Документ 2336379

гидроксид-ионов? На основании схемы 7 определите, какой цвет будет у метилоранжа в данной среде.
5. Водородный показатель пресного водоёма обычно равен 6,5. Чему равна молярная
концентрация ионов водорода в такой воде?
изменяет свою окраску в интервале рН от 3,6 до 4,6. Чему равны
*6. Метилоранж
молярные концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов в растворах с такими
значениями pH?
7. Концентрация ионов водорода в газированной воде «Святой источник» составляет
1,78  10–5 моль/л. Чему равен водородный показатель газированной воды?
8. Концентрация ионов водорода в растворе аммиака равна 2,410–12 моль/л. Рассчитайте рН аммиачной воды.
Из курса общей биологии вы знаете, что определённая кислотность почв очень
*9. важна
для растений. Рассчитайте верхнюю и нижнюю границы молярной концентрации ионов водорода в почве, на которой растёт осока (Carex), если известно,
что для нормального развития этого растения рН почвы должен быть в пределах
от 4,5 до 4,9.
§22
Гидролиз солей
Вы знаете, что диссоциация электролитов сопровождается взаимодействием образующихся ионов с водой. Если электролитом является соль,
то очень часто взаимодействие не ограничивается только образованием
гидратной оболочки ионов, а приводит к изменению концентрации ионов
водорода в растворе. Проведём несколько простых опытов.
ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫТ 14
Измерение рН растворов солей
В три пробирки налейте по 1 мл растворов хлорида натрия, карбоната натрия и хлорида цинка. Испытайте растворы полосками универсальной индикаторной бумаги. С помощью прилагаемой шкалы определите значение водородного
показателя для каждого раствора. Запишите в тетрадь результаты наблюдений
и измерения pH.
Чтобы понять результаты лабораторного опыта, вспомним, что соли —
это продукт реакции между кислотой и основанием, а кислоты и основания
могут быть сильными или слабыми электролитами. Из этого следует, что
существует четыре типа солей, образованных:
1) сильным основанием и сильной кислотой;
2) сильным основанием и слабой кислотой;
§22. Гидролиз солей
97
3) слабым основанием и сильной кислотой;
4) слабым основанием и слабой кислотой.
Первая соль, взятая для опытов, — хлорид натрия — образуется при
взаимодействии сильного основания и сильной кислоты, которые в растворах существуют только в виде ионов. Предположим, что после диссоциации
хлорида натрия ион натрия вступил в реакцию с водой. Это взаимодействие
можно описать с помощью такого химического уравнения:
Na+ + HOH NaOH + H+
Но гидроксид натрия в растворе существует только в виде ионов:
NaOH  Na+ + OH–
Ионы водорода и гидроксид-ионы в одном растворе моментально образуют молекулу воды:
H+ + OH–  HOH
Можно видеть, что по существу никакого взаимодействия не произошло.
Катионы, соответствующие сильному основанию, не вступают в химическое взаимодействие с водой.
Хлорид-ион также не вступает в реакцию с молекулой воды, поскольку
при этом образовалась бы сильная кислота (соляная), которая в растворе
существует только в виде ионов.
Анионы, соответствующие сильной кислоте, не вступают в химическое
взаимодействие с водой.
Хлорид натрия образован сильным основанием и сильной кислотой,
поэтому с водой не взаимодействует. Концентрации ионов водорода
и гидроксид-ионов в растворе не изменяются, и pH раствора равен 7.
Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, с водой
не взаимодействуют. Реакция среды нейтральная.
Вторая соль, с которой вы проводили эксперимент, — карбонат натрия.
Это вещество можно рассматривать как продукт взаимодействия очень слабой угольной кислоты и сильного основания (щёлочи). Мы уже выяснили,
что ионы натрия не взаимодействуют с водой, поэтому причину изменения
окраски индикатора следует искать в химической реакции карбонат-ионов
с водой:
CO 32– + HOH HCO 3– + OH– (pH > 7)
По мере связывания ионов водорода в растворе накапливаются
гидроксид-ионы, поэтому водородный показатель раствора увеличивается.
98
ГЛАВА 3. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ. ИСТИННЫЕ РАСТВОРЫ
Анионы слабой кислоты реагируют с водой, связывая ионы водорода.
Реакция среды щелочная.
Составьте уравнение химической реакции сульфид-иона с водой, учитывая, что
один сульфид-ион взаимодействует только с одной молекулой воды.
Итак, в результате взаимодействия воды с солью, образованной сильным основанием и слабой кислотой, pH раствора увеличивается, среда
становится щелочной.
Третья соль (хлорид цинка) была образована слабым основанием и сильной кислотой. Поскольку хлорид-ион не вступает с водой в химическую
реакцию, изменение окраски индикатора объясняется взаимодействием
ионов цинка и молекул воды:
Zn2+ + HOH ZnOH+ + H+ (pH < 7)
В результате связывания гидроксид-ионов в растворе концентрация
ионов водорода увеличивается.
Катионы слабого основания реагируют с водой, связывая гидроксидионы. Реакция среды кислая.
Составьте уравнение химической реакции иона алюминия с водой, учитывая, что
один ион алюминия взаимодействует только с одной молекулой воды.
Таким образом, в результате взаимодействия воды с солью, образованной слабым основанием и сильной кислотой, pH раствора уменьшается.
Реакция среды становится кислой.
Процесс взаимодействия соли с водой называют гидролизом соли.
Проведённые вами эксперименты показывают, что не все соли вступают
в реакцию гидролиза, или, как говорят, гидролизуются. Зная состав солей
и силу оснований и кислот, которыми эти соли образованы, можно предсказать реакцию среды раствора.
1. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергаются. Водородный показатель водных растворов таких
солей равен 7.
2. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой, гидролизуются по аниону. Водородный показатель растворов таких солей
больше 7. При обычных условиях гидролиз этих солей до конца (то есть
до образования свободных кислот и оснований) не идёт.
3. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой, гидролизуются по катиону. Водородный показатель растворов таких солей меньше 7.
При обычных условиях гидролиз этих солей до конца не идёт.
4. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, гидролизуются и по катиону, и по аниону. Водородный показатель растворов таких солей зависит от сравнительной силы кислоты и основания.
§22. Гидролиз солей
99
При обычных условиях эти соли могут гидролизоваться до свободных
кислот и оснований.
Хозяйственная деятельность человека часто приводит к загрязнению
окружающей среды разнообразными веществами. Гидролизующиеся соли
опасны тем, что они изменяют водородный показатель водоёмов, а это приводит к печальным последствиям для их обитателей (табл. 18).
Таблица 18
Последствия изменения pH для обитателей водоёмов
pH
Наблюдаемый эффект
6,5
Обычная среда пресного водоёма
6,0
Исчезает планктон, гибнут пескари
5,6
Покровы речных раков и моллюсков становятся мягкими, на них появляются
паразиты; икра поражается плесневым грибком
4,2
Гибнут все рыбы и многие насекомые
3,9
Гибнут пиявки и лягушки
2,0
Гибнут водоросли, растения и все насекомые
  При растворении солей в воде может происходить их гидролиз, то есть
взаимодействие ионов растворяемой соли с водой.
  Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, не гидролизуются.
  Соли, образованные сильным основанием, но слабой кислотой, гидролизуются по аниону. При этом рН среды больше 7.
  Соли, образованные слабым основанием, но сильной кислотой, гидролизуются по катиону. При этом рН среды меньше 7.
  Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, гидролизуются по катиону и аниону. При этом рН — в зависимости от силы
образующихся кислот и оснований — может быть как меньше, так и
больше 7.
Задания
1. Какие процессы называют гидролизом?
2. Как вам представляется, в чём сущность гидролиза?
3. От чего зависит реакция среды (нейтральная, кислая или щелочная) при растворении различных солей в воде?
4. Какие соли не подвергаются гидролизу и почему?
5. При обычных условиях гидролиз, как правило, не доходит до конца. Объясните
причину.
100
ГЛАВА 3. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ. ИСТИННЫЕ РАСТВОРЫ