могут существовать лишь в сухом виде, их не получить путем смешивания водных растворов других солей. В таблице растворимости будет на их месте прочерк - Например, карбонат железа 3 - прочерк.

                                             

 

3) Если продукт полного гидролиза сразу же разлагается.

Манганаты неустойчивы в воде: 

3 K2MnO4 + 2 H2O = 2 KMnO4 + MnO2  + KOH