Kuinka kirjoitetaan suolojen hydrolyysiyhtälö? Tämä aihe aiheuttaa usein vaikeuksia lukiosta valmistuneille, jotka valitsevat kokeeseen kemian. Analysoidaan tärkeimpiä hydrolyysin tyyppejä, pohditaan molekyyli- ja ioniyhtälöiden laatimissääntöjä.
Määritelmä
Hydrolyysi on aineen ja veden välinen reaktio, johon liittyy alkuperäisen aineen komponenttien yhdistelmä sen kanssa. Tämä määritelmä osoittaa, että tämä prosessi ei tapahdu vain epäorgaanisissa aineissa, vaan se on ominaista myös orgaanisille yhdisteille.
Esimerkiksi hydrolyysireaktioyhtälö on kirjoitettu hiilihydraateille, estereille, proteiineille, rasvoille.
Hydrolyysiarvo
Kaikki kemialliset vuorovaikutukset, joita havaitaan hydrolyysiprosessissa, käytetään eri teollisuudenaloilla. Tätä menetelmää käytetään esimerkiksi karkeiden ja kolloidisten epäpuhtauksien poistamiseen vedestä. Näihin tarkoituksiin käytetään erityisiä alumiini- ja rautahydroksidisakkoja, jotka saadaan hydrolysoimalla näiden metallien sulfaatteja ja klorideja.
Mitä muuta sillä on väliähydrolyysi? Tämän prosessin yhtälö osoittaa, että tämä reaktio on kaikkien elävien olentojen ruoansulatusprosessien perusta. Suurin osa kehon tarvitsemasta energiasta keskittyy ATP:ksi. Energian vapautuminen on mahdollista hydrolyysiprosessin ansiosta, johon ATP osallistuu.
Prosessiominaisuudet
Suolahydrolyysin molekyyliyhtälö on kirjoitettu palautuvaksi reaktioksi. Sen mukaan, mistä emäksestä ja haposta epäorgaaninen suola muodostuu, tälle prosessille on useita vaihtoehtoja.
Muodostuvat suolat osallistuvat tällaiseen vuorovaikutukseen:
- mieto hydroksidi ja aktiivinen happo (ja päinvastoin);
- haihtuva happo ja aktiivinen emäs.
Et voi kirjoittaa ionihydrolyysiyhtälöä suoloille, jotka muodostuvat aktiivisesta haposta ja emäksestä. Syynä on se, että neutraloinnin ydin on veden muodostuminen ioneista.
Prosessin ominaisuus
Miten hydrolyysiä voidaan kuvata? Tämän prosessin yhtälöä voidaan tarkastella suolan esimerkissä, jonka muodostavat yksiarvoinen metalli ja yksiemäksinen happo.
Jos happo esitetään muodossa HA ja emäs on MON, niiden muodostama suola on MA.
Miten hydrolyysi voidaan kirjoittaa? Yhtälö on kirjoitettu molekyyli- ja ionimuodossa.
Laimeille liuoksille käytetään hydrolyysivakiota, joka määritellään moolien lukumäärän suhteenahydrolyysiin osallistuvat suolat, niiden kokonaismäärään. Sen arvo riippuu siitä, mikä happo ja emäs muodostavat suolan.
Anionihydrolyysi
Kuinka kirjoitetaan molekyylihydrolyysiyhtälö? Jos suola sisältää aktiivista hydroksidia ja haihtuvaa happoa, vuorovaikutuksen tuloksena muodostuu alkali ja hapan suola.
Tyypillinen on natriumkarbonaattiprosessi, joka tuottaa alkalin ja happosuolan.
Koska liuos sisältää hydroksyyliryhmän anioneja, liuos on emäksinen, anioni hydrolysoituu.
Prosessiesimerkki
Kuinka tällainen hydrolyysi kirjataan ylös? Rautasulfaatin (2) prosessiyhtälö olettaa rikkihapon ja rauta(II)sulfaatin (2) muodostumisen.
Liuos on hapan, rikkihapon muodostama.
Täydellinen hydrolyysi
Molekulaariset ja ioniset yhtälöt suolojen hydrolyysille, jotka muodostuvat inaktiivisesta haposta ja samasta emäksestä, viittaavat vastaavien hydroksidien muodostumiseen. Esimerkiksi amfoteerisen hydroksidin ja haihtuvan hapon muodostaman alumiinisulfidin reaktiotuotteet ovat alumiinihydroksidia ja rikkivetyä. Ratkaisu on neutraali.
Toimenpiteiden järjestys
On olemassa tietty algoritmi, jota noudattaen lukiolaiset voivat määrittää tarkasti hydrolyysin tyypin, tunnistaa väliaineen reaktion ja myös tallentaa käynnissä olevan reaktion tuotteet. Ensin sinun on määritettävä tyyppikäsittele ja tallenna käynnissä oleva suolan dissosiaatioprosessi.
Esimerkiksi kuparisulfaatin (2) hajoaminen ioneiksi liittyy kuparikationin ja sulfaatin anionin muodostumiseen.
Tämä suola muodostuu heikosta emäksestä ja aktiivisesta haposta, joten prosessi tapahtuu pitkin kationia (heikko ioni).
Seuraavaksi kirjoitetaan meneillään olevan prosessin molekyyli- ja ioniyhtälö.
Väliaineen reaktion määrittämiseksi on tarpeen muodostaa ionikuva käynnissä olevasta prosessista.
Tämän reaktion tuotteet ovat: kuparihydroksosulfaatti (2) ja rikkihappo, joten liuokselle on ominaista väliaineen hapan reaktio.
Hydrolyysillä on erityinen paikka erilaisten vaihtoreaktioiden joukossa. Suolojen tapauksessa tämä prosessi voidaan esittää aineen ionien palautuvana vuorovaikutuksena hydraatiokuoren kanssa. Tämän vaikutuksen voimakkuudesta riippuen prosessi voi edetä eri intensiteetillä.
Kationien ja niitä hydratoivien vesimolekyylien välille muodostuu luovuttaja-akseptorisidoksia. Veden sisältämät happiatomit toimivat luovuttajina, koska niillä on jakamattomia elektronipareja. Akseptorit ovat kationeja, joilla on vapaat atomikiertoradat. Kationin varaus määrää sen polarisoivan vaikutuksen veteen.
Anionien ja HOH-dipolien välille muodostuu heikko vetysidos. Anionien voimakkaalla vaikutuksella täydellinen irtautuminen protonimolekyylistä on mahdollista, mikä johtaa hapon tai HCO3‾-tyyppisen anionin muodostumiseen. Hydrolyysi on palautuva ja endoterminen prosessi.
Vaikutustyypit suolaanvesimolekyylit
Kaikilla anioneilla ja kationeilla, joilla on merkityksettömiä varauksia ja merkittäviä kokoja, on lievä polarisoiva vaikutus vesimolekyyleihin, joten vesiliuoksessa ei käytännössä tapahdu reaktiota. Esimerkkinä tällaisista kationeista voidaan mainita hydroksyyliyhdisteet, jotka ovat alkaleja.
Otetaan esiin D. I. Mendelejevin taulukon pääalaryhmän ensimmäisen ryhmän metallit. Vaatimukset täyttävät anionit ovat vahvojen happojen happamia jäämiä. Aktiivisten happojen ja alkalien muodostamat suolat eivät käy läpi hydrolyysiprosessia. Heille dissosiaatioprosessi voidaan kirjoittaa seuraavasti:
H2O=H+ + OH‾
Näiden epäorgaanisten suolojen liuoksilla on neutraali ympäristö, joten suolojen hajoamista ei havaita hydrolyysin aikana.
Orgaanisissa suoloissa, jotka muodostuvat heikon hapon ja alkalikationin anionista, havaitaan anionin hydrolyysi. Esimerkkinä tällaisesta suolasta kannattaa harkita kaliumasetaattia CH3COOK.
CH3COOCOO- asetaatti-ionien sitoutuminen vetyprotoneilla etikkahapon molekyyleissä, joka on heikko elektrolyytti, havaitaan. Liuoksessa havaitaan merkittävän määrän hydroksidi-ionien kerääntymistä, minkä seurauksena se saa väliaineen alkalisen reaktion. Kaliumhydroksidi on vahva elektrolyytti, joten sitä ei voi sitoa, pH > 7.
Käynnissä olevan prosessin molekyyliyhtälö on:
CH3SOOK + H2O=KOH +CH3UN
Aineiden välisen vuorovaikutuksen olemuksen ymmärtämiseksi on laadittava täydellinen ja pelkistetty ioniyhtälö.
Na2S-suolalle on ominaista vaiheittainen hydrolyysiprosessi. Ottaen huomioon, että suola muodostuu vahvan alkalin (NaOH) ja kaksiemäksisen heikon hapon (H2S) vaikutuksesta, liuoksessa havaitaan sulfidianionin sitoutumista vesiprotonien toimesta ja hydroksyyliryhmien kertymistä. Molekyyli- ja ionimuodossa tämä prosessi näyttää tältä:
Na2S + H2O=NaHS + NaOH
Ensimmäinen askel. S2− + HON=HS− + OH−
Toinen vaihe. HS− + HON=H2S + OH−
Huolimatta tämän suolan kaksivaiheisen hydrolyysin mahdollisuudesta normaaleissa olosuhteissa, prosessin toinen vaihe ei käytännössä etene. Syynä tähän ilmiöön on hydroksyyli-ionien kerääntyminen, mikä antaa liuokselle heikon alkalisen ympäristön. Tämä edistää kemiallisen tasapainon muutosta Le Chatelierin periaatteen mukaisesti ja aiheuttaa neutralointireaktion. Tässä suhteessa alkalin ja heikon hapon muodostamien suolojen hydrolyysi voidaan estää ylimääräisellä alkalilla.
Anionien polarisoivasta vaikutuksesta riippuen on mahdollista vaikuttaa hydrolyysin voimakkuuteen.
Suoloissa, jotka sisältävät vahvoja happoanioneja ja heikkoja emäksisiä kationeja, havaitaan kationihydrolyysiä. Samanlaista prosessia voidaan harkita esimerkiksi ammoniumkloridille. Prosessi voidaan esittää seuraavastimuoto:
molekyyliyhtälö:
NH4CL + H2O=NH4OH + HCL
lyhyt ioniyhtälö:
NH4++HOH=NH4OH + H +
Koska protonit kerääntyvät liuokseen, siihen muodostuu hapan ympäristö. Tasapainon siirtämiseksi vasemmalle liuokseen lisätään happoa.
Heikon kationin ja anionin muodostaman suolan täydellinen hydrolyysi on tyypillistä. Harkitse esimerkiksi ammoniumasetaatin CH3COONH4 hydrolyysiä. Ionimuodossa vuorovaikutus on muotoa:
NH4+ + CH3COO−+ HOH=NH4OH + CH3COOH
Lopuksi
Riippuen siitä, mistä haposta ja emäksestä suola muodostuu, reaktiossa veden kanssa on tiettyjä eroja. Esimerkiksi kun heikot elektrolyytit muodostavat suolaa ja kun ne ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, muodostuu haihtuvia tuotteita. Täydellinen hydrolyysi on syy siihen, miksi joitain suolaliuoksia ei ole mahdollista valmistaa. Esimerkiksi alumiinisulfidille voit kirjoittaa prosessin seuraavasti:
Al2S3 + 6H2O=2Al(OH) 3↓ + 3H2S↑
Tällaista suolaa voidaan saada vain”kuivamenetelmällä”, yksinkertaisten aineiden kuumentamalla kaavion mukaisesti:
2Al + 3S=Al2S3
Alumiinisulfidin hajoamisen välttämiseksi se on säilytettävä ilmatiiviissä säiliöissä.
Joissakin tapauksissa hydrolyysiprosessi on melko vaikea, joten molekyylitämän prosessin yhtälöillä on ehdollinen muoto. Vuorovaikutustuotteiden luotettavaksi toteamiseksi on tarpeen suorittaa erityisiä tutkimuksia.
Tämä on esimerkiksi tyypillistä raudan, tinan ja berylliumin moniytimisille komplekseille. Riippuen suunnasta, johon tätä palautuvaa prosessia on siirrettävä, on mahdollista lisätä samannimisiä ioneja, muuttaa niiden pitoisuutta ja lämpötilaa.
