Kievuz

Гидролиз

Содержание

Что такое гидролиз солей: какой процесс так называется в химии и каково его значение

Гидролиз

Вода — самый распространенный на земле растворитель. Особенно хорошо в ней растворяются вещества ионного строения, такие как соли. При попадании в воду растворимые соли диссоциируют — разделяются на ионы. Но некоторые вещества не просто растворяются, а разлагаются водой. При этом возникают новые вещества. Такой процесс называется гидролизом. Что такое гидролиз?

Определение

Реакция между растворителем и растворяемым веществом, при которой они оба разделяются на составные части, а продуктами становятся новые вещества, называется сольволизом. Гидролиз в химии — это частный случай такой реакции, где в роли растворителя выступает вода.

Различают разложение:

  • по аниону;
  • по катиону;
  • по аниону и катиону;
  • щелочное;
  • кислотное;
  • ферментативное.

Википедия приводит такое определение гидролиза. Это взаимодействие с водой, в ходе которого вещество разлагается на составные части, и получаются новые соединения. Такие реакции значительно отличаются у органических и неорганических веществ, солей, протеинов, липидов и прочих.

В общем виде уравнение выглядит так:

MA+H2O⇄HA+MOH,

где MA — соль, HA — кислота, MOH — основание.

Что такое гидролиз солей? Это реакция обмена ионами между Н2О и растворимой солью. Если результат такого взаимодействия — соединения, которые плохо диссоциируют, то продуктами такого превращения будут слабые электролиты. Гидролиз как реакция — процесс, противоположный нейтрализации. В отличие от нее он эндотермический. Он может идти обратимо и необратимо.

Какой процесс называется необратимым гидролизом? Реакция гидролиза необратима, если продукт реакции выводится из раствора, то есть осаждается или улетучивается в виде газа, а также если получается и газ, и осадок.

! Как отличить металлы и неметаллы в таблице элементов Менделеева

Виды

То, как пойдет процесс, зависит от свойств основания и кислоты, образовавших конкретное соединение.

Обратите внимание! Соль сильной кислоты и сильного основания не гидролизуется, раствор будет с нейтральным pH.

Виды гидролиза:

  1. По катиону и аниону. Соединение слабого основания и слабой кислоты, органическое или неорганическое, разлагается и по положительному, и по отрицательному иону. Получившийся раствор может иметь слабощелочную, слабокислую или нейтральную среду.
  2. По катиону. Разложение неорганических солей слабого основания и сильной кислоты проходит по катиону. Он соединяется с гидроксильным ионом ОН. Оставшиеся положительно заряженные частицы Н делают раствор кислотным. Так гидролизуется, например, сернокислая медь CuSO4.
  3. По аниону. Способность гидролизоваться по отрицательному иону свойственна солям сильных оснований и слабых кислот. Отрицательный ион кислотного остатка объединяется с частицей Н+ из Н2О, остается избыточное количество гидроксид-ионов. Поэтому pH в полученном растворе станет щелочным. Пример — KNO2. Если он прореагирует с Н2О, получится гидроксид калия KOH и азотистая кислота HNO2.
  4. Щелочной. Этот тип процесса характерен для органических соединений. Они гидролизуются в присутствии щелочи. Например, в присутствии NaOH гидролизуется C5H11Cl.
  5. Кислотный. Процесс в присутствии сильных неорганических кислот (серной, соляной) характерен только для органических соединений, таких как сложные эфиры.
  6. Ферментативный. Ферменты (энзимы) выступают катализаторами для расщепления биополимеров: белков, жиров, липоидов, крахмалов, гликогена и других. Именно такие процессы проходят в пищеварительном тракте.
  7. Ступенчатый гидролиз. Разложение в несколько стадий происходит, когда с H2O реагирует соль многоосновной кислоты или многокислотного основания. Сначала проходит разложение исходное соединение, возникает новая соль, она затем также гидролизуется. Таких ступеней может быть несколько. Na2CO3 — результат взаимодействия сильного основания и слабой кислоты. На первой стадии она разлагается по аниону, и получается NaHCO3. Далее идет ее сольволиз в водном растворе, получается слабая кислота H2CO3.

Формула

Как делать эту реакцию? Для этого соль нужно поместить в воду, но они могут и не начать реагировать друг с другом. Реакция пойдет при наличии ионов слабого основания или слабой кислоты.

Как записать уравнение реакции? Формула записывается по следующему алгоритму.

  1. Сначала пишут уравнение диссоциации. Это нужно, чтобы увидеть, из каких ионов состоит соединение, и определить тип процесса.
  2. Далее пишут полное ионное уравнение. В нем указывают заряд частиц.
  3. Далее отбрасывают одинаковые ионы справа и слева, получая сокращенное ионное уравнение. При этом можно узнать среду раствора. Если остался ион Н+, она кислая, если ОН- — щелочная.
  4. Затем записывают молекулярное уравнение. В нем «собирают» из заряженных частиц нейтральные. Чтобы уравнять число частиц справа и слева, подставляют нужные коэффициенты. Вместо знака «равно” везде пишут стрелки вправо и влево. Это значит, что процесс может идти и в одну, и в другую сторону.

Пример — уксуснокислый калий CH3COOK.

Уравнение диссоциации: CH3COOK⇄ CH3COO- + K+

Это соединение состоит из положительного иона сильной щелочи КОН и отрицательного — слабой СН3СООН. Реакция гидролиза идет по аниону.

