Υδρόλυση Αλάτων και pH των Διαλυμάτων τους

Εισαγωγή:

Μερικά άλατα όταν διαλυθούν στο νερό θα εμφανιστούν κάποια χρώματα, για παράδειγμα, K2CO3, NH4Cl, NaHCO3, Na3PO4, Na2HPO4, NaH2PO4 αυτά τα άλατα φαίνονται λευκό χρώμα, αλλά εμφανίζονται σε διαφορετικά χρώματα όταν διαλυθούν σε λιωμένο νερό. Αυτό οφείλεται στην υδρόλυση του αλατιού.

Αλάτι: Μια ένωση που λαμβάνεται από αντίδραση μεταξύ οξέος και βάσης. Το άλας παίρνει κατιόν από τη βάση και ανιόν από οξύ. Η διαδικασία κατά την οποία σχηματίζονται τα άλατα είναι γνωστή ως Εξουδετέρωση.

Οξύ + Βάση → Αλάτι + Νερό

pH: Το δυναμικό του ιόντος υδρονίου που μετρά την όξινη ή βασική φύση της ουσίας, είναι γνωστό ως pH. Το pH κυμαίνεται συνήθως από 0 έως 14. Εάν η τιμή pH είναι 7 υποδηλώνει ουδέτερο διάλυμα, κάτω από 7 υποδηλώνει όξινο διάλυμα και πάνω από 7 υποδηλώνει βασικό διάλυμα.

Σταθερά ισορροπίας (k): Η αναλογία του προϊόντος της συγκέντρωσης των προϊόντων προς το προϊόν της συγκέντρωσης των αντιδρώντων σε μια αντίδραση.

Υδρόλυση αλατιού: Η διαδικασία αντίδρασης του άλατος με το νερό για την παραγωγή όξινου, βασικού ή ουδέτερου διαλύματος ονομάζεται υδρόλυση.

Υπάρχουν τρεις τύποι υδρόλυσης αλάτων:Πλήρης υδρόλυση, Χωρίς υδρόλυση, Περιορισμένη υδρόλυση.

Πλήρης υδρόλυση: Η πλήρης υδρόλυση αποτελείται από δύο τύπους. Είναι πλήρης υδρόλυση όξινου άλατος και πλήρης υδρόλυση βασικού άλατος.

Πλήρης υδρόλυση με όξινο αλάτι: Εάν το ανιόν είναι πιο όξινο από τη συζυγή τους βάση και το νερό είναι πιο βασικό από τη συζυγή τους βάση, τότε το διάλυμα είναι όξινο. Εδώ το H+ απελευθερώνεται άρα είναι όξινο διάλυμα.

Βασική υδρόλυση αλατιού: Εάν το κατιόν είναι πιο βασικό από το συζευγμένο τους οξύ και το νερό είναι πιο όξινο από τη συζυγή τους βάση, τότε το διάλυμα είναι όξινο. Εδώ το OH– απελευθερώνεται, επομένως είναι μια βασική λύση.

Χωρίς υδρόλυση: Καμία υδρόλυση δεν αποτελείται από δύο τύπους. Είναι η υδρόλυση όξινου άλατος και η υδρόλυση βασικού άλατος.

Υδρόλυση όξινου άλατος: Εάν το ανιόν είναι λιγότερο βασικό από τα συζυγή του ζεύγη και το νερό είναι λιγότερο όξινο από τα συζυγή του ζεύγη.

Βασική υδρόλυση αλάτων: Εάν το κατιόν είναι λιγότερο όξινο από τα συζυγή του ζεύγη και το νερό είναι λιγότερο βασικό από τα συζυγή του.

Περιορισμένη υδρόλυση: Όταν τα κατιόντα ή τα ανιόντα είναι λιγότερο ισχυρά σε σύγκριση με τα συζυγή τους ζεύγη, η υδρόλυση λαμβάνει χώρα σχετικά.

Τύποι αλάτων:

Τύπος 1 – Άλατα ισχυρών οξέων με ισχυρές βάσεις

Ισχυρά οξέα με ισχυρή βάση, όπως το HCl (aq) και το NaOH (aq) θα αντιδράσουν για να σχηματίσουν ένα ουδέτερο διάλυμα, καθώς οι εταίροι που παράγονται από το συζυγές έχουν αναμφισβήτητη αντοχή.

Τα κατιόντα από ισχυρές βάσεις είναι τα Cs+, Li+, Na+ κ.λπ.

Ανιόντα από ισχυρά οξέα είναι τα Cl-, Br–, I– κ.λπ.

NaCl + H 2 O ⇢ Na + + H + + OH – + Cl –

Τύπος – 2 Άλατα ισχυρών οξέων και ασθενών βάσεων

Ένα ισχυρό οξύ με αδύναμη βάση παράγει ένα ασθενές διάλυμα, όχι λόγω του ισχυρού οξέος που εμπλέκεται, αλλά λόγω του συζυγούς οξέος μιας ασθενούς βάσης.

Τα κατιόντα από ασθενείς βάσεις είναι τα Cu2+, Zn2+, Fe3+.

Ανιόντα από ισχυρά οξέα είναι τα Br–, Cl–, I–.

B( aq ) + H3O+( aq ) → HB⁺( aq ) + H2O( l )

Τύπος – 3 Άλατα ασθενών οξέων και ισχυρών βάσεων

Το ασθενές οξύ και η ισχυρή βάση παράγουν ένα ασθενές βασικό διάλυμα. Το διάλυμα ασθενούς οξέος αποκρίνεται με ένα διάλυμα ισχυρής βάσης για να σχηματίσει μια συζευγμένη βάση ασθενούς οξέος και συζυγές οξύ ισχυρής βάσης. Το ισχυρό συζυγές οξύ είναι ασθενέστερο οξύ από το νερό και δεν έχει καμία επίδραση στο οξύ του διαλύματος που προκύπτει. Ωστόσο, η συζευγμένη βάση του ασθενούς οξέος είναι αδύναμη βάση και ιονίζεται ελαφρώς στο νερό. Αυτό αυξάνει την ποσότητα του ιόντος υδροξειδίου στο διάλυμα που παράγεται στην αντίδραση και το καθιστά λιγότερο σταθερό.

Τα κατιόντα από ισχυρές βάσεις είναι τα Li+, Na+, k+ κ.λπ.

Ανιόντα από ασθενή οξέα είναι τα F–, CN–, S-2 κ.λπ.

HA ( aq ) + OH⁻( aq ) → A⁻( aq ) + H2O( l )

Τύπος 4 – Άλατα ασθενών οξέων και ασθενών βάσεων

Το ασθενές οξύ και η ασθενής βάση μπορούν να παράγουν ένα διάλυμα που είναι όξινο, βασικό ή ουδέτερο. Αυτή είναι η πιο περίπλοκη από τους τέσσερις τύπους αντιδράσεων. Όταν το συζευγμένο οξύ και η συζευγμένη βάση έχουν άνιση ισχύ, το διάλυμα μπορεί να είναι όξινο ή βασικό, ανάλογα με τη σχετική ισχύ των δύο συζυγών. Μερικές φορές ένα ασθενές οξύ και μια αδύναμη βάση θα έχουν την ίδια ισχύ, επομένως το συζυγές και η όξινη βάση τους θα έχουν την ίδια ισχύ και το διάλυμα θα είναι ουδέτερο.

Τα κατιόντα από ασθενείς βάσεις είναι NH4+, Fe+3, Cu+2 κ.λπ.

Ανιόντα από ασθενή οξέα είναι τα CN–, S-2, CH3COO– κ.λπ.

HA ( aq ) + Β( aq ) ⇌ A⁻( aq ) + HB⁺( aq )

Συμπέρασμα:

Τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των υδατικών διαλυμάτων των οξέων Bronsted-Lowry οφείλονται στην παρουσία ιόντων υδρονίου. αυτά των υδατικών διαλυμάτων σε βάσεις Bronsted-Lowry οφείλονται στην παρουσία ιόντων υδροξειδίου. Η ουδετερότητα συμβαίνει όταν υδατικά διαλύματα οξέων και βάσεων συνδυάζονται με την επίδραση της αντίδρασης υδρονίου με ιόντα υδροξειδίου για να σχηματίσουν νερό. Ορισμένα άλατα που σχηματίζονται από μια ουδέτερη αντίδραση μπορεί να κάνουν τα διαλύματα του προϊόντος λιγότερο όξινα ή λιγότερο βασικά.

Διαλύματα που περιέχουν άλατα ή ενυδατωμένα ιόντα σιδήρου με pH που καθορίζεται από το μέγεθος της υδρόλυσης των ιόντων στο διάλυμα. Το pH των διαλυμάτων μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τυπικές τεχνικές μέτρησης ή μπορεί να προσδιοριστεί από την ποιότητα ότι είναι όξινο, βασικό ή ουδέτερο ανάλογα με τα εμπλεκόμενα ιόντα Ka και Kb.