Hydroliza

Hydrolizą nazywamy proces rozkładu jakiejś substancji następujący pod wpływem wody.

Hydrolizie ulegają jony soli otrzymanych z :

• słabych kwasów i mocnych zasad

• mocnych kwasów i słabych zasad

• słabych kwasów i słabych zasad.

Proces ten powoduje, że roztwór przybiera odczyn kwaśny lub zasadowy, zależnie od tego, z którym z wymienionych rodzajów reakcji mamy do czynienia.

Dla przykładu:

Jon NH4+ hydrolizuje następująco:

NH4Cl → NH4+ + Cl-

NH4+ + H2O → NH4OH + H+

W rezultacie powstaje słaba zasada amonowa oraz jon wodorowy, którego stężenie jest większe od stężenia jonów wodorowych w czystej wodzie i dlatego roztwór posiada odczyn kwaśny.

Miarą zaawansowania hydrolizy jest stopień hydrolizy (stosunek liczby cząstek zhydrolizowanych do liczby cząsteczek soli wprowadzonych pierwotnie do roztworu).

Drugą wielkością charakteryzującą sól w roztworze jest stała hydrolizy, której wartość jest stała w niezmiennej temperaturze.

Roztwory buforowe

Bufory są to roztwory, które utrzymują praktycznie stałe stężenie jonów hydroniowych podczas rozcieńczania roztworu i wykazują nieznaczne tylko zmiany stężenia tych jonów po dodaniu małych ilości mocnych kwasów, względnie zasad. Czyli służy do utrzymywania stałej kwasowości roztworów oraz jej kontroli.

Składają się najczęściej z mieszaniny słabego kwasu (zasady) i jego soli z mocną zasadą (kwasem). Niekiedy stosuje się bufory, w skład których wchodzą dwie sole, pochodne tego samego kwasu o różnym stopniu zobojętnienia.

Cechą charakterystyczną roztworów buforowych jest

Praktycznie stałe stężenie jonów buforowych podczas rozcieńczania roztworu;

Niewielka zmiana stężenia jonów wodorowych po dodaniu do roztworu niewielkich ilości mocnego kwasu lub mocnej zasady.

Miarą zdolności roztworu buforowego do przeciwdziałania wpływom zmieniającym jego pH jest pojemność buforowa, wyrażona zwykle liczbą moli mocnego kwasu lub zasady, która wprowadzona do 1 dm3 roztworu buforowego zmienia jego pH o jedność.

Osady w analizie chemicznej

Osady to trudno rozpuszczalne substancje wydzielone z roztworu. Wykorzystuje się je do wykrywania , rozdzielania i oznaczania poszczególnych pierwiastków jonów lub grup atomów.

Etapy rozpuszczania:

• rozpad zespołów cząsteczek rozpuszczalnika (pobranie energii)

• przyłaczenie zespołów rozpuszczalnika do cząsteczek lub jonów ciała stałego (wydzielenie energii)

• niszczenie sieci krystalicznej (pobranie energii)

Jeżeli do roztworu wodnego soli dodamy substancję nie będącą elektrolitem lub elektrolit nie mający wspólnego jonu z tą solą, nie wpływa to na ogół w poważniejszy sposób na jej rozpuszczalność w wodzie. Rozpuszczalność soli może się natomiast znacznie zmieniać w obecności elektrolitów, które mają z nią jon wspólny. Tak np. rozpuszczalność NaCl znacznie się zmniejszy po dodaniu do roztworu HCl (jonów chlorkowych).

Jeżeli zmieszamy dwa roztwory, z których jeden zawiera jon A+, a drugi - jon B-, to nie nastąpią żadne widoczne zmiany, dopóki iloczyn stężeń obu jonów będzie mniejszy od iloczynu rozpuszczalności soli AB.

Z chwilą, gdy iloczyn rozpuszczalności zostanie przekroczony, następuje łączenie się jonów A+ i B- na sól AB, która wydziela się w postaci osadu.

Do roztworu nasyconego tj pozostającego w równowadze z nadmiarem substancji nierozpuszczonej możemy zastosować prawo działania mas:

AB ↔ A+ + B-

[A+ ] [B-] [AB] = const

K = ---------------

[AB]

[A+ ] [B-] = Ir (iloczyn rozpuszczalności)

Iloczyn rozpuszczalności jest stałą równowagi charakteryzującą roztwory nasycone, praktycznie całkowicie zdysocjowanych, trudno rozpuszczalnych związków. Umożliwia ona opis termodynamiczny procesu wytrącania osadów.

Po wytrąceniu osadu trudno rozpuszczalnego związku AB, pomiędzy roztworem nasyconym a osadem ustali się stan równowagi dynamicznej,

Iloczyn rozpuszczalności jest to iloczyn stężeń jonów danego trudno rozpuszczalnego związku w jego roztworze nasyconym w danej temperaturze i w danym rozpuszczalniku:

Przez x oznaczamy iloczyn stężeń jonów związku trudno rozpuszczalnego w roztworze przy danej temperaturze i w danym rozpuszczalniku.

Jeżeli układ znajduje się w stanie równowagi dynamicznej to x=Ir i roztwór jest nasycony

Jeżeli roztwór jest nienasycony to x<I

Jeżeli roztwór jest przesycony to x>I i wtedy będzie się wytrącał osad aż do momentu, gdy x osiągnie wartość Ir

Im mniejsza wartość iloczynu rozpuszczalności, tym związek jest trudniej rozpuszczalny, a tym samym łatwiej wytrącić jego osad.

Wykorzystując wartości iloczynów rozpuszczalności związków, możemy przewidzieć kolejność wytrącania się różnych (trudno rozpuszczalnych) soli pod wpływem wspólnego odczynnika wytrącającego. W tym celu należy obliczyć, przy jakim stężeniu jonu strącającego rozpocznie się wytrącanie każdego z osadów. I wtedy jako pierwszy zacznie się wytrącać jon, do którego wytrącenia potrzebne jest najniższe stężenie odczynnika strącającego czyli jon tworzący z dodawanym odczynnikiem najtrudniej rozpuszczalny osad.

Im związek jest trudniej rozpuszczalny, tym łatwiej go wytrącić

Czynniki wpływające na rozpuszczalność osadów:

• Efekt wspólnego jonu

• Efekt solny (dodatek do nasyconego roztworu elektrolitu obcych soli nie posiadających wspólnych jonów zwiększa jego rozpuszczalność)

• Jony wodorowe- mogą spowodować zachwianie równowagi kwas-zasada i zmianę rozpuszczalności

• Temperatura - jej wzrost powoduje wzrost rozpuszczalności

Źródła zanieczyszczeń

• Zjawisko współstrącenia do którego prowadzą następujące procesy:

• Absorbcja powierzchniowa - proces polegający na zatrzymaniu zanieczyszczeń na powierzchni osadu;

• Okluzja (uwięzienie cząsteczek roztworu w krysztale)

• Tworzenie kryształów mieszanych - wbudowanie się jonów izomorficznych w siatkę krystaliczną strącanego osadu;

• Powstawanie połączeń chemicznych osadu z substancjami znajdującymi się w roztworze.

---