как узнать среду раствора
Гидролиз
По катиону, по аниону или нет гидролиза?
Если в состав соли входит остаток сильного основания и остаток слабой кислоты, то гидролиз идет по аниону. Примеры: K3PO4, NaNO2, Ca(OCl)2, Ba(CH3COO)2, Li2SiO3.
Если соль образована остатком слабого основания и слабой кислоты, то гидролиз идет и по катиону, и по аниону. Примеры: Mg(NO2)2, Al2S3, Cr2(SO3)3, CH3COONH4.
Среда раствора
Среда раствора может быть нейтральной, кислой или щелочной. Определяется типом гидролиза. Некоторые задания могут быть построены так, что, увидев соль, вы должны будете определить ее тип раствора.
Однако замечу, что в дигидрофосфатах, гидросульфитах и гидросульфатах среда всегда кислая из-за особенностей диссоциации. Примеры: NH4H2PO4, LiHSO4. В гидрофосфатах среда щелочная из-за того, что константа диссоциации по третьей ступени меньше, чем константа гидролиза. Примеры: K2HPO4, Na2HPO4.
Попробуйте определить среду раствора для соединений из самостоятельного задания, которое вы только что решили. Ниже будет располагаться решение.
С целью запутать в заданиях часто бывают даны синонимы. Так «среду раствора» могут заменить водородным показателем pH.
Запомните, что кислая среда характеризуется pH 7.
Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная
Содержание:
Самый известный на Земле растворитель – вода. Почти все органические и неорганические соединения готовы растворяться в водном растворе.
По химическим свойствам H2O слабый электролит, плохо разлагающийся на ионы. Для водного раствора свойственна нейтральная среда. В данной среде концентрация ионов водорода и гидроксид-ионов равны.
В зависимости от этого различают слабые и сильные электролиты. К сильным электролитам относятся растворимые соли, кислоты и щелочи.
Соли в водных растворах не просто растворяются, а разлагаются на ионы. Подобный процесс получил название гидролиза.
Состав солей определяется кислотой и основанием, их степенью диссоциации и химическими свойствами. Кислоты и основания могут быть сильными и слабыми.
В зависимости от состава органические вещества относятся к разной степени гидролизуемых веществ: чем выше ионизация в молекуле, тем большему гидролизу подвергается вещество.
Сила электролита
Основание
Кислота
Растворимые основания или щелочи, например:
Нерастворимые основания и гидрооксид аммония NH4OH. Hапример:
В зависимости от состава соли определяется тип гидролиза, свойственный для данного вида.
Типы гидролиза солей
К примеру CuCl2, — это средняя соль. Состав представлен слабым основанием Cu(OH)2 (нерастворимым в воде) и сильной кислотой HCl.
Все растворимые соли считаются сильными электролитами, вследствие этого при растворении в воде всецело диссоциируют на ионы.
К примеру, Na2CO3 представляет собой соль, образованную сильным основанием NaOH (водорастворимым) и слабой кислотой H2CO3.
Углекислота очень слабая, в растворе распадается на H2O и CO2.
Уравнение будет выглядеть так:
Например, (NH4)2S представляет собой среднюю соль, образованную слабым основанием NH4OH и слабой кислотой H2S.
При растворении сульфида аммония в водном растворе происходит образование малодиссоциирующих веществ-гидроксида аммония и сероводорода. В растворе остаются лишь только молекулы воды, растворная среда станет нейтральной.
Составляем уравнение гидролиза:
1) (NH4)2S + H2O = 2NH3 ↑ + H2O +H2S↑ — молекулярное уравнение реакции
2) Полное и сокращенное ионные уравнения отсутствуют
Например, BaCl2 представляет собой соль, образованную сильным основанием Ba(OH)2 (водорастворимым) и сильной кислотой HCl.
Представленный тип солей не содержит кислотных остатков и катионов металлов, реагирующих с водой, т. е. способных влиять на РН водного раствора. Консистенции таких солей имеют нейтральную реакционную среду. В процессе растворения в воде образуются сильные электролиты, полностью распадающиеся на ионы.
Процессы диссоциации и гидролиза считаются обратимыми и подчиняются совокупным закономерностям смещения химического равновесия. Данные процессы возможно усиливать и замедлять, добавляя в раствор одноименный ион, разбавляя раствор или же нагревая его.
Для составления уравнений гидролиза солей существует конкретный алгоритм:
В данном случае гидролиз проходит по катиону.
Как узнать среду раствора
Химия
1.4.7. Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная
Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная.
Гидролиз – это взаимодействие веществ с водой, в результате которого изменяется среда раствора.
В неорганической химии чаще всего приходится иметь дело с гидролизом солей, т.е. с обменным взаимодействием ионов соли с молекулами воды в процессе их растворения. Различают 4 варианта гидролиза.
1. Соль образована сильным основанием и сильной кислотой.
Такая соль гидролизу практически не подвергается. При этом равновесие диссоциации воды в присутствии ионов соли почти не нарушается, поэтому рН=7, среда нейтральная.
2. Если соль образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты, то происходит гидролиз по аниону.
3. Если соль образована катионом слабого основания и анионом сильной кислоты, то гидролиз идет по катиону.
Cu 2+ + HOH \(\leftrightarrow\) CuOH + + H +
СuCl2 + HOH \(\leftrightarrow\) CuOHCl + HCl
CH3COO ‑ + + HOH \(\leftrightarrow\) NH4OH + CH3COOH
Растворы таких солей имеют или слабокислую, или слабощелочную среду, т.е. величина рН близка к 7. Реакция среды зависит от соотношения констант диссоциации кислоты и основания. Гидролиз солей, образованных очень слабыми кислотой и основанием, является практически необратимым. Это, в основном, сульфиды и карбонаты алюминия, хрома, железа.
При определении среды раствора солей необходимо учитывать, что среда раствора определяется сильным компонентом. Если соль образована кислотой, являющейся сильным электролитом, то среда раствора кислая. Если основание сильный электролит, то – щелочная.
Пример. Щелочную среду имеет раствор
1) Pb(NO3)2; 2) Na2CO3; 3) NaCl; 4) NaNO3
1) Pb(NO3)2 нитрат свинца(II). Соль образована слабым основанием и сильной кислотой, значит среда раствора кислая.
2) Na2CO3 карбонат натрия. Соль образована сильным основанием и слабой кислотой, значит среда раствора щелочная.
Правильный ответ 2) Na2CO3
В растворы солей опустили индикаторную бумажку. В растворах NaCl и NaNO3 она не изменила цвет, значит среда раствора нейтральная. В растворе Pb(NO3)2 окрасилась в красный цвет, среда раствора кислая. В растворе Na2СO3 окрасилась в синий цвет, среда раствора щелочная.
1.4.7. Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная.
Для того, чтобы понять, что такое гидролиз солей, вспомним для начала, как диссоциируют кислоты и щелочи.
Общим между всеми кислотами является то, что при их диссоциации обязательно образуются катионы водорода (Н + ), при диссоциации же всех щелочей всегда образуются гидроксид-ионы (ОН − ).
В связи с этим, если в растворе, по тем или иным причинам, больше ионов Н + говорят, что раствор имеет кислую реакцию среды, если ОН − — щелочную реакцию среды.
Если с кислотами и щелочами все понятно, то какая же реакция среды будет в растворах солей?
На первый взгляд, она всегда должна быть нейтральной. И правда же, откуда, например, в растворе сульфида натрия взяться избытку катионов водорода или гидроксид-ионов. Сам сульфид натрия при диссоциации не образует ионов ни одного, ни другого типа:
Тем не менее, если бы перед вами оказались, к примеру, водные растворы сульфида натрия, хлорида натрия, нитрата цинка и электронный pH-метр (цифровой прибор для определения кислотности среды) вы бы обнаружили необычное явление. Прибор показал бы вам, что рН раствора сульфида натрия больше 7, т.е. в нем явный избыток гидроксид-ионов. Среда раствора хлорида натрия оказалась бы нейтральной (pH = 7), а раствора Zn(NO3)2 кислой.
Единственное, что соответствует нашим ожиданиям – это среда раствора хлорида натрия. Она оказалась нейтральной, как и предполагалось.
Но откуда же взялся избыток гидроксид-ионов в растворе сульфида натрия, и катионов-водорода в растворе нитрата цинка?
Попробуем разобраться. Для этого нам нужно усвоить следующие теоретические моменты.
Любую соль можно представить как продукт взаимодействия кислоты и основания. Кислоты и основания делятся на сильные и слабые. Напомним, что сильными называют те кислоты, и основания, степень диссоциации, которых близка к 100%.
примечание: сернистую (H2SO3) и фосфорную (H3PO4) чаще относят к кислотам средней силы, но при рассмотрении заданий по гидролизу нужно относить их к слабым.
Как можно видеть, в результате такого взаимодействия образуется избыток гидроксид-ионов, отвечающий за щелочную реакцию среды. То есть кислотные остатки слабых кислот увеличивают щелочность среды. В случае растворов солей содержащих такие кислотные остатки говорят, что для них наблюдается гидролиз по аниону.
Кислотные остатки сильных кислот, в отличие от слабых, с водой не взаимодействуют. То есть они не оказывают влияния на pH водного раствора. Например, хлорид-ион, являясь кислотным остатком сильной соляной кислоты, с водой не реагирует:
То есть, хлорид-ионы, не влияют на pН раствора.
Zn 2+ + H2O ↔ Zn(OH) + + H +
Zn(OH) + + H2O ↔ Zn(OH) + + H +
Как можно видеть из уравнений выше, в результате взаимодействия катионов цинка с водой, в растворе накапливаются катионы водорода, повышающие кислотность среды, то есть понижающие pH. Если в состав соли, входят катионы, которым соответствуют слабые основания, в этом случае говорят что соль гидролизуется по катиону.
Катионы металлов, которым соответствуют сильные основания, с водой не взаимодействуют. Например, катиону Na + соответствует сильное основание – гидроксид натрия. Поэтому ионы натрия с водой не реагируют и никак не влияют на pH раствора.
Таким образом, исходя из вышесказанного соли можно разделить на 4 типа, а именно, образованные:
1) сильным основанием и сильной кислотой,
Такие соли не содержат ни кислотных остатков, ни катионов металлов, взаимодействующих с водой, т.е. способных повлиять на pH водного раствора. Растворы таких солей имеют нейтральную реакцию среды. Про такие соли говорят, что они не подвергаются гидролизу.
2) сильным основанием и слабой кислотой
В растворах таких солей, с водой реагируют только кислотные остатки. Среда водных растворов таких солей щелочная, в отношении солей такого типа говорят, что они гидролизуются по аниону
Примеры: NaF, K2CO3, Li2S и т.д.
3) слабым основанием и сильной кислотой
У таких солей с водой реагируют катионы, а кислотные остатки не реагируют – гидролиз соли по катиону, среда кислая.
4) слабым основанием и слабой кислотой.
С водой реагируют как катионы, так и анионы кислотных остатков. Гидролиз солей такого рода идет и по катиону, и по аниону. Нередко такие соли подвергаются необратимому гидролизу.
Что же значит то, что они необратимо гидролизуются?
Это, в свою очередь, приводит к тому, что соли образованные кислотными остатками слабых оснований и слабых кислот не могут быть получены обменными реакциями, а только твердофазным синтезом, либо и вовсе не могут быть получены. Например, при смешении раствора нитрата алюминия с раствором сульфида натрия, вместо ожидаемой реакции:
Наблюдается следующая реакция:
Тем не менее, сульфид алюминия без проблем может быть получен сплавлением порошка алюминия с серой:
При внесении сульфида алюминия в воду, он также как и при попытке его получения в водном растворе, подвергается необратимому гидролизу.
Среда растворов.Индикаторы
Содержание
Среда растворов.Индикаторы [ править ]
Вода и водные растворы окружают нас повсюду. В воде и в водных растворах присутствуют ионы H+ и OH-.Избыток или недостаток этих ионов определяет среду растовора.
.
Типы сред водных растворов [ править ]
Водородным показателем рН называется отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода. Если концентрация ионов водорода равна 10−7 моль/л, то рН = 7; рН может принимать значения от 0 до 14.
Среды водных растворов [ править ]
Различают три основных типа сред водных растворов: Нейтральная среда — среда, в которой концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-ионов (рН = 7 ). Кислая среда — среда, в которой концентрация ионов водорода больше концентрации гидроксид-ионов (рН 7 ). При значениях водородного показателя рН: от 0 до 3 среда водного раствора считается сильнокислой, от 4 до 6 — слабокислой, 7 — нейтральной, от 8 до 10 — слабощелочной, от 11 до 14 — сильнощелочной.
Чем меньше рН, тем больше кислотность водного раствора. Чем больше рН, тем больше щелочность водного раствора.
Индикаторы [ править ]
Среду водных растворов экспериментально можно определить различными способами. Одним из способов является применение индикаторов, изменяющих свою окраску при изменении среды раствора.
Индикаторы— вещества, обратимо изменяющие цвет в зависимости от среды раствора. В качестве индикаторов чаще всего на практике используют:
В кислой среде и метилоранж, и лакмус приобретают красный цвет. Вспомним правила смешивания цветов! Из каких двух цветов при смешивании можно получить оранжевый? Из красного и жёлтого. Действительно, в щелочной среде метилоранж приобретает жёлтый цвет. Красный и синий цвета при смешивании дают фиолетовый. Лакмус в щелочной среде становится синим. Оба индикатора более удобны на практике для определения кислой среды.
2)Фенолфталеин является индикатором на щелочную среду. Только в ней он приобретает яркую малиновую окраску. В остальных средах он бесцветный.
3)Универсальный индикатор изменяет окраску в широком диапазоне значений рН раствора.
Значение различных сред растворов и их определения [ править ]
Характер среды раствора имеет большое значение при протекании химических и биологических процессов. В зависимости от реакции среды эти процессы могут идти с разными скоростями и в разных направлениях. Поэтому определение pH среды растворов очень важно в медицине, науке, технике, сельском хозяйстве.
Постоянство концентраций ионов водорода — важный показатель внутренней среды живых организмов.