Гидролиз солей – один из самых важных элементов любых биохимических реакций, протекающих в жизни. Как правило, ему подвергаются любые соли, но условия процесса при этом кардинально отличаются.
Что же представляет собой данный элемент биохимических реакций, и какие соли могут в него вступать? Рассмотрим основные характеристики этого процесса в растворах солей и его основные типы.
Разберем на примере: каковы условия необратимого типа таких реакций и гидролиза 2-х и более солей в одном растворе. Посмотрим основное значение этого уникального явления в химии для жизни и деятельности организмов на планете.
Что такое гидролиз солей
Известно, что любая соль в химии является электролитом, то есть их растворы хорошо пропускают сквозь себя электрический ток. Для них характерно явление диссоциации – поэтому в растворе чаще находятся частицы: положительные катионы и отрицательные анионы.
Процесс в этом случае заключается во взаимодействии (и самое главное, в обмене!) искомых частиц с водой.
Таким образом, данный процесс состоит из двух этапов: диссоциации соли и обмена ее частей с ионами воды.
Какие соли подвергаются данной реакции
Способность подвергаться этому процессу зависит от 2-х факторов:
- внешних условий,
- свойств ионов соли.
Поскольку основным из этапов является диссоциация, то внешними факторами, играющими важную роль, будут те условия, благодаря которым она протекает:
- увеличение температуры,
- изменение кислотности,
- добавление растворов сильных электролитов,
- увеличение концентрации искомой соли,
- снижение давления.
Что подразумевается под свойствами ионов электролитов? Их ионная сила.
К сильным катионам будут относиться щелочные металлы, а к слабым элементы второй побочной и третьей главной группы (металлы) в таблице Менделеева.
К сильным анионам можно отнести остатки серной, азотной кислоты, галогенидов. К слабым анионам относятся все органический соли и производные серной и азотной кислоты.
Самое главное, что надо знать: гидролиз идет по слабым компонентам!
Ему не будут подвергаться соли, содержащие катионы и анионы сильных электролитов. Также не будут вступать в этот процесс труднорастворимые соединения, поскольку первый этап процесса у этих веществ очень затруднен.
Так, нельзя провести гидролиз сульфата натрия, хлорида бария, карбоната кальция и других соединений.
Степень гидролиза
Количественной характеристикой обменного процесса с водой любого вещества является его степень.
Под ней понимается отношение количества соли, подвергшейся этому процессу, к общему количеству ее частиц в образовавшемся растворе.
Она зависит от природы соединения. Степень этого процесса будет выше, если соль образована ионами слабой кислоты или основания.
Типы гидролиза и примеры уравнений
Поскольку он идет по слабым компонентам, то возможны три вида этого процесса: по катиону или аниону и совместный.
Рассмотрим каждый из этих типов по отдельности.
По катиону
В этом случае с водой реагирует катион слабого соединения. При этом выделяется большое количество протонов водорода и среда раствора становится кислой, т.е рН приближается к низким значениям.
Рассмотрим гидролиз сульфата меди:
CuSO4 = Cu2+ + SO42-
Cu2+ + HOH = (CuOH)+ + H+
(CuOH)+ + HOH = Cu (OH)2 + H+
Степень процесса будет увеличиваться с повышением заряда ядра катиона.
К этому же типу относится гидролиз хлорида цинка, нитрата аммония, хлорида аммония, сульфата алюминия и других соединений.
По аниону
Здесь с водой уже реагирует анион слабого электролита. Среда при этом становится щелочной, т. е. рН раствора стремится к 14.
Карбонат натрия:
Na2CO3 = 2Na+ + ( CO3)2-
(CO3)2- + HOH = (HCO3) + OH
(HCO3) + HOH = H2CO3 + OH
Степень такой реакции будет увеличиваться с понижением электроотрицательности анионов.
К нему же относится гидролиз фосфата натрия, сульфида калия и других подобных соединений.
Совместный
Он протекает в том случае, когда и катион и анион являются ионами слабых электролитов. При этом при равнозначности степени процесса по каждому компоненту будет возникать нейтральная среда (рН = 7).
К нему можно отнести гидролиз ацетата аммония, сульфида алюминия и других подобных соединений.
Рассмотрим подробней на примере Al2S3.
Al2S3 = 2Al3+ + 3S2-
Al3+ + 3HOH = Al(OH)3 + 3H+
S2- + 2HOH = H2S + 2OH
В общем виде:
2Al3+ + 6HOH + 3S2- + 6HOH = 2Al(OH)3 + 6H+ + 3H2S + 6OH
Или
2Al3++ 3S2- + 6HOH = 2Al(OH)3 + 3H2S
Необратимый гидролиз
Он происходит в том случае, если в его результате:
- выпадает осадок,
- выделяется газ,
- образуется труднорастворимое вещество.
Такие соли следует охранять от воды и влажного воздуха, поскольку при данном типе реакций их невозможно обратно синтезировать.
Заключение
Изучаемый тип реакций в растворах солей происходит во всех областях жизнедеятельности многоклеточных организмов. Также он находит свое применение в технике, промышленности, медицине, фармакологии и косметологии.
Понимание того, как происходит гидролиз солей, помогает узнать механизмы более сложных биохимических реакций, а это – залог прогресса.