Ինչպե՞ս գրել աղերի հիդրոլիզի հավասարումը: Այս թեման հաճախ դժվարություններ է առաջացնում միջնակարգ դպրոցների շրջանավարտների համար, ովքեր քննության համար ընտրում են քիմիա։ Վերլուծենք հիդրոլիզի հիմնական տեսակները, դիտարկենք մոլեկուլային և իոնային հավասարումների կազմման կանոնները։
Սահմանում
Հիդրոլիզը ռեակցիա է նյութի և ջրի միջև, որն ուղեկցվում է սկզբնական նյութի բաղադրիչների համակցմամբ։ Այս սահմանումը ցույց է տալիս, որ այս գործընթացը տեղի է ունենում ոչ միայն անօրգանական նյութերում, այլև այն բնորոշ է օրգանական միացություններին։
Օրինակ, հիդրոլիզի ռեակցիայի հավասարումը գրված է ածխաջրերի, եթերների, սպիտակուցների, ճարպերի համար:
Հիդրոլիզի արժեք
Բոլոր քիմիական փոխազդեցությունները, որոնք նկատվում են հիդրոլիզի գործընթացում, օգտագործվում են տարբեր արդյունաբերություններում: Օրինակ, այս գործընթացը օգտագործվում է ջրից կոպիտ և կոլոիդային կեղտերը հեռացնելու համար: Այդ նպատակով օգտագործվում են ալյումինի և երկաթի հիդրօքսիդների հատուկ նստվածքներ, որոնք ստացվում են այդ մետաղների սուլֆատների և քլորիդների հիդրոլիզից։
Էլ ի՞նչ նշանակություն ունիհիդրոլիզ? Այս գործընթացի հավասարումը ցույց է տալիս, որ այս ռեակցիան բոլոր կենդանի էակների մարսողական գործընթացների հիմքն է: Էներգիայի հիմնական մասը, որն անհրաժեշտ է մարմնին, կենտրոնացած է որպես ATP: Էներգիայի արտազատումը հնարավոր է հիդրոլիզի գործընթացի շնորհիվ, որին մասնակցում է ATP-ն։
Գործընթացի առանձնահատկությունները
Աղի հիդրոլիզի մոլեկուլային հավասարումը գրված է որպես շրջելի ռեակցիա։ Կախված նրանից, թե որ հիմքից և թթվից է առաջանում անօրգանական աղը, այս գործընթացի ընթացքի տարբեր տարբերակներ կան։
Ստեղծված աղերը մտնում են այսպիսի փոխազդեցության մեջ.
- թեթև հիդրօքսիդ և ակտիվ թթու (և հակառակը);
- ցնդող թթու և ակտիվ հիմք:
Դուք չեք կարող գրել իոնային հիդրոլիզի հավասարումը այն աղերի համար, որոնք առաջանում են ակտիվ թթուից և հիմքից: Պատճառն այն է, որ չեզոքացման էությունը հանգում է իոններից ջրի առաջացմանը։
Գործընթացի բնութագրիչ
Ինչպե՞ս կարելի է նկարագրել հիդրոլիզը: Այս գործընթացի հավասարումը կարելի է դիտարկել աղի օրինակով, որը ձևավորվում է միավալենտ մետաղից և միաբազային թթվից:
Եթե թթուն ներկայացված է որպես HA, իսկ հիմքը MON է, ապա դրանց առաջացրած աղը MA է:
Ինչպե՞ս կարելի է գրել հիդրոլիզ: Հավասարումը գրված է մոլեկուլային և իոնային ձևերով։
Նոսրացված լուծույթների համար օգտագործվում է հիդրոլիզի հաստատունը, որը սահմանվում է որպես մոլերի քանակի հարաբերակցությունաղեր, որոնք ներգրավված են հիդրոլիզի մեջ, դրանց ընդհանուր քանակով: Դրա արժեքը կախված է նրանից, թե որ թթունն ու հիմքն են կազմում աղը։
Անիոնային հիդրոլիզ
Ինչպե՞ս գրել մոլեկուլային հիդրոլիզի հավասարումը: Եթե աղը պարունակում է ակտիվ հիդրօքսիդ և ցնդող թթու, ապա փոխազդեցության արդյունքը կլինի ալկալի և թթվային աղ:
Տիպիկ է նատրիումի կարբոնատի գործընթացը, որն առաջացնում է ալկալի և թթու աղ:
Հաշվի առնելով, որ լուծույթը պարունակում է հիդրօքսիլ խմբի անիոններ, լուծույթը ալկալային է, անիոնը՝ հիդրոլիզացված։
Գործընթացի օրինակ
Ինչպե՞ս գրել այսպիսի հիդրոլիզը: Երկաթի սուլֆատի (2) գործընթացի հավասարումը ենթադրում է ծծմբաթթվի և երկաթի սուլֆատի (2) ձևավորում։
Լուծույթը թթվային է, առաջանում է ծծմբաթթվից։
Ընդհանուր հիդրոլիզ
Մոլեկուլային և իոնային հավասարումները աղերի հիդրոլիզի համար, որոնք ձևավորվում են ոչ ակտիվ թթվով և նույն հիմքով, հուշում են համապատասխան հիդրօքսիդների առաջացման մասին։ Օրինակ, ամֆոտերային հիդրօքսիդի և ցնդող թթվի կողմից ձևավորված ալյումինի սուլֆիդի համար ռեակցիայի արտադրանքը կլինի ալյումինի հիդրօքսիդը և ջրածնի սուլֆիդը: Լուծումը չեզոք է։
Գործողությունների հաջորդականություն
Գոյություն ունի որոշակի ալգորիթմ, որից հետո ավագ դպրոցի աշակերտները կկարողանան ճշգրիտ որոշել հիդրոլիզի տեսակը, բացահայտել միջավայրի ռեակցիան, ինչպես նաև արձանագրել ընթացող ռեակցիայի արտադրանքը: Նախ պետք է սահմանել տեսակըմշակել և գրանցել աղի շարունակական տարանջատման գործընթացը։
Օրինակ, պղնձի սուլֆատի համար (2), իոնների տարրալուծումը կապված է պղնձի կատիոնի և սուլֆատի անիոնի առաջացման հետ:
Այս աղը ձևավորվում է թույլ հիմքից և ակտիվ թթվից, ուստի գործընթացը տեղի է ունենում կատիոնի երկայնքով (թույլ իոն):
Հաջորդում գրված է ընթացող գործընթացի մոլեկուլային և իոնային հավասարումը:
Միջավայրի ռեակցիան որոշելու համար անհրաժեշտ է կազմել ընթացող գործընթացի իոնային տեսք:
Այս ռեակցիայի արգասիքներն են՝ պղնձի հիդրոքսուլֆատ (2) և ծծմբաթթու, ուստի լուծույթը բնութագրվում է միջավայրի թթվային ռեակցիայով։
Փոխանակման տարբեր ռեակցիաների մեջ առանձնահատուկ տեղ ունի
Հիդրոլիզը։ Աղերի դեպքում այս պրոցեսը կարող է ներկայացվել որպես նյութի իոնների շրջելի փոխազդեցություն հիդրացիոն թաղանթով։ Կախված այս ազդեցության ուժից՝ գործընթացը կարող է ընթանալ տարբեր ինտենսիվությամբ։
Դոնոր-ընդունիչ կապեր առաջանում են կատիոնների և ջրի մոլեկուլների միջև, որոնք խոնավացնում են դրանք: Ջրի մեջ պարունակվող թթվածնի ատոմները հանդես կգան որպես դոնոր, քանի որ դրանք չունեն էլեկտրոնային զույգեր։ Ընդունիչները կլինեն կատիոններ, որոնք ունեն ազատ ատոմային ուղեծրեր։ Կատիոնի լիցքը որոշում է դրա բևեռացնող ազդեցությունը ջրի վրա։
Անիոնների և HOH դիպոլների միջև առաջանում է թույլ ջրածնային կապ: Անիոնների ուժեղ գործողությամբ հնարավոր է ամբողջական անջատում պրոտոնի մոլեկուլից, ինչը հանգեցնում է HCO3‾ տիպի թթվի կամ անիոնի ձևավորմանը։ Հիդրոլիզը շրջելի և էնդոթերմիկ գործընթաց է։
Ազդեցության տեսակները աղի վրաջրի մոլեկուլներ
Բոլոր անիոնները և կատիոնները, որոնք ունեն աննշան լիցքեր և զգալի չափեր, ունեն մի փոքր բևեռացնող ազդեցություն ջրի մոլեկուլների վրա, ուստի ջրային լուծույթում գործնականում ռեակցիա չկա: Որպես այդպիսի կատիոնների օրինակ կարելի է նշել հիդրօքսիլ միացությունները, որոնք ալկալիներ են։
Առանձնացնենք Դ. Ի. Մենդելեևի աղյուսակի հիմնական ենթախմբի առաջին խմբի մետաղները։ Անիոնները, որոնք համապատասխանում են պահանջներին, ուժեղ թթուների թթվային մնացորդներ են: Աղերը, որոնք առաջանում են ակտիվ թթուների և ալկալիների կողմից, չեն ենթարկվում հիդրոլիզի գործընթացին։ Նրանց համար տարանջատման գործընթացը կարող է գրվել հետևյալ կերպ՝
H2O=H+ + OH‾
Այս անօրգանական աղերի լուծույթներն ունեն չեզոք միջավայր, հետևաբար հիդրոլիզի ժամանակ աղերի քայքայումը չի նկատվում։
Թույլ թթվի և ալկալային կատիոնի անիոնից առաջացած օրգանական աղերի դեպքում դիտվում է անիոնի հիդրոլիզ։ Որպես այդպիսի աղի օրինակ, դիտարկեք կալիումի ացետատը CH3COOK.
CH3COOCOO- ացետատ իոնների կապում ջրածնի պրոտոններով քացախաթթվի մոլեկուլներում, որը թույլ էլեկտրոլիտ է, նկատվում է. Լուծույթում նկատվում է զգալի քանակությամբ հիդրօքսիդի իոնների կուտակում, որի արդյունքում այն ձեռք է բերում միջավայրի ալկալային ռեակցիա։ Կալիումի հիդրօքսիդը ուժեղ էլեկտրոլիտ է, ուստի այն չի կարող կապվել, pH > 7.
Ընթացիկ գործընթացի մոլեկուլային հավասարումն է.
CH3SOOK + H2O=KOH +CH3UN
Նյութերի փոխազդեցության էությունը հասկանալու համար անհրաժեշտ է կազմել ամբողջական և կրճատված իոնային հավասարում։
Na2S աղը բնութագրվում է հիդրոլիզի փուլային գործընթացով: Հաշվի առնելով, որ աղն առաջանում է ուժեղ ալկալիով (NaOH) և երկհիմնական թույլ թթվով (H2S), լուծույթում նկատվում է սուլֆիդային անիոնի միացում ջրի պրոտոններով և հիդրօքսիլ խմբերի կուտակում։ Մոլեկուլային և իոնային ձևով այս գործընթացը կունենա հետևյալ տեսքը՝
Na2S + H2O=NaHS + NaOH
Առաջին քայլը. S2− + HON=HS− + OH−
Երկրորդ քայլ. HS− + HON=H2S + OH−
Չնայած նորմալ պայմաններում այս աղի երկաստիճան հիդրոլիզի հնարավորությանը, գործընթացի երկրորդ փուլը գործնականում չի ընթանում։ Այս երեւույթի պատճառը հիդրօքսիլ իոնների կուտակումն է, որոնք լուծույթին տալիս են թույլ ալկալային միջավայր։ Սա նպաստում է քիմիական հավասարակշռության փոփոխությանը Լե Շատելիեի սկզբունքի համաձայն և առաջացնում է չեզոքացման ռեակցիա։ Այս առումով, աղերի հիդրոլիզը, որոնք ձևավորվում են ալկալիների և թույլ թթվի միջոցով, կարող են ճնշվել ալկալիների ավելցուկով:
Կախված անիոնների բևեռացման ազդեցությունից՝ հնարավոր է ազդել հիդրոլիզի ինտենսիվության վրա։
Ուժեղ թթու անիոններ և թույլ հիմքային կատիոններ պարունակող աղերի դեպքում դիտվում է կատիոնների հիդրոլիզ։ Օրինակ, նմանատիպ գործընթաց կարելի է դիտարկել ամոնիումի քլորիդի վրա: Գործընթացը կարելի է ներկայացնել հետևյալ կերպձև:
մոլեկուլային հավասարում
NH4CL + H2O=NH4OH + HCL
կարճ իոնային հավասարում:
NH4++HOH=NH4OH + H +
Պայմանավորված է նրանով, որ պրոտոնները կուտակվում են լուծույթում, դրանում առաջանում է թթվային միջավայր։ Հավասարակշռությունը ձախ տեղափոխելու համար լուծույթի մեջ ներմուծվում է թթու:
Թույլ կատիոնից և անիոնից առաջացած աղի համար բնորոշ է ամբողջական հիդրոլիզի ընթացքը։ Օրինակ՝ դիտարկեք ամոնիումի ացետատի հիդրոլիզը CH3COONH4: Իոնային ձևով փոխազդեցությունն ունի ձև՝
NH4+ + CH3COO−+ HOH=NH4OH + CH3COOH
Եզրակացություն
Կախված նրանից, թե որ թթու և հիմք է առաջանում աղը, ջրի հետ ռեակցիայի պրոցեսն ունի որոշակի տարբերություններ։ Օրինակ, երբ աղը ձևավորվում է թույլ էլեկտրոլիտներով և երբ դրանք փոխազդում են ջրի հետ, առաջանում են ցնդող արտադրանքներ։ Ամբողջական հիդրոլիզն է պատճառը, որ հնարավոր չէ աղի որոշ լուծույթներ պատրաստել։ Օրինակ, ալյումինի սուլֆիդի համար կարող եք գործընթացը գրել հետևյալ կերպ՝
Al2S3 + 6H2O=2Al(OH) 3↓ + 3H2S↑
Նման աղ կարելի է ստանալ միայն «չոր եղանակով»՝ օգտագործելով պարզ նյութերի տաքացում՝ համաձայն սխեմայի՝
2Al + 3S=Al2S3
Ալյումինի սուլֆիդի քայքայվելուց խուսափելու համար անհրաժեշտ է այն պահել հերմետիկ տարաներում։
Որոշ դեպքերում հիդրոլիզի գործընթացը բավականին դժվար է, ուստի մոլեկուլայս գործընթացի հավասարումները ունեն պայմանական ձև. Փոխազդեցության արտադրանքը հուսալիորեն հաստատելու համար անհրաժեշտ է հատուկ ուսումնասիրություններ անցկացնել։
Օրինակ, սա բնորոշ է երկաթի, անագի, բերիլիումի բազմամիջուկային համալիրներին։ Կախված նրանից, թե որ ուղղությամբ պետք է տեղափոխվի այս շրջելի գործընթացը, հնարավոր է ավելացնել համանուն իոններ, փոխել դրանց կոնցենտրացիան և ջերմաստիճանը։
