Chemia XIV
HYDROLIZA
Hydrolizą to
- reakcja związku chemicznego z wodą,
- szczególnym rodzajem reakcji hydrolizy jest odwracalny proces hydrolizy soli.
Proces taki występuje w czasie rozpuszczania soli w wodzie.
Produktami reakcji hydrolizy są kwas i zasada.
1
• W przypadku reakcji hydrolizy soli
pochodzącej od kwasu 1-wodorowego (HA)
i 1-wodorotlenowej zasady (MeOH),
• reakcję hydrolizy można zapisać
schematycznie.
Me+ + A- + H O <=> MeOH + HA
2
• Reakcją odwrotną do reakcji hydrolizy jest reakcja zobojętnienia.
Solami nie ulegające reakcji
hydrolizy
• Solami, które nie ulegają reakcji
hydrolizy są sole mocnych kwasów i
mocnych zasad (NaCl, KNO ,
3
K SO ,...).
2
4
• Mocne kwasy – HCl, HNO H SO
3,
2
4,
• Mocne zasady NaOh, KOH, Ca(OH)2
2
Hydrolizują sole - 1
• sole słabych jednoprotonowych kwasów i mocnych jednowodorotlenowych zasad (CH COOK, NaCN) -
3
odczyn zasadowy.
Przebieg procesu hydrolizy dla CH COOK
3
przedstawia równanie.
• CH COO - + K+ + H O <=> CH COOH + K+ + OH-3
2
3
• Z równania widzimy, że jon potasowy nie
uczestniczy w równowadze kwasowo-zasadowej, dlatego powyższe równanie możemy zapisać w postaci CH COO - + H O <=> CH COOH + OH-3
2
3
• Ten stan równowagi nazywany jest reakcją hydrolizy anionowej (zasadowej)
2
• sole mocnych jednoprotonowych kwasów i
słabych jednowodorotlenowych zasad
(NH NO ) - odczyn
4
3
kwasowy
• NH + + H O <=> NH + H O+
4
2
3
3
• Jon NO - nie uczestniczy w równowadze
3
kwasowo-zasadowej. Ten stan równowagi
nazywany jest reakcją hydrolizy kationowej (kwasowej)
3
3
• sole słabych jednoprotonowych kwasów i słabych jednowodorotlenowych zasad.
• Np. HCOONH - odczyn może być obojętny,
4
kwasowy lub zasadowy, zależnie od wartości stałych dysocjacji odpowiednich kwasów i zasad
• sole słabych dwuprotonowych kwasów i mocnych jednowodorotlenowych zasad – np. K S - odczyn 2
zasadowy
• sole trójprotonowych kwasów i mocnych
jednowodorotlenowych zasad –
• np. Na PO - odczyn zasadowy, Na HPO - odczyn 3
4
2
4
zasadowy, NaH PO - odczyn kwaśny
2
4
Hydroliza soli mocnych kwasów i
słabych zasad (przykłady)
• Hydrolizę soli mocnego kwasu i słabej zasady można opisać reakcją dysocjacji (wszystkie sole rozpuszczone w wodzie są całkowicie zdysocjowane):
M A
mMn+ + nAm-
m
n
• oraz reakcją kationu z cząsteczkami wody:
•
Mn+ + H2O
MOH(n-1)+ + H+
4
2010-01-22
Reakcja jest reakcją równowagową i
można jej przypisać stałą równowagi
K:
Przyjmując, że stężenie wody [H2O]
jest praktycznie stałe i oznaczając iloczyn K x [H O] stałą hydrolizy
możemy
2
Kh
równanie zapisać w postaci:
5
2010-01-22
Jeśli pomnożymy mianownik i licznik
przez [OH-] to otrzymamy wyrażenie:
Ponieważ iloczyn: K = [H+][OH-]
w
jest iloczynem jonowym wody,
a wyrażenie
jest stałą dysocjacji słabej zasady
mamy po podstawieniu do równania
6
2010-01-22
Hydroliza chlorku amonu
NH Cl + H O
NH + + Cl- + H+ + OH-
4
2
4
NH + + H O
NH OH + H+
4
2
4
NH4Cl + H2O
NH4OH + H+ + Cl-
K = K
/ K
= 10-14 / K
h
H2O
NH4OH
NH4OH
Stopień hydrolizy
Przykład - hydroliza CH COONa
3
Równanie reakcji hydrolizy .
• CH COO- + HOH <=> CH COOH + OH-
3
3
Z równania hydrolizy wynika, że z każdego jonu octanowego CH COO- powstaje jedna cząsteczka 3
kwasu octowego i jeden jon wodorotlenowy
• [CH COOH] = [OH-]
3
przy zaniedbaniu jonów OH- pochodzących z dysocjacji H O.
2
Jeżeli stężenie soli CH COONa oznaczymy przez c, 3
stopień hydrolizy przez , to stężenie
h
zhydrolizowanych cząsteczek wyraża równanie.
[CH COOH] = [OH-] =
* c
3
h
7
2010-01-22
Stężenie jonów wodorowych (pH)
Jeżeli stopień hydrolizy
< 1, to nie popełniając
h
dużego błędu można przyjąć, że stężenie jonów octanowych [CH COO-] jest bliskie stężeniu c.
3
Zatem równanie na stałą hydrolizy K :
h
Kh = [OH-]2/c
• podstawiając w miejsce [OH-] zależność
• [OH-] = K
/ [H O+]
H2O
3
• oraz uwzględniając, że K = K
/ K
h
H2O
HA
• otrzymamy KH2O/KHA= K2H2O/[H3O+]2*c
[H3O+]2 = KH2O* KHA/c
8