Гидролиз

Гидро́лиз (от Шаблон:Lang-grc «вода» + Шаблон:Lang-grc2 «разложение») — химическая реакция между веществом и водой, в результате которой происходит разложение этого вещества и воды с образованием новых соединений (сольволиз водой).

Гидролиз солей

Гидролиз солей — разновидность реакций гидролиза, обусловленного протеканием реакций ионного обмена в растворах растворимых солей. Движущей силой процесса является взаимодействие ионов вещества с водой, приводящее к образованию слабого электролита в ионном или молекулярном виде.

Различают обратимый и необратимый гидролиз солей:

1. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания (гидролиз по аниону). Раствор имеет слабощелочную среду, реакция протекает обратимо.

$𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\rightleftharpoons }𝖭𝖺𝖧𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖭𝖺𝖮𝖧$

$𝖢O_{\mathrm{𝟥}}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{-}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\rightleftharpoons }𝖧𝖢O_{\mathrm{𝟥}}^{\mathsf{-}}\mathsf{+}𝖮{𝖧}^{\mathsf{-}}$

Гидролиз по второй ступени протекает в ничтожной степени:

$𝖧𝖢O_{\mathrm{𝟥}}^{\mathsf{-}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\rightleftharpoons }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖮{𝖧}^{\mathsf{-}}$

2. Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания (гидролиз по катиону). Раствор имеет слабокислую среду, реакция протекает обратимо.

$𝖢𝗎𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\rightleftharpoons }𝖢𝗎𝖮𝖧𝖢𝗅\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅$

$𝖢{𝗎}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{+}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\rightleftharpoons }𝖢𝗎𝖮{𝖧}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}{𝖧}^{\mathsf{+}}$

Гидролиз по второй ступени протекает в ничтожной степени:

$𝖢𝗎𝖮{𝖧}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\rightleftharpoons }𝖢𝗎\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}^{\mathsf{+}}$

3. Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания. Равновесие смещено в сторону продуктов, гидролиз протекает практически полностью, так как оба продукта образуют осадок или газ:

$𝖠{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}{𝖲}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{\uparrow }$

$\mathrm{𝟤}𝖠{𝗅}^{\mathrm{𝟥}\mathsf{+}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖲}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{-}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{\uparrow }$

4. Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергается гидролизу, и раствор нейтрален. В растворе протекает следующая реакция:Шаблон:Смотрите также

$\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}=\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Количественная характеристика гидролиза

Степень гидролиза

Под степенью гидролиза понимается отношение концентрации соли, подвергающейся гидролизу, к общему количеству концентрации растворенной соли. Обозначается как α или h_гидр.

$\alpha =(\frac{c_h}{c})*100\mathrm{\%}$, где $c_h$— число молей гидролизованной соли, $c$— общее число молей растворённой соли.

Степень гидролиза зависит от температуры и концентраций веществ участвующих в гидролизе: степень гидролиза возрастает с увеличением температуры и разбавлением раствора (увеличением концентрации воды).
Степень гидролиза соли тем выше, чем слабее кислота или основание, образующие соль.

Константа гидролиза

Константа гидролиза — константа равновесия гидролитической реакции, равная отношению произведения равновесных концентраций продуктов к равновесной концентрации соли с учётом стехиометрических коэффициентов. По величине константы гидролиза можно судить о полноте гидролиза: чем больше её значение, тем в большей мере протекает гидролиз.

Для реакции гидролиза соли $MA$ для которой протекает следующая реакция гидролиза:

$MA+H_{2}O\rightleftharpoons HA+MOH$, где $HA$ и $MOH$ — соответственно, кислота и основание, образующиеся в ходе гидролиза.

Можно записать константу гидролиза, приняв, что концентрация воды постоянна:

$K_h=\frac{[HA][MOH]}{[MA]}$

Связь константы и степени гидролиза

Константа и степень гидролиза связаны соотношением:

$K_h=C*\frac{h^2}{1-h}$, где $C$ – концентрация соли в растворе, $h$ – степень гидролиза.

При малой степени гидролиза ($h<<1$), выражение упрощается:

$K_h=C*h^2$

Связь константы гидролиза с другими константами равновесия

Константа гидролиза связана с ионным произведением воды и константами кислотности и основности следующим образом:

$K_h=\frac{K_{H_{2}O}}{K_a{K}_b}$, где $K_{H_{2}O}$- ионное произведение воды (10⁻¹⁴), а $K_a$ и $K_b$ — константы кислотности и основности соответственно.

Гидролиз органических веществ

Живые организмы осуществляют гидролиз различных органических веществ в ходе реакций катаболизма при участии ферментов. Например, в ходе гидролиза при участии пищеварительных ферментов белки расщепляются на аминокислоты. А жиры на глицерин и жирные кислоты, полисахариды (например, крахмал и целлюлоза) — на моносахариды (например, на глюкозу), нуклеиновые кислоты — на свободные нуклеотиды.

При гидролизе жиров в присутствии щёлочей получают мыло; гидролиз жиров в присутствии катализаторов применяется для получения глицерина и жирных кислот. Гидролизом древесины получают этанол, а продукты гидролиза торфа находят применение в производстве кормовых дрожжей, воска, удобрений и др.

См. также

• Аминолиз
• Окислительный аммонолиз

Ссылки

• Гидролиз ацетата натрия — видеоопыт в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов