blank

Задание 23. Химия ЕГЭ. Гидролиз.

Надеемся вам удалось решить простую задачу из предыдущей темы по электролизу, и мы можем рассматривать 23 задание из егэ по химии. Задача проверяет уровень знаний испытуемых гидролиза и все что с этим связано. В заданиях егэ по химии последних лет гидролиз представлен по факту только одной задачей, но очень часто учащиеся умудряются решить ее неправильно. Чтобы разобраться в процессе и верно решить 23 задание егэ химии который заключен в правильном понимании свойств веществ и взаимодействии атомов в первую очередь.  

В общем случае гидролизом называется разложение определенного вещества под действием воды (более общим явление-разложение какого-либо вещества под действием растворителя именуемое сольволизом).  Тема гидролиза обширна, в этой статье мы коснемся только основных ее понятий и общего механизма. А более подробно рассмотрим в отдельной статье (она будет актуальна для тех, кто не только хочет успешно сдать егэ по химии, но и в университете легко грызть гранит аналитической химии). 

Так вот рассмотрим частный случай гидролиза-гидролиз солей (именно он представлен в 23 задаче егэ). Гидролиз соли представляет собой реакцию, обратную реакции нейтрализации. Так, если гидролизуется соль, состоящая из катиона А и аниона В (для простоты примем их однозарядными), то имеет место обратимая реакция: АВ+НОН=АОН+НВ.

В водных растворах нормальные соли полностью ионизированы, а значит можно отдельно рассматривать гидролиз соответствующих ионов.  Между ионом и окружающими его молекулами воды есть ион-дипольное взаимодействие, которое увеличивает поляризацию водной молекулы. И если взаимодействие между ионом и молекулами воды сильное, то может произойти лабилизация.

Существует определенная зависимость между ионизационным потенциалом атома, соответствующего данному положительному ион и склонностью этого иона к гидролизу. Напомним, а может для кого-то впервые скажем, что ионизационный потенциал — это описание процесса отрыва электрона от нейтрального атома с образованием положительного иона. Но также это и характеристика процесса и способности положительным ионом притягивать отрицательный заряд (электрон), с образованием нейтрального атома. Это свидетельствует о том, что ионизационный потенциал своего рода мера электростатического взаимодействия иона с электронными оболочками молекул воды, а значит, и способности ионов  деформировать молекулу воды. Для процесса взаимодействия иона металла с молекулой воды, с образованием гидроксида и протона водорода, равновесие смещается вправо в тем большей степени, чем сильнее металлический ион притягивает отрицательный заряд, Ионизационный потенциал при этом пропорционально увеличивается с каждым последующим отрываемым электроном. А значит и способность к поляризации молекул воды увеличивается с ростом заряда иона.

Чем сильнее ион металла, притягивает отрицательный заряд, тем менее подвергается ионизации соответствующий гидроксид этого металла. А значит, чем слабее основание, тем в большей степени подвергается гидролизу соответствующий положительный ион. Аналогично рассуждая можно прийти к выводу, что для отрицательного иона эталонной мерой степени гидролиза служит сила соответствующей кислоты. Таким образом изучая соли с точки зрения соединений, образованных катионами и анионами, можно предположить, что гидролиз будет активно протекать для солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием либо слабой кислотой или слабым основанием. И наоборот, соединения, образованные сильной кислотой и сильным основанием гидролизу не подвержены.

К примеру, уже известная нам поваренная соль в водном растворе гидролизу практически не подвергается (сильное основание и сильная кислота).

Для понимания насколько сильно гидролизована та или иная соль при определенных условиях используют понятие степени гидролиза –это отношение количества соли, подвергшейся гидролизу, к общему числу соли в растворе.

Равновесие гидролиза соли AB будет смещено вправо тем сильнее, чем слабее электролиты (вспомните, что такое электролиты из предыдущего поста).

Мы более подробно рассмотрим, что такое константа гидролиза и каким образом ее определить в отдельной статье с целью понимания «химизма» процесса, а пока что рекомендуем запомнить основные постулаты:

  1. Гидролиз солей, соответствующих сильному основанию и слабой кислоте определяется малой диссоциацией кислоты, а значит в растворе после гидролиза соли образуется избыток гидроксид-ионов, и раствор приобретает щелочную реакцию (рН больше 7).
  2. Гидролиз солей, соответствующих слабому основанию и сильной кислоте. 

Учитывая, что мы имеем слабое основание в основе- то есть оно мало диссоциировано, то после гидролиза солей, соответствующих слабому основанию и сильной кислоте, образуется избыток ионов водорода и раствор получает кислую реакцию (pH меньше 7)

  • Гидролиз солей, соответствующих слабому основанию и слабой кислоте. После такого гидролиза получаем два слабых электролита, а вот реакция среды зависит от соотношения силы этих электролитов

К примеру ацетат аммония имеет реакцию близкую к нейтральной, это объясняется тем, что константа диссоциации слабых электролитов, полученных в результате гидролиза этой соли имеют одинаковые значения. 

Но если мы имеем основание, представляющего собой более слабый электролит, чем кислота, то раствор будет слабокислым, и напротив, кислота в виде слабого электролита по сравнению с основанием дает слабощелочную реакцию после гидролиза (к примеру цианид аммония).

Отдельный интерес представляют собой многозарядные катионы и анионы солей, подвергающихся гидролизу. Процесс протекает ступенчато с промежуточным образованием основных и кислых солей.  К примеру, при гидролизе Алюминия промежуточными продуктами гидролиза будут основные соли этих металлов, а вот при гидролизе солей образованных многоосновными кислотами (например фосфорной) образуются кислые соли на промежуточных этапах.

Важно! При комнатной температуре на практике осуществляется только первач ступень гидролиза. Это объясняется высоким содержанием H и OH— которые подавляют дальнейшие стадии гидролиза. 

Исключением могут быть только соли очень слабого основания и очень слабой кислоты. В этом случае гидролиз протекает до конца. (классический пример-сульфид алюминия).

Нужно запомнить, что степень гидролиза в общем случае тем выше, чем более слабыми электролитами являются кислота и основание, из которых образована конкретно взятая соль и чем выше температура раствора.

А вот в случае сильной кислоты и слабого основания или слабой кислоты и сильного основания степень гидролиза будет тем выше чем ниже концентрация сильной кислоты или сильного основания в растворе.

Дальше мы познакомим  вас и с константой диссоциации, научим вычислять степень гидролиза и анализировать любой химический процесс. А пока что можете ответить на вопрос:  как проходит гидролиз для хлорида рубидия в водном растворе? По катиону, аниону, по катиону и аниону, а может вообще не идет? Постарайтесь дать подробный ответ.