Полное ионное уравнение:

CH3COO- + К+ +НОН ⇄CH3COOН + К+ +ОН-

Остался гидроксид-ион, значит pH щелочной.

Отбрасываем катионы калия с обеих сторон:

CH3COO- +НОН⇄СН3СООН +ОН-

Молекулярное уравнение:

CH3COOK+H2O ⇄ CH3COOН+KOH.

Степень гидролиза

Важно! Степень гидролиза — это его количественная характеристика. Это отношение количества гидролизовавшегося соединения к его общему количеству в процентах. Ее обозначают греческой буквой альфа или h_гидр.

От чего зависит эта величина?

  • Чем более слабая кислота или основание, при взаимодействии которых получилась соль, тем больше h_гидр.
  • Температура раствора. Чем он холоднее, тем меньше вещество способно гидролизоваться.
  • Концентрация раствора. Если сильнее развести раствор водой, степень повышается — по принципу Ле-Шателье, идет сдвиг равновесия к продуктам.
  • Наличие катализаторов. Это особенно характерно для органики.

! Уроки химии: что это такое галогены

У соединения сильной кислоты и основания степень нулевая (разложения не происходит), а у слабых эта величина велика (почти вся соль гидролизуется).

Еще одна характеристика такого процесса разложения— константа гидролиза К_g. Это константа равновесия для гидролиза. Она показывает, насколько вещество склонно гидролизоваться.

Константу можно выразить через степень:

К_g = h_гидр2*С/(1-h_гидр)

Обычно h_гидр — очень маленькое число, поэтому соотношение можно упростить: К_g = h_гидр2*С. Это соотношение справедливо для неорганических солей.

Практическое применение и значение

Реакции разложения водой распространены в природе, а человек нашел им применение в быту и в производстве:

  • Они применяются для очищения воды от железа способом аэрации. Сквозь воду пропускают кислород, который окисляет растворенный в ней Fe(HCO3)2 до соли железа (III). Такая соль гидролизуется практически полностью. При этом выпадают в осадок нерастворимые кристаллы Fe(OH)3.
  • Применяют этот процесс для удаления и других примесей из воды. Для этого добавляют соли алюминия. Если присутствуют гидрокарбонат-ионы, происходит их полное разложение, получается полигидрат оксида железа, который коагулирует и осаждается, собирая на себя примеси.
  • Ферментативное разложение органических веществ происходит при пищеварении. Расщепление водой в присутствии ферментов используют также для производства пищевых продуктов, лечебного питания, лекарств. Например, белковые гидролизаты применяют для парентерального (внутривенного) питания больных.
  • Разложение водой органических веществ имеет значение в химии, а именно в химической промышленности. Из крахмала получается глюкоза и патока, а при разложении водой целлюлозы — этанол. Разлагая водой торф, получают кормовые дрожжи, воск, удобрения.
  • На этом процессе основана работа моющих средств. Мыло, например, распадается на ионы Na и углеводородный остаток. В жесткой воде сложно получить хорошую мыльную пену. В такой воде, где много ионов кальция и магния, они вступают во взаимодействие с углеводородным остатком, образуя плохо растворимые соединения.
  • С помощью такой реакции можно обнаружить присутствие ионов висмута, сурьмы, бериллия.

! Что такое ковалентная связь – полярная и неполярная

Заключение

Гидролиз — это разложение веществ водой с образованием новых соединений. Реакции такого типа многообразны и сильно отличаются для разных классов веществ. Многие из них используются в быту и промышленности. Разложение водой органических веществ происходит при пищеварении. Основные характеристики этого процесса — это его степень и константа.

Источник: https://znaniya.guru/himiya/gidroliz-solej.html

Гидролиз солей

Гидролиз

В общем случае, гидролиз солей – это процесс обменного разложения воды и растворенной в ней соли – электролита, приводящий к образованию малодиссоциирующего вещества.
Гидролиз является частным случаем сольволиза – обменного разложения растворенного вещества и растворителя.

Характеризовать гидролиз количественно позволяют такие величины, как Степень гидролиза и константа гидролиза.

Константа гидролиза

Представим в общем виде процесс гидролиза соли, в котором в роли соли выступает – МА, а НА и МОН — соответственно, кислота и основание, которые образуют данную соль:

MA + H2O ↔ HA + MOH

Применив закон действующих масс, запишем константу, соответствующую этому равновесию:

K = [HA]·[MOH]/[MA]·[H2O]

Известно, что концентрация воды в разбавленных растворах, имеет практически постоянное значение, поэтому ее можно включить в константу

K·[H2O]= Kг,

тогда для константы гидролиза соли Kг будет иметь такой вид:

Kг = [HA]·[MOH]/[MA]

По величине константы гидролиза можно судить о полноте гидролиза: чем больше ее значение, тем в большей мере протекает гидролиз.

Константа и степень гидролиза связаны соотношением:

Kг = С·h2/(1- h), моль/л

Где С – концентрация соли в растворе,  h- степень гидролиза

Это выражение можно упростить, т.к. обычно h˂˂1, тогда

Kг = С·h2

Зная, константу гидролиза, можно определить pH среды:

Kг = [HA]·[MOH]/[MA]

Концентрация образовавшейся кислоты равна концентрации гидроксид ионов, тогда

Kг = [OH—]2/[MA]

Используя это выражение можно вычислить pH раствора

[OH—] = (Kг·[MA])1/2 моль/л

[H+] = 10-14/[OH—] моль/л

pH = -lg[H+]

Гидролиз солей можно представить, как поляризационное взаимодействие ионов и их гидратной оболочки. Гидролиз протекает тем полнее, сильнее поляризующее действие ионов. Возможны 4 случая протекания гидролиза:

  1. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой не подвергаются гидролизу. В этом случае, гидролиз практически не происходит, т.к. катионы и анионы, образующиеся в растворе при диссоциации соли, слабо поляризуют гидратную оболочку. pH среды не изменяется (рН ≈ 7):

NaCl ↔ Na+ + Cl—

Na+ + HOH ↔ реакция практически не протекает

Cl— + HOH ↔ реакция практически не протекает

  1. Такое соединение, при ионизации, образует катионы, способные к поляризации гидратной оболочки и анионы, которые их поляризуют слабо. Тогда гидролиз проходит по катиону, при этом среда носит кислый характер, т.е. рН ˂ 7:

NH4Cl ↔ NH4+ + Cl—

NH4+ + HOH ↔ NH4OH + H+

Cl—+ HOH ↔ реакция практически не идет

NH4Cl+ HOH ↔ NH4OH + HCl

Для солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой, константа гидролиза и константа диссоциации основания связаны соотношением:

Kг = KH2O/Kосн

Понятно, что чем меньше сила основания, тем в большей степени протекает гидролиз.

Если соль образованна слабым основанием многовалентного металла и сильной кислотой, то ее гидролиз будет протекать ступенчато:

FeCl2 ↔ Fe2+ + 2Cl—

I ступень Fe2++ HOH ↔ (FeOH)+ + H+FeCl2 + HOH ↔ (FeOH)Cl + HCl
II ступень (FeOH)+ + HOH ↔ Fe(OH)2 + H+(FeOH)Cl + HOH↔ Fe(OH)2 + HCl

Константа гидролиза по первой ступени связана с константой диссоциации основания по второй ступени, а константа гидролиза по второй ступени  — с константой диссоциации основания по первой ступени:

Kг1 = KH2O/Kосн2

Kг2 = KH2O/Kосн1

Поскольку первая константа диссоциации кислоты всегда больше второй, то первая константа гидролиза всегда больше, чем константа вторая гидролиза, так как первая константа диссоциации основания всегда больше второй

Kг1 > Kг2

Отсюда следует, что по первой ступени, гидролиз всегда будет протекать в большей степени, чем по второй. Этому также способствуют ионы, которые образуются при гидролизе по первой ступени, они приводят подавлению гидролиза по второй ступени, смещая равновесие влево.

Сравнивая величины Kг и Kосн можно качественно определить pH среды. Так, если Kг намного больше Kосн, то среда сильнокислая, при Kг намного меньшей Kосн — среда слабокислая, а если Kг и Kосн сопоставимы, то — среднекислая.

  1. Такое соединение в растворе образует слабополяризующие катионы и среднеполяризующие анионы. Гидролиз протекает по аниону, и в его результате создается щелочная среда, pH > 7:

NaCN ↔ Na+ + CN—

CN— + HOH ↔ HCN + OH—

Na+ + HOH ↔ реакция практически не идет

NaCN + HOH ↔ HCN + NaOH

Константа гидролиза и константа диссоциации кислоты связаны зависимостью:

Kг = KH2O/Kк-ты

Т.е. гидролиз соли протекает тем полнее, чем слабее образующая эту соль, кислота.

Возможен гидролиз соли, образованной слабой многоосновной кислотой и сильным основанием. В этом случае гидролиз протекает по ступеням:

Na2SO3 ↔ 2Na+ + SO32-

I ступень SO32- + HOH ↔ HSO3— + OH—Na2SO3 + HOH ↔ NaHSO3 + NaOH
II ступень HSO3— + HOH ↔ H2SO3 + OH—NaHSO3 + HOH ↔ H2SO3 + NaOH

В этом случае, константа гидролиза по первой и второй ступеням определяется соотношениями:

Kг1 = KH2O/Kк-ты2

Kг2 = KH2O/Kк-ты1

Следует помнить, что гидролиз по второй ступени протекает в ничтожно малой степени.

Сравнивая величины Kг и Kк-ты, можно качественно определить pH среды. Так, если Kг намного больше Kк-ты, то среда сильнощелочная, при Kг намного меньшей Kк-ты — среда слабощелочная, а если Kг и Kосн сопоставимы, то — среднещелочная.

  1. Такие соли, при ионизации образуют среднеполяризующие катионы и анионы, поэтому гидролиз возможен как по катиону, так и по аниону.

    При этом относительная сила образовавшихся кислоты и основания, будут влиять на характер среды (слабокислая или слабощелочная, pH ≈ 7).

    Такого типа гидролиз протекает особо полно, обычно с образованием малорастворимого вещества:

Al2S3 + 6HOH ↔ 2Al(OH)3↓+ 3H2S↑

Константу гидролиза можно рассчитать, зная константы диссоциации кислоты и основания с помощью следующего соотношения:

Kг = KH2O/(Kк-ты·Kосн)

Влияние различных факторов на протекание гидролиза

  • Природа соли. Это видно из выражения для константы гидролиза.
  • Концентрация соли и продуктов реакции. В соответствии с принципом Ле-Шателье, равновесие должно смещаться вправо, при этом увеличивается концентрация ионов водорода (или гидроксид-ионов), что приводит к уменьшению степени гидролиза.
  • Температура. Известно, что гидролиз притекает с поглощением теплоты (эндотермическая реакция), поэтому согласно принципу Ле Шателье, при увеличении температуры равновесие сдвигается вправо, что ведет к росту степени гидролиза.

Источник: http://zadachi-po-khimii.ru/obshaya-himiya/gidroliz-solej.html

Гидролиз в химии, его значение и формула, определение и как сделать

Гидролиз

> Химия > Что такое гидролиз: определение и значение, процессы и википедия

Процесс взаимодействия с водой в химии и в жизни интересное и познавательное воздействие, правда, в обыденной жизни мы не придаем значению такого рода действиям. Но все же давайте посмотрим, что же происходит при нем на воздействие разных реагентов, какие возникают реакции, происходят процессы и как меняется его степень.

  • Гидролиз: определение и значение гидролиза?
  • Гидролиз: как сделать и что такое?
  • Гидролиз: формула и Степень: что это?
  • Вывод

Но сначала необходимо дать определения гидролизу, и как оно отражено в химии, для того чтобы понять взаимодействие и связь всех его веществ, используемых при реакциях.

Гидролиз: определение и значение гидролиза?

Само определение дается как это взаимодействие вещества из любого класса солей, жиров, белков и других ионов с водой. Благодаря подобной реакции изменяется среда на кислую или щелочную, но без образования газа или осадка.

: полярная и неполярная ковалентная связь — что это?

Данная реакция имеет большое значение ведь при взаимодействии с водой образуются новые соединения. Их можно анализировать и следить за протекающими реакциями. С другой стороны, реакцию можно рассматривать и как перестройку связей между двумя реагентами.

Сам гидролиз можно объяснить как перестройка связей в белках. Пептидные связи рвутся, добавляется вода и в результате получается соединение, имеющее в составе азот.

Гидролиз: как сделать и что такое?

Для того чтобы провести реакцию необходимо взять соль и произвести взаимодействие с водой. Ведь все реакции, протекающие с водой, называются гидролизом.

Возникает вопрос, гидролизом называется какой процесс? Ответ в научной литературе мы получаем следующий. Это ионный обмен между солями электролитами, растворяющимися в воде, и водой.

В результате получается слабый электролит в разных видах (ионном или молекулярном). А электролиты — это вещества способные пропускать электрический ток.

То есть реакция взаимодействия подразумевает, что через полученные реагенты будут пропускать как раз ток.

Подобная реакция сопровождается различными изменениями. Конечно, подобные реакции можно контролировать с помощью специальной лампы, провода которой опускаются в раствор и она начинает светиться от взаимодействия тока и раствора. И по интенсивности горения можно определить какой раствор находиться перед вами.

Также стоит знать формулы и изменение степеней гидролиза. За счет этих показателей всегда можно отразить все изменения и передать записи другому человеку для ознакомления.

: нуклеотид это что такое? Его строение, масса, длина и последовательность.

Гидролиз: формула и Степень: что это?

А чтобы ответить на вопрос о происходящем процессе стоит помнить, что само взаимодействие с водой может быть обратимым и необратимым. Важно здесь сразу определить как идет реакция, иначе можно сделать ошибки. В научной литературе написано много, а вот в википедии написано следующее:

  1. Реакция соли слабой кислоты и сильного основания (по аниону) — слабощелочная среда, да и к тому же обратимая она:
  2. Взаимодействие соли сильной кислоты и слабого основания (по катиону) — слабокислая среда, обратимая реакция:
  3. Процесс взаимодействия соли слабой кислоты и слабого основания — оба продукта превращаются в газ и осадок:

Еще одним важным показателем является степень гидролиза, так как это количественная его характеристика. Это отношение концентрации соли, которая прошла через гидролиз, к концентрации общего количества растворенной соли. Эта цифровой показатель, реагирующий на любое отклонение от прежнего показателя.

Имеет обозначение α или h гидр, а формула, по которой можно рассчитать степень гидролиза:

α = (c гидр /c общ)·100%, где c гидр — число молей соли в результате гидролиза, c общ — общее число молей растворённой соли.

Не стоит забывать, что слабая кислота или основание при взаимодействии с водой дает высокую степень гидролиза. И наоборот. Все зависит от того какие взяты исходные вещества.

Вывод

Все вышесказанное свидетельствует о важной роли воды на всей планете. Вода является главным источником жизни и только благодаря ей мы можем жить. С водой мы сталкиваемся каждый день, но только для разных целей. Не стоит забывать также что и простая вода имеет заряд.

Помимо, химических реакций все процессы с водой происходят спонтанно, не задаваясь лишними вопросами. А если брать, с точки зрения химии, то можно увидеть много интересного и любопытного в окружающем нас мире. Большинство реакций происходят у нас на глазах. А люди, которые ставят эксперименты в лаборатории наблюдают все взаимодействия воочию.

Стоит знать, как происходит взаимодействие с водой разных реагентов, так как каждый день мы своими глазами видим взаимодействие, но не придаем значения и значимости подобному эксперименту. А тем временем гидролиз в химии хорошо рассматривается и дает возможность человеку изучать подобные явления.

Отзывы и комментарии

Источник: https://obrazovanie.guru/himiya/chto-takoe-gidroliz-opredelenie-i-znachenie-protsessy-i-vikipediya.html

Реакция гидролиза: уравнения, продукт гидролиза

Гидролиз

Химия, как и большинство точных наук, требующих много внимания и твердых знаний, никогда не была любимой дисциплиной школьников. А зря, ведь с ее помощью можно понять множество процессов, происходящих вокруг и внутри человека.

Взять, к примеру, реакцию гидролиза: на первый взгляд кажется, что она имеет значение только для ученых-химиков, но на самом деле без нее ни один организм не мог бы полноценно функционировать.

Давайте узнаем об особенностях данного процесса, а также о его практическом значении для человечества.

Реакция гидролиза: что это такое?

Данным словосочетанием называется специфическая реакция обменного разложения между водой и растворяемым в ней веществом с образованием новых соединений. Гидролиз также можно назвать сольволизом в воде.

Данный химический термин образован от 2 греческих слов: «вода» и «разложение».

Продукты гидролиза

Рассматриваемая реакция может происходить при взаимодействии Н2О как с органическими, так и неорганическими веществами. Ее результат напрямую зависит от того, с чем контактировала вода, а также использовались ли при этом дополнительные вещества-катализаторы, изменялись ли температура и давление.

К примеру, реакция гидролиза соли способствует образованию кислот и щелочей. А если речь идет об органических веществах, получаются другие продукты. Водный сольволиз жиров способствует возникновению глицерина и высших жирных кислот. Если процесс происходит с белками, в результате образовывается различные аминокислоты. Углеводы (полисахариды) разлагаются на моносахариды.

В теле человека, неспособном полноценно усваивать белки и углеводы, реакция гидролиза «упрощает» их до веществ, которые организм в состоянии переварить. Так что сольволиз в воде играет важную роль в нормальном функционировании каждой биологической особи.

Гидролиз солей

Узнав, что такое реакция гидролиза, стоит ознакомиться с ее протеканием в веществах неорганического происхождения, а именно солях.

Особенностями данного процесса является то, что при взаимодействии этих соединений с водой ионы слабого электролита в составе соли отсоединяются от нее и образуют с Н2О новые вещества. Это может быль либо кислота, либо слабое основание, либо и то, и другое. Вследствие всего этого происходит смещение равновесия диссоциации воды.

Обратимый и необратимый гидролиз

В приведенном выше примере в последнем уравнении гидролиза можно заметить вместо одной стрелки две, причем обе направлены в разные стороны.

Что это значит? Данный знак сигнализирует о том, что реакция гидролиза имеет обратимый характер.

На практике это означает, что, взаимодействуя с водой, взятое вещество одновременно не только разлагается на составляющие (которые позволяют возникать новым соединениям), но и образовывается вновь.

Однако не всякий гидролиз имеет обратимый характер, иначе бы он не имел смысла, так как новые вещества были бы нестабильны.

Существует ряд факторов, которые могут способствовать тому, чтобы подобная реакция стала необратимой:

  • Температура. От того, повышается она или понижается, зависит то, в какую сторону смещается равновесие в происходящей реакции. Если она становится выше, происходит смещение к эндотермической реакции. Если же наоборот, температура понижается, преимущество оказывается на стороне экзотермической реакции.
  • Давление. Это еще одна термодинамическая величина, активно влияющая на ионный гидролиз. Если оно повышается, химическое равновесие оказывается смещено в сторону реакции, которую сопровождает уменьшение общего количества газов. Если понижается, наоборот.
  • Высокая или низкая концентрация веществ, участвующих в реакции, а также наличие дополнительных катализаторов.

Виды реакций гидролиза в солевых растворах

  • По аниону (ион с отрицательным зарядом). Сольволиз в воде солей кислот слабых и сильных оснований. Такая реакция из-за свойств взаимодействующих веществ имеет обратимый характер.
  • По катиону (ион с положительным зарядом). Гидролиз соли кислоты сильной и основания слабого. Она также обратима.
  • Реакция соли слабой кислоты и слабого основания. Такой процесс можно считать практически необратимым, поскольку все новообразованные вещества покидают так называемую зону реакции, выпадая в осадок или превращаясь в газ.
  • В случае если и основание, и соль кислоты – сильные, в таком растворе не происходит водный сольволиз.

Гидролиз в веществах органического происхождения

Изучаемый процесс может происходить и в органических химических соединениях.

Практически во всех живых организмах происходит гидролиз как часть энергетического обмена (катаболизма). С его помощью расщепляются белки, жиры и углеводы на легко усвояемые вещества. При этом часто сама вода редко оказывается в состоянии запустить процесс сольволиза, поэтому организмам приходится использовать различные ферменты в качестве катализаторов.

Если же речь идет о химической реакции с органическими веществами, направленной на получение новых веществ в условиях лаборатории или производства, то для ускорения и улучшения его в раствор добавляют сильные кислоты или щелочи.

Гидролиз в триглицеридах (триацилглицеринах)

Этим сложно произносимым термином именуются жирные кислоты, которые большинству из нас известны как жиры.

Они бывают как животного, так и растительного происхождения. Однако всем известно, что вода не способна растворять подобные вещества, как же происходит гидролиз жиров?

Рассматриваемая реакция именуется омылением жиров. Это водный сольволиз триацилглицеринов под влиянием ферментов в щелочной или кислотной среде. В зависимости от нее, выделяется щелочной гидролиз и кислотный.

В первом случае в результате реакции образуются соли высших жирных кислот (более известные всем как мыла). Таким образом, из NaOH получается обычное твердое мыло, а из КОН – жидкое. Так что щелочной гидролиз в триглицеридах – это процесс образования моющих средств. Стоит отметить, что его можно свободно проводить в жирах как растительного, так и животного происхождения.

Рассматриваемая реакция является причиной того, что мыло довольно плохо стирает в жесткой воде и вообще не мылится в соленой. Дело в том, что жесткой называется Н2О, в которой содержится в избытке ионов кальция и магния. А мыло, попав в воду, вновь подвергается гидролизу, распадаясь на ионы натрия и углеводородный остаток.

В результате взаимодействия этих веществ в воде образуются нерастворимые соли, которые и выглядят как белые хлопья. Чтобы этого не произошло, в воду добавляется гидрокарбонат натрия NaHCO3, более известный как пищевая сода. Это вещество увеличивает щелочность раствора и тем самым помогает мылу выполнять свои функции.

Кстати, чтобы избежать подобных неприятностей, в современной промышленности изготавливают синтетические моющие средства из других веществ, например из солей сложных эфиров высших спиртов и серной кислоты.

В их молекулах содержится от двенадцати до четырнадцати углеродных атомов, благодаря чему они не теряют своих свойств в соленой или жесткой воде.

Если среда, в которой происходит реакция, кислая, такой процесс называется кислотным гидролизом триацилглицеринов. В данном случае под действием определенной кислоты вещества эволюционируют до глицерина и карбоновых кислот.

Гидролиз жиров имеет еще один вариант — это гидрогенизация триацилглицеринов. Данный процесс используется в некоторых видах очистки, например при удалении следов ацетилена из этилена или кислородных примесей из различных систем.

Гидролиз углеводов

Рассматриваемые вещества являются одними из наиболее важных составляющих пищи человека и животных. Однако сахароза, лактоза, мальтоза, крахмал и гликоген в чистом виде организм не способен усвоить. Поэтому, так же как и в случае с жирами, эти углеводы расщепляются на усвояемые элементы с помощью реакции гидролиза.

Также водный сольволиз углеродов активно применяется и в промышленности. Из крахмала, вследствие рассматриваемой реакции с Н2О, добывают глюкозу и патоку, которые входят в состав практически всех сладостей.

Еще один полисахарид, который активно используется в промышленности для изготовления многих полезных веществ и продуктов, – это целлюлоза. Из нее добывают технический глицерин, этиленгликоль, дрожжи кормовые, сорбит и хорошо известный всем этиловый спирт.

Гидролиз целлюлозы происходит при длительном воздействии высокой температуры и наличии минеральных кислот. Конечным продуктом этой реакции является, как и в случае с крахмалом, глюкоза.

При этом стоит учитывать, что гидролиз целлюлозы проходит более сложно чем, у крахмала, поскольку этот полисахарид устойчивее к воздействию минеральных кислот. Однако поскольку целлюлоза является главной составляющей клеточных оболочек всех высших растений, сырье, ее содержащее, обходится дешевле, чем для крахмала.

При этом целлюлозную глюкозу более используют для технических нужд, в то время как продукт гидролиза крахмала считается лучше пригодным для питания.

Гидролиз белков

Белки — это основной строительный материал для клеток всех живых организмов. Они состоят из многочисленных аминокислот и являются весьма важным продуктом для нормального функционирования организма. Однако являясь высокомолекулярными соединения, они могут плохо усваиваться. Чтобы упростить данную задачу, происходит их гидролиз.

Как и в случае с другими органическими веществами, данная реакция разрушает белки до низкомолекулярных продуктов, легко усваиваемых организмом.

Источник: https://FB.ru/article/328956/reaktsiya-gidroliza-uravneniya-produkt-gidroliza

Тема №36 «Гидролиз солей» | CHEM-MIND.com

Гидролиз

Согласно теории электролитической диссоциации в водном растворе частицы растворенного вещества взаимодействуют с молекулами воды. Такое взаи­модействие может привести к реакции гидролиза.

Гидролиз — это реакция обменного разложе­ния вещества водой.

Гидролизу подвергаются различные вещества: неорганические — соли, карбиды и гидриды метал­лов, галогениды неметаллов; органические — га­логеналканы, сложные эфиры и жиры, углеводы, белки, полинуклеотиды.

Водные растворы солей имеют разные значения рН и различные типы сред — кислотную (рН < 7), щелоч­ную (рН > 7), нейтральную (рН = 7). Это объясняется тем, что соли в водных растворах могут подвергаться гидролизу.

Сущность гидролиза сводится к обменному хи­мическому взаимодействию катионов или анио­нов соли с молекулами воды. В результате этого взаимодействия образуется малодиссоциирующее соединение (слабый электролит). А в водном рас­творе соли появляется избыток свободных ионов Н+ или ОН— , и раствор соли становится кислотным или щелочным соответственно.

Классификация солей

Любую соль можно представить как продукт взаимодействия основания с кислотой. Например, соль KClO образована сильным основанием KOH и слабой кислотой HClO.

В зависимости от силы основания и кислоты можно выделить четыре типа солей.

Рассмотрим поведение солей различных типов в растворе

1. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой.

Например, соль цианид калия KCN образована сильным основанием KOH и слабой кислотой HCN:

В водном растворе соли происходят два процесса:

1) незначительная обратимая диссоциация моле­кул воды (очень слабого амфотерного электро­лита), которую упрощенно можно записать с помощью уравнения:

2) полная диссоциация соли (сильного электролита):

Образующиеся при этих процессах ионы Н+ и CN— взаимодействуют между собой, связываясь в молекулы слабого электролита — цианистоводо­родной кислоты HCN, тогда как гидроксид — ион ОН— остается в растворе, обусловливая тем самым его щелочную среду. Происходит гидролиз по ани­ону CN—.

Запишем полное ионное уравнение происходя­щего процесса (гидролиза):

Этот процесс обратим, и химическое равновесие смещено влево (в сторону образования исходных веществ), т. к. вода — значительно более слабый электролит, чем цианистоводородная кислота HCN:

Уравнение показывает, что:

1) в растворе есть свободные гидроксид-ионы ОН—, и концентрация их больше, чем в чистой воде, поэтому раствор соли KCN имеет щелочную сре­ду (рН > 7);

2) в реакции с водой участвуют ионы CN—, в таком случае говорят, что идет гидролиз по аниону. Другие примеры анионов слабых кислот, кото­рые участвуют в реакции с водой:

•   муравьиной HCOOH — анион HCOO—;

•   уксусной CH3COOH — анион CH3COO—;

•   азотистой HNO2 — анион NO2—;

•   сероводородной H2S — анион S2-;

•   угольной H2CO3 — анион CO32-;

•   сернистой H2SO3 — анион SO32-.

Рассмотрим гидролиз карбоната натрия Na2CO3:

Происходит гидролиз соли по аниону CO32-. Полное ионное уравнение гидролиза:

Сокращенное ионное уравнение гидролиза:

Продукты гидролиза — кис­лая соль NaHCO3 и гидроксид натрия NaOH.

Среда водного раство­ра карбоната натрия — ще­лочная (рН > 7), потому что в растворе увеличивается концентрация ионов ОН—. Кислая соль NaHCO3 тоже может подвергаться гидро­лизу, который протекает в очень незначительной степени, и им можно пренебречь.

Подведем итог тому, что вы узнали о гидролизе по аниону:

1)    по аниону соли, как правило, гидролизуются обратимо;

2)    химическое равновесие в таких реакциях силь­но смещено влево;

3)    реакция среды в растворах подобных солей ще­лочная (рН > 7);

4)    при гидролизе солей, образованных слабыми многоосновными кислотами, получаются кис­лые соли.

2. Соли, образованные сильной кислотой и сла­бым основанием.

Рассмотрим гидролиз хлорида аммония NH4Cl.

В водном растворе соли происходят два про­цесса:

1) незначительная обратимая диссоциация моле­кул воды (очень слабого амфотерного электро­лита), которую упрощенно можно записать с помощью уравнения:

2) полная диссоциация соли (сильного электро­лита):

Образующиеся при этом ионы OH— и NH4 взаимодействуют между собой с получением NH3 • H2O (слабый электролит), тогда как ионы Н+ остаются в растворе, обусловливая тем самым его кислотную среду.

Полное ионное уравнение гидролиза:

Процесс обратим, химическое равновесие сме­щено в сторону образования исходных веществ, т. к. вода Н2О — значительно более слабый элек­тролит, чем гидрат аммиака NH3 • H2O.

Сокращенное ионное уравнение гидролиза:

Уравнение показывает, что:

1) в растворе есть свободные ионы водорода Н+, и их концентрация больше, чем в чистой воде, поэтому раствор соли имеет кислотную среду (pH < 7);

2)     в реакции с водой участвуют катионы аммония NH+; в таком случае говорят, что идет гидролиз по катиону.

В реакции с водой могут участвовать и много­зарядные катионы: двухзарядные М2+ (например, Ni2+, Cu2+, Zn2+…), кроме катионов щелочноземель­ных металлов, трехзарядные М3+ (например, Fe3+, Al3+, Cr3+…).

Рассмотрим гидролиз нитрата никеля Ni(NO3)2, гидролиз соли по катиону:

Происходит гидролиз соли по катиону Ni2+.

Полное ионное уравнение гидролиза:

Сокращенное ионное уравнение:

Продукты гидролиза — основная соль NiOHNO3 и азотная кислота HNO3.

Среда водного раствора нитрата никеля кислот­ная (рН < 7), потому что в растворе увеличивается концентрация ионов Н+.

Гидролиз соли NiOHNO3 протекает в значитель­но меньшей степени, и им можно пренебречь. Таким образом:

1) по катиону соли, как правило, гидролизуются обратимо;

2) химическое равновесие реакций сильно смеще­но влево;

3) реакция среды в растворах таких солей кислот­ная (рН < 7);

4) при гидролизе солей, образованных слабыми многокислотными основаниями, получаются основные соли.

3. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой.

Такие соли подвергаются гидролизу и по кати­ону, и по аниону.

Катион слабого основания связывает ионы ОН— из молекул воды, образуя слабое основание; ани­он слабой кислоты связывает ионы Н+ из молекул воды, образуя слабую кислоту. Ре­акция растворов этих солей может быть нейтральной, сла­бокислотной или слабощелоч­ной. Это зависит от констант диссоциации двух слабых электролитов — кислоты и основания, которые об­разуются в результате гидролиза.

Например, рассмотрим гидролиз двух солей: ацетата аммония NH4CH3COO и формиата аммония NH4HCCO:

В водных растворах этих солей катионы сла­бого основания NH+ взаимодействуют с гидрок­сид-ионами ОН— (напомним, что вода диссоци­ирует H2O = H+ + OH— ), а анионы слабых кислот CH3COO— и HCOO— взаимодействуют с катионами Н+ с образованием молекул слабых кислот — ук­сусной CH3COOH и муравьиной HCOOH.

Запишем ионные уравнения гидролиза:

В этих случаях гидролиз тоже обратимый, но равновесие смещено в сторону образования про­дуктов гидролиза — двух слабых электролитов.

В первом случае среда раствора нейтральная (рН = 7), т. к. Kд(CH3COOH) = Kд(NH3 • H2O) = 1,8 • 10-5. Во втором случае среда раствора будет сла­бокислотной (pH < 7), т. к. Kд(HCOOH) = 2,1 • 10-4 и Kд(NH3 • H2O) < KдHCOOH), где Kд — константа диссоциации.

Гидролиз большинства солей является обрати­мым процессом. В состоянии химического равно­весия гидролизована лишь часть соли. Однако не­которые соли полностью разлагаются водой, т. е. их гидролиз является необратимым процессом.

Сульфид алюминия Al2S3 в воде подвергается необратимому гидролизу, т. к. появляющиеся при гидролизе по катиону ионы Н+ связываются обра­зующимися при гидролизе по аниону ионами ОН—. Это усиливает гидролиз и приводит к образова­нию нерастворимого гидроксида алюминия и газо­образного сероводорода:

Поэтому сульфид алюминия Al2S3 нельзя полу­чить реакцией обмена между водными растворами двух солей, например, хлорида алюминия AlCl3 и сульфида натрия Na2S.

В результате гидролиза и по катиону, и по аниону:

1) если соли гидролизуются и по катиону, и по аниону обратимо, то химическое равновесие в реакциях гидролиза смещено вправо; реак­ция среды при этом или нейтральная, или сла­бокислотная, или слабощелочная, что зависит от соотношения констант диссоциации образу­ющихся основания и кислоты;

2) соли могут гидролизоваться и по катиону, и по аниону необратимо, если хотя бы один из про­дуктов гидролиза уходит из сферы реакции.

4. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, не подвергаются гидролизу.

Рассмотрим «поведение» в растворе хлорида калия KCl.

Соль в водном растворе диссоциирует на ионы (KCl = K+ + Cl—), но при взаимодействии с водой сла­бый электролит образоваться не может. Среда рас­твора нейтральная (рН = 7), т. к. концентрации ио­нов Н+ и ОН— в растворе равны, как в чистой воде.

Другими примерами подобных солей могут быть галогениды, нитраты, перхлораты, сульфаты, хроматы и дихроматы щелочных металлов, гало­гениды (кроме фторидов), нитраты и перхлораты щелочноземельных металлов.

Следует также отметить, что реакция обратимого гидролиза полностью подчиняется принципу Ле Шателье. Поэтому гидролиз соли можно усилить (и да­же сделать необратимым) следующими способами:

1) добавить воды (уменьшить концентрацию);

2) нагреть раствор, при этом усиливается эндотер­мическая диссоциация воды:

, а значит, увеличивается количество Н+ и ОН—, которые необходимы для осуществления гидро­лиза соли;

3) связать один из продуктов гидролиза в труд­норастворимое соединение или удалить один из продуктов в газовую фазу; например, ги­дролиз цианида аммония NH4CN будет зна­чительно усиливаться за счет разложения ги­драта аммиака с образованием аммиака NH3 и воды Н2О:

Гидролиз можно подавить (значительно умень­шить количество подвергающейся гидролизу со­ли), действуя следующим образом:

1) увеличить концентрацию растворенного веще­ства;

2) охладить раствор (для ослабления гидролиза растворы солей следует хранить концентриро­ванными и при низких температурах);

3) ввести в раствор один из продуктов гидролиза; например, подкислять раствор, если его среда в результате гидролиза кислотная, или подще­лачивать, если щелочная.

Значение гидролиза

Гидролиз солей имеет и практическое, и био­логическое значение.

Еще в древности в качестве моющего средства использовали золу. В золе содержится карбонат калия K2CO3, который в воде гидролизуется по аниону, во­дный раствор приобретает мылкость за счет образу­ющихся при гидролизе ионов ОН—.

В настоящее время в бы­ту мы используем мыло, сти­ральные порошки и другие моющие средства. Основной компонент мыла — это на­триевые и калиевые соли высших жирных кар­боновых кислот: стеараты, пальмитаты, которые гидролизуются.

Гидролиз стеарата натрия C17H35COONa выра­жается следующим ионным уравнением:

т. е. раствор имеет слабощелочную среду.

Соли, создающие необходимую щелочную среду раствора, содержатся в фотографическом прояви­теле. Это карбонат натрия Na2CO3, карбонат калия K2CO3, бура Na2B4O7 и другие соли, гидролизующи­еся по аниону.

Если кислотность почвы недостаточна, у рас­тений появляется болезнь — хлороз. Ее призна­ки — пожелтение или побеление листьев, отстава­ние в росте и развитии. Если рН > 7,5, то в нее почвы вносят удобрение сульфат аммония (NH4)2SO4, которое способствует повышению кислотности благодаря гидролизу по катиону, проходящему в почве:

Неоценима биологическая роль гидролиза не­которых солей, входящих в состав нашего орга­низма.

Например, в состав крови входят соли гидро­карбонат и гидрофосфат натрия. Их роль заклю­чается в поддержании определенной реакции среды.

Это происходит за счет смещения равновесия процессов гидролиза:

Если в крови избыток ионов Н+, они связыва­ются с гидроксид-ионами ОН—, и равновесие сме­щается вправо. При избытке гидроксид-ионов ОН— равновесие смещается влево. Благодаря этому кислотность крови здорового человека колеблется незначительно.

Или например: в составе слюны человека есть ионы HPO4—. Благодаря им в полости рта поддер­живается определенная среда (рН = 7-7,5).

Шпаргалка

Справочный материал для прохождения тестирования:

Таблица Менделеева Таблица растворимости

Источник: https://www.chem-mind.com/2017/04/26/%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0-%E2%84%9636-%D0%B3%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%B7-%D1%81%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B9/

ovdmitjb

Add comment