Вода — найпоширеніший на землі розчинник. Особливо добре в ній розчиняються речовини іонного будови, такі як солі. При попаданні у воду розчинні солі дисоціюють — поділяються на іони. Але деякі речовини не просто розчиняються, а розкладаються водою. При цьому виникають нові речовини. Такий процес називається гідролізом. Що таке гідроліз?

Визначення

Реакція між розчинником і растворяемым речовиною, при якій вони обидва поділяються на складові частини, а продуктами стають нові речовини, називається сольволизом. Гідроліз в хімії — це окремий випадок такої реакції, де в ролі розчинника виступає вода.

Що таке гідроліз

Розрізняють розкладання:

• по аніону;
• за катиону;
• по аніону і катиону;
• лужне;
• кислотне;
• ферментативне.

Вікіпедія наводить таке визначення гідролізу. Це взаємодія з водою, в ході якого речовина розкладається на складові частини, і утворюються нові сполуки. Такі реакції значно відрізняються у органічних і неорганічних речовин, солей, білків, ліпідів і інших.

Що таке гідроліз

В загальному вигляді рівняння виглядає так:

MA+H2O⇄HA+MOH,

де MA — сіль, HA — кислота, MOH — підстава.

Що таке гідроліз солей? Це реакція обміну між іонами Н2О і розчинної сіллю. Якщо результат такої взаємодії — сполуки, які погано дисоціюють, то продуктами такого перетворення будуть слабкі електроліти. Гідроліз як реакція — процес, протилежний нейтралізації. На відміну від неї він ендотермічний. Він може йти оборотно і необоротно.

Який процес називається необоротним гідролізом? Реакція гідролізу незворотна, якщо продукт реакції виводиться із розчину, тобто осідає або випаровується у вигляді газу, а також якщо виходить і газ, і осад.

Види

Те, як піде процес, залежить від властивостей основи і кислоти, утворили конкретне з’єднання.

Зверніть увагу! Сіль сильної кислоти і сильної основи не гідролізується, розчин буде з нейтральним pH.

Константа гідролізу

Види гідролізу:

1. За катиону та аніону. З’єднання слабкої основи і слабкої кислоти, органічне або неорганічне, розкладається і щодо позитивного, і щодо негативного іону. Отриманий розчин може мати слаболужну, слабокислу або нейтральну середу.
2. За катиону. Розкладання неорганічних солей слабкої підстави і сильної кислоти проходить за катиону. Він з’єднується з гідроксильним іоном ВІН. Залишилися позитивно заряджені частинки Н роблять розчин кислотним. Так гідролізується, наприклад, сірчанокисла мідь CuSO4.
3. По аніону. Здатність гидролизоваться щодо негативного іону властива солей сильних підстав і слабких кислот. Негативний іон кислотного залишку об’єднується з часткою Н+ з Н2О, залишається надлишкова кількість гідроксид-іонів. Тому pH в отриманому розчині стане лужним. Приклад — KNO 2. Якщо він прореагує з Н2О, вийде гідроксид калію KOH і азотиста кислота HNO2.
4. Лужний. Цей тип процесу характерний для органічних сполук. Вони гідролізуються в присутності лугу. Наприклад, у присутності NaOH гідролізується C5H11Cl.
5. Кислотний. Процес у присутності сильних неорганічних кислот (сірчаної, соляної) характерний тільки для органічних сполук, таких як складні ефіри.
6. Ферментативний. Ферменти (ензими) виступають каталізаторами для розщеплення біополімерів: білків, жирів, ліпоїдів, крохмалю, глікогену та інших. Саме такі процеси проходять в травному тракті.
7. Ступінчатий гідроліз. Розкладання в кілька стадій відбувається, коли з H2O реагує сіль многоосновной кислоти або многокислотного підстави. Спочатку проходить розкладання вихідне з’єднання, виникає нова сіль, вона потім гідролізується. Таких рівнів може бути кілька. Na2CO3 — результат взаємодії сильної основи і слабкої кислоти. На першій стадії вона розкладається по аніону, і виходить NaHCO3. Далі йде її сольволиз у водному розчині, виходить слабка кислота h 2 co 3.

Корисне відео: гідроліз солей

Формула

Як робити цю реакцію? Для цього сіль потрібно помістити у воду, але вони можуть і не почати реагувати один з одним. Реакція піде за наявності іонів слабкого підстави або слабкої кислоти.

Як записати рівняння реакції? Формула записується за наступним алгоритмом.

1. Спочатку пишуть рівняння дисоціації. Це потрібно, щоб побачити, з яких іонів складається з’єднання, і визначити тип процесу.
2. Далі пишуть повне іонне рівняння. У ньому вказують заряд частинок.
3. Далі відкидають однакові іони праворуч і ліворуч, отримуючи скорочене іонне рівняння. При цьому можна дізнатися середовище розчину. Якщо залишився іон Н+, вона кисла, якщо ВІН- — лужна.
4. Потім записують молекулярне рівняння. У ньому «збирають» з заряджених частинок нейтральні. Щоб зрівняти число частинок праворуч і ліворуч, підставляють потрібні коефіцієнти. Замість знака “дорівнює” скрізь пишуть стрілки вправо і вліво. Це означає, що процес може йти і в одну, і в іншу сторону.

Приклад — оцтовокислий калій CH3COOK.

Рівняння дисоціації: CH3COOK⇄ CH3COO- + K+

Це з’єднання складається з позитивного іона сильної луги КОН і негативного — слабкою СН3СООН. Реакція гідролізу йде по аніону.

Повне іонне рівняння:

CH3COO- + К+ +НОН ⇄СН3СООН + К+ +ВІН-

Залишився гідроксид-іон, значить pH лужний.

Відкидаємо катіони калію з обох сторін:

CH3COO- +НОН⇄СН3СООН +ВІН-

Молекулярне рівняння:

CH3COOK+H2O ⇄ СН3СООН+KOH.

Таблиця 4-х типів солей

Ступінь гідролізу

Важливо! Ступінь гідролізу — це його кількісна характеристика. Це відношення кількості гидролизовавшегося з’єднання до його загальної кількості у відсотках. Її позначають грецькою буквою альфа або һ_гидр.

Від чого залежить ця величина?

• Чим слабша кислота або підставу, при взаємодії яких вийшла сіль, тим більше һ_гидр.
• Температура розчину. Чим він холодніше, тим менше речовина здатна гидролизоваться.
• Концентрація розчину. Якщо сильніше розвести розчин водою, підвищується ступінь — за принципом Ле-Шательє, йде зсув рівноваги до продуктів.
• Наявність каталізаторів. Це особливо характерно для органіки.

У з’єднання сильної кислоти і підстави ступінь нульова (розкладання не відбувається), а у слабких ця величина велика (майже вся сіль гідролізується).

Ще одна характеристика такого процесу розкладання— константа гідролізу К_д. Це константа рівноваги для гідролізу. Вона показує, наскільки речовина схильна гидролизоваться.

Константу можна виразити через ступінь:

К_д = һ_гидр2*З/(1-һ_гидр)

Зазвичай һ_гидр — дуже маленьке число, тому співвідношення можна спростити: К_д = һ_гидр2*С. Це співвідношення справедливо для неорганічних солей.

Константа гідролізу

Практичне застосування і значення

Реакції розкладання водою поширені в природі, а людина знайшов їм застосування в побуті та у виробництві:

• Вони застосовуються для очищення води від заліза способом аерації. Крізь воду пропускають кисень, що окисляє розчинений у ній Fe(HCO3)2 до солі заліза (III). Така сіль гідролізується практично повністю. При цьому випадають в осад нерозчинні кристали Fe(OH)3.
• Застосовують цей процес для видалення та інших домішок з води. Для цього додають солі алюмінію. Якщо присутні гідрокарбонат-іони, відбувається повне розкладання, виходить полигидрат оксиду заліза, який коагулює і осідає, збираючи на себе домішки.
• Ферментативне розкладання органічних речовин відбувається при травленні. Розщеплення водою в присутності ферментів використовують також для виробництва харчових продуктів, лікувального харчування, ліків. Наприклад, білкові гідролізати застосовують для парентерального (внутрішньовенного) харчування хворих.
• Розкладання водою органічних речовин має значення в хімії, а саме в хімічній промисловості. З крохмалю виходить глюкоза і патока, а при розкладанні водою целюлози — етанол. Розкладаючи водою торф, отримують кормові дріжджі, віск, добрива.
• На цьому заснована робота миючих засобів. Мило, наприклад, розпадається на іони Na і вуглеводневий залишок. У жорсткій воді складно отримати хорошу мильну піну. У такій воді, де багато іонів кальцію і магнію, вони вступають у взаємодію з вуглеводневим залишком, утворюючи погано розчинні сполуки.
• За допомогою такої реакції можна виявити присутність іонів вісмуту, сурми, берилію.

Корисне відео: гідроліз солей — класифікація солей

Висновок

Гідроліз — це розкладання речовини водою з утворенням нових сполук. Реакції такого типу різноманітні і сильно відрізняються для різних класів речовин. Багато з них використовуються в побуті і промисловості. Розкладання водою органічних речовин відбувається при травленні. Основні характеристики цього процесу — це його ступінь і константа.