Циклопедия скорбит по жертвам террористического акта в Крокус-Сити (Красногорск, МО)

Гидролиз

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гидролиз солей Общие понятия

Гидро́лиз (гидро с греческого вода, а лизис — разрушение) — один из видов химических реакций сольволиза, где при взаимодействии веществ с водой происходит разложение исходного вещества с образованием новых соединений.

Механизм гидролиза соединений различных классов: соли, углеводы, белки, сложные эфиры, жиры и др. имеет существенные различия.

Гидролиз играет большую роль в жизнедеятельности живых организмов. Он существенно влияет на геохимические процессы. Гидролиз широко используется в химической промышленности.

Механизм гидролиза[править]

Механизм гидролиза для разных типов соединений весьма различен. Так, гидролиз соединений, распадающихся в растворе на ионы, можно рассматривать как результат поляризационного взаимодействия ионов с их гидратной оболочкой. Характер и степень распада молекул гидратной оболочки зависят от природы катионов и анионов — чем сильнее поляризующее действие ионов, тем в большей степени протекает гидролиз.

В соответствии с последовательным усилением акцепторной способности катионов (увеличением их заряда и уменьшением размеров) возможны два случая:

  • отсутствие заметного разложения молекул воды. Подобным образом ведут себя слабые акцепторы электронных пар — катионы щелочных и щелочно-земельных металлов.
  • обратимое разложение молекул воды с образованием гидроксоаквакомплексов.

В зависимости от электронодонорной активности анионов возможны следующие случаи:

  • отсутствие заметного разложения молекул воды: однозарядные анионы и прочие слабые доноