Гидролиз солей и гидратация ионов | Статья в сборнике международной научной конференции

Библиографическое описание:

Хентов В. Я., Семченко В. В., Хуссейн Х. Х. Гидролиз солей и гидратация ионов [Текст] // Актуальные вопросы современной педагогики: материалы VIII Междунар. науч. конф. (г. Самара, март 2016 г.). — Самара: ООО "Издательство АСГАРД", 2016. — С. 268-270. — URL https://moluch.ru/conf/ped/archive/188/9765/ (дата обращения: 20.06.2018).



 

Ключевые слова: гидролиз, гидратация ионов, константы ионизации кислоты и основания, функциональные зависимости.

 

Под гидролизом солей понимают взаимодействие составных частей соли с составными частями воды. Иногда под гидролизом солей понимают реакцию ионного обмена ионов соли с ионами воды. Гидролиз соли может рассматриваться как обратимая реакция реакции нейтрализации.

Для того чтобы охарактеризовать интенсивность процесса гидролиза используют представления о химическом равновесии и константе химического равновесия. Запишем в общем виде уравнение реакции гидролиза соли:

MeXn +nH2O ⇄ Me(OH)n + nHX,

где Me — катион основания, X — анион кислоты.

Теперь можно воспользоваться выражением константы химического равновесия, которая в нашем случае может быть названа константой гидролиза. Для приведенного уравнения гидролиза соли константа гидролиза будет выглядеть следующим образом:

При этом для разбавленных растворов концентрацию воды следует считать постоянной величиной. Поэтому она обычно входит в числовое значение константы гидролиза.

Гидролизу наиболее подвержены соединения с наиболее выраженным ковалентным характером химической связи.

Обычно при написании уравнений гидролиза учитывается сила кислоты и основания, из которых получена соль. Для корректного учета силы электролита следует пользоваться использовать понятие константы ионизации кислоты и основания. Напомним, что константа ионизации, в отличие от степени ионизации не зависит от концентрации электролита.

В результате гидролиза соли происходит изменение концентрации иона водорода, т. е. изменяется водородный показатель pH. В табл. 1 сопоставлены значения констант ионизации кислоты, основания и рН.

 

Таблица 1

Сопоставление констант ионизации кислоты и основания, pH

Константы кислоты и основания

Результат процесса

Значение pH

Среда

Ккислоты = Коснования

Гидролиз не происходит

7

Нейтральная

Ккислоты > Коснования

Гидролиз происходит

<7

Кислая

Ккислоты < Коснования

Гидролиз происходит

>7

Щелочная

 

Таким образом, можно точно указать возможную причину отсутствия гидролиза соли. Однако невозможно подобрать такие кислоты и основания, для которых бы выполнялось условие Ккислоты = Коснования.

Поскольку взаимодействию с водой подвергаются ионы солей, то важно найти связь константы гидролиза и параметров, несущих ответственность за гидратацию ионов. К ним можно отнести изменение энтальпии и энтропии гидратации ионов. Связь константы гидролиза с энтальпией гидратации катионов ∆Нгидр и энтропией гидратации ∆Sгидр для катионов Na+, Li+, Ba2+, Sr2+, Ca2+, Mg2+, Ag+, Cd2+, Mn2+, Zn2+, Fe2+, Al3+, Cr3+, Ga3+, Fe3+ иллюстрирует табл. 2.

 

Таблица 2

Функциональные зависимости логарифма константы гидролиза катионов lgK от энтальпии гидратации ∆Нгидр и энтропии гидратации ∆Sгидр

Функциональная зависимость

Коэффициент корреляции

lgК= -15,45+0,01∆Нгидр

0,94

lgК= -12,72 ‒ 0,12∆Sгидр

0,93

 

Приведенные значения коэффициента корреляции указывают на тесноту связи рассматриваемых параметров. Функциональные зависимости можно считать достоверными, если значение коэффициента корреляции превышает величину 0,7. В нашем случае значение коэффициента корреляции превышает величину 0,9, что указывает на превосходную функциональную зависимость.

На рис. 1 приведена зависимость логарифма константы гидролиза катионов [1, с. 128] от энтальпии гидратации катиона [1, с. 123]. Эта зависимость описывается прямой линией с достаточно высоким значением коэффициента корреляции 0,94.

Надо сказать, что для однотипных элементов, например s-элементов I группы (Li, Na, K, Rb, Cs) и II группы (Mg, Ca, Sr, Ba) связь константы гидролиза с энтальпией и энтропией гидратации становится еще более тесной. В этих случаях коэффициент корреляции принимает значение 0,974 и 0,940 соответственно.

Рис. 1. Зависимость логарифма константы гидролиза катионов от энтальпии гидратации катиона. Катионы: 1 — Na+, 2 — Li+, 3 — Ba2+, 4 — Sr2+, 5 — Ca2+, 6 — Mg2+, 7 — Ag+, 8 — Cd2+, 9 — Mn2+, 10 — Zn2+, 11 — Fe2+, 12 — Al3+, 13 — Cr3+, 14 — Ga3+, 15 — Fe3+

 

Энтальпия гидратации, в свою очередь, тесно связана с такими параметрами как кажущейся обратный радиус катиона r-1 [2, с. 75] (рис. 2) и электроотрицательность элемента χ [2, с. 79] (табл. 3).

Рис. 2. Зависимость энтальпии гидратации ΔНгидр катионов s-элементов I группы от величины обратного радиуса катиона r-1. Коэффициент корреляции — 1

 

Таблица 3

Зависимость энтальпии гидратации катиона ΔНгидр от электроотрицательности элемента х

Функциональная зависимость

Коэффициент корреляции

Элементы

ΔНгидр = -152,64+235,31χ

1

Na, K, Rb, Cs

ΔНгидр = -233,44+329,57χ

0,82

Li, Na, K, Rb, Cs

 

Литература:

 

  1.              М. Сиенко, Р. Плейн, Р. Хестер. Структурная неорганическая химия. М.: Мир, 1968.– 344 с.
Основные термины (генерируются автоматически): коэффициент корреляции, энтропия гидратации, химическое равновесие, связь константы гидролиза, функциональная зависимость, обратный радиус катиона, значение коэффициента корреляции, зависимость логарифма константы гидролиза катионов, гидролиз солей, гидратация ионов.

Ключевые слова

гидролиз, гидратация ионов, константы ионизации кислоты и основания, функциональ-ные зависимости

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос