Гідроліз за аніоном слабкої кислоти

Приклад 1. Гідроліз ацетату натрію, СН3 СООNa. Дана сіль утворена аніоном слабкої кислоти СН3 СООН і катіоном сильної основи NaOH. У розчині цієї солі встановлюється гидролитическое рівновагу за участю іона СН3 СОО -:

Яке мимоволі сильно зміщене вліво, в сторону утворення молекул води - електроліту, значно слабшого, ніж оцтова кислота

Приклад 2. Гідроліз карбонату натрію Na2 CO3. Карбонат натрію є сіллю сильної основи NaOH і слабкою багатоосновної вугільної кислоти Н2 СО3. У розчині цієї солі йде гідроліз за участю її аніонів. Відповідно до ступінчастим характером дисоціації кислоти взаємодія іонів СО3 2- з молекулами води також буде ступінчастою двохстадійною процесом:

НСО3 - + Н2 Про ↔ Н2 СО3 + ОН - (2-я стадія, сильно зміщена в бік утворення води). У звичайних умовах гідроліз середньої солі протікає практично тільки по 1-ій стадії.

Обидва приклади показують, що при гідролізі аніонів утворюються іони ОН -. тому розчини таких солей мають лужне середовище.

Гідроліз по катіону слабкої основи.

Приклад 3. Гідроліз хлориду аммоніяNH4 Cl. Сіль утворена катіоном NH4 + слабкої основи NH3 * H2 O і аніоном сильної кислоти HCl. В реакції гідролізу беруть участь тільки катіони солі (NH4 +):

В результаті усталеного рівноваги, мимовільно зміщеного вліво, розчин солі містить деяку кількість іонів Н + і тому має слабокислу середу.

Приклад 4. Гідроліз хлориду міді (II) CuCl2.

Так як гідроксид міді (II) є слабким многокіслотним підставою, то взаємодія іонів Cu 2+ c водою йде ступінчасто:

Cu 2+ + НОН ↔ (CuОН) + + Н + (1-й ступінь)

(CuОН) + + НОН ↔ Cu (ОН) 2 + Н + (2-й ступінь)

При розчиненні середньої солі у воді гідроліз протікає по 1-ій ступені, тобто призводить до утворення катіонів основних солей. Рівняння гідролізу CuCl2 в молекулярно-іонної формі має вигляд:

Cu 2+ + НОН ↔ (CuОН) + + Н +

При гідролізі даного типу солей в результаті встановлюються рівноваг в розчинах присутня деяка кількість катіонів Н +. що обумовлює кисле середовище цих розчинів.

Гідроліз солей, утворених катіоном слабкої основи і аніоном слабкої кислоти.

Приклад 5. Солі, утворені катіонами слабких основ і аніонами слабких кислот (СН3 СООNH4. Cu (NO2) 2), гідролізуються одночасно і по катіону, і по аніону. У розчині ацетату амонію встановлюються рівноваги:

СН3 СОО - + НОН ↔ СН 3 СООН + ОН -

Середовище в розчинах солей цього типу близька до нейтральної і залежить від порівняльної здатності до дисоціації продуктів гідролізу. Так, в розчині СН3 СООNH4 вона нейтральна, тому що оцтова кислота і гідроксид амонію є слабкими електролітами в однаковій мірі.

Приклад 6. У розчині нітриту міді (II) встановлюються рівноваги:

Cu 2+ + НОН ↔ (CuОН) + + Н +

Так як НNО2 є менш слабким електролітом, ніж Cu (ОН) 2. то переважає гідроліз; катіонів і середовище в розчині слабокислая.

Повний гідроліз солей у водних розчинах.

Деякі солі, гидролизующиеся по катіону і по аніону, наприклад, сульфіди або карбонати алюмінію (Al2 S3. Al2 (CO3) 3), хрому (Cr2 S3. Cr2 (CO3) 3) або заліза (III) (Fe2 S3. Fe2 (CO3 ) 3) гідролізуються повністю і незворотно. Так як при взаємодії їх іонів з водою утворюються малорозчинні підстави і нестійкі або летючі кислоти, що сприяє протіканню реакції гідролізу до кінця:

Такі солі взагалі не існують у водних розчинах і не можуть бути отримані за іонообмінним реакцій у водних розчинах, тому що замість них утворюються продукти їх повного гідролізу.

Тести і завдання для самопідготовки

1. Які із зазначених частинок є у водних розчинах

а) тільки кислотою, б) тільки підставою, в) амфолітом?

2. У яких з реакцій, рівняння яких наведені нижче, молекули води є: а) кислотою, б) підставою?

4. Виберіть формули речовин, водні розчини яких мають:

а) кислу, б) нейтральну, в) лужне середовище:

5. Виберіть формулу речовини, в розчині якого буде найбільш лужне середовище (температури і молярні концентрації розчинів солей однакові):

6. Виберіть формулу речовини, в розчині якого буде найбільш кисле середовище (температури і молярні концентрації розчинів солей однакові):

7. Вкажіть колір лакмусу в розчинах солей а) Na2 CO3; б) Ba (NO3) 2; в) CuCl2:

8. Розчин роданида калію KCNS має нейтральне середовище. До якого типу кислот - сильних або слабких - відноситься родановодородная кислота НCNS?

9. Виберіть формули речовин, додавання яких до розчину AlCl3 посилить гідроліз цієї солі:

10. Виберіть формули речовин, додавання яких до розчину K2 S зменшить гідроліз цієї солі:

74. До 10 мл 0,1 М розчину HCl додали 6 мл 0,1 М розчину NaOH. Розрахуйте концентрацію іонів Н + в отриманому розчині.

75. До 10 мл 0,1 М розчину HCl додали 0,6 г СН3 СООН. Чи відбулося істотне зміна концентрації іонів Н +?

76. До розчину, що містить 1,38 г К2 СО3. додали 10 мл 1 М розчину HCl. Які речовини і в якій кількості містить новоутворений розчин?

77. Запишіть іонні рівняння реакцій гідролізу: а) AlCl3. ) Na2 CO3. Яке середовище в розчині кожної з солей? Що станеться при зливанні цих розчинів? Складіть молекулярне та іонно-молекулярне рівняння відповідних реакцій.

Глава VIII. Поняття про комплексні сполуки та реакціях комплексоутворення.

У природі існує величезна безліч досить складних за складом сполук, які називаються комплексними.

Комплексні сполуки-стійкі складні хімічні сполуки, в яких обов'язково є зв'язку, що виникли по донорно-акцепторного механізму. До комплексних сполук відносяться:

- гідроксокомплекси металів, оксиди і гідроксиди яких амфотерни: Na2 [Zn (OH) 4], K3 [Al (OH) 6], Na3 [Cr (OH) 6];

Характерною особливістю комплексних сполук є наявність в них комплексообразователя, навколо якого розташовуються (координуються) молекули або аніони, звані лігандами.

Комплексоутворювач - компонент комплексного з'єднання, що надає вакантні атомні орбіталі, будучи акцептором електронних пар лігандів

Як комплексообразователя зазвичай виступають катіон водню Н + або катіони p і d - металів, тому що останні мають багато вакантних (вільних) атомних орбіталей на валентних рівнях і досить великий заряд ядра, за рахунок якого вони здатні притягувати електронні пари лігандів. Число вакантних атомних орбіталей, що надаються комплексоутворювачем, визначає його координаційне число (КЧ).

Оскільки у катіона водню (Н + # 9633;) одна вакантна орбіталь, то його координаційне число дорівнює 1. Значення координаційних чисел катіонів Pи d - металів залежать від багатьох чинників, але вони зазвичай рівні подвоєному заряду катіона комплексообразователя. Найбільш характерними координаційними числами є 2, 4 і 6. Оскільки значення КЧ комплексообразователя дорівнює числу його ковалентних зв'язків з лігандами, що виникли по донорно-акцепторного механізму, то воно одночасно характеризує валентність комплексообразователя в комплексних з'єднаннях:

# 9633; Ag + # 9633; # 9633; Cu 2+ # 9633; # 9633; Al 3+ # 9633;

Заряд (Ag +) = +1 Заряд (Cu 2+) = +2 Заряд (Al 3+) = +3

КЧ (Ag +) = 2 КЧ (Cu 2+) = 4 КЧ (Al 3+) = 6

Валентність (Ag ​​+) = II валентність (Cu 2+) = IV валентність (Al 3+) = VI

Таким чином, характеристиками комплексообразователя в комплексних з'єднаннях є його заряд, а також координаційне число, або валентність.

В іоні амонію [NH4 +] роль комплексоутворювача грає катіон Н +. а лігандом є молекула аміаку.

Ліганди -молекули або аніони, які є донорами електронних пар і безпосередньо пов'язані з комплексоутворювачем ковалентним зв'язком, що утворилася донорно - акцепторного механізму.

Лігандами зазвичай є аніони або молекули, що містять вільні електронні пари. Наприклад: ВІН -. CN -. CNS - і інші, а також молекули: NH3. H2 O: .ліганди координуються навколо комплексоутворювача, утворюючи внутрішню сферу комплексної сполуки.

Внутрішня сферакомплексного з'єднання - це сукупність комплексообразователя і ковалентно пов'язаних з ним лігандів.

У хімічних формулах комплексних сполук внутрішню сферу виділяють квадратними дужками. Наприклад, в поєднанні Na2 [Zn (OH) 4] внутрішня сфера включає в себе комплексообразователь (Zn 2+) і чотири лиганда (іони ОН -).

Внутрішня сфера найчастіше має електричний заряд (z), який є алгебраїчною сумою зарядів комплексоутворювача і всіх лігандів. Внутрішня сфера може бути:

а) заряджена позитивно, тобто є катіоном:

б) заряджена негативно, тобто є аніоном:

Заряд внутрішньої сфери, тобто комплексного катіона або аніона, компенсується іонами протилежного знака, умовно званими зовнішньої сферою комплексної сполуки.

Зовнішня сферакомплексного з'єднання - це катіони чи аніони, що нейтралізують заряд комплексного іона, пов'язані з ним іонним зв'язком.

Якщо внутрішня сфера комплексу має позитивний заряд, наприклад [Cu (NH3) 4] 2+. то у зовнішній сфері з'єднання повинні бути аніони - Cl -. SO4 2-. NO3 -. Відповідно до принципу електронейтральності з'єднання в цілому хімічні формули аміачних комплексів міді (II) матимуть такий вигляд: [Cu (NH3) 4] Cl, [Cu (NH3) 4] SO4. [Cu (NH3) 4] (NO3) 2. Якщо внутрішня сфера має негативний заряд, наприклад, [Cu (СN) 4] 2-. [Al (OH) 6] 3. то зовнішню сферу становитимуть катіони - К +. Na + і т.п. хімічні формули відповідних з'єднань матимуть вигляд: К2 [Cu (СN) 4], Na3 [Al (OH) 6].

Комплексні сполуки із зарядженою внутрішньої сферою поводяться як сильні електроліти, тобто практично повністю дисоціюють на іони зовнішньої сфери і комплексний іон:

Внутрішня сфера комплексного з'єднання поводиться подібно дуже слабкому електроліту, тому що зв'язок комплексообразователя з лігандами ковалентная. Тому в розчинах комплексних сполук стійка внутрішня сфера практично не дисоціює, що дозволяє використовувати процес комплексоутворення для міцного зв'язування іонів або молекул у вигляді комплексних сполук.

Приклад 1. Визначте ступінь окислення атома свинцю в комплексному поєднанні Na2 [Pb (OH) 6].

Рішення. Визначимо спочатку заряд внутрішньої сфери комплексної сполуки (z), знаючи, що зовнішня сфера містить 2 однозарядних катіона Na +:

2 * (+ 1) + z = 0, z = - 2. З огляду на, що кожен з лігандів має зоря -1, обчислимо ступінь окислення атома свинцю х: х + 6 * (- 1) = -2, х = +4

Приклад 2. Запишіть формулу комплексу, в якому комплексоутворювачем є Fe 2+ з координаційним числом 6, а ліганди - іони CN -.

Рішення. Запишемо формулу внутрішньої сфери комплексу і обчислимо її заряд z: [Fe (CN) 6] z. де z = +2 + 6 * (- 1) = -4. Так як внутрішня сфера має негативний заряд і є аніоном, то у зовнішній сфері повинні бути катіони, наприклад Na +. До +. відповідні комплекси будуть мати формули: Na4 [Fe (CN) 6], K4 [Fe (CN) 6].

Комплексні сполуки можна отримати при дії надлишку реактиву, що містить ліганд, на речовину, що містить іони (атоми) комплексообразователя. Так, Na2 [Zn (OH) 4] утворюється при дії надлишку розчину NaОН на:

ZnO + 2Na + + 2OH - + H2 O = 2Na + + [Zn (OH) 4] 2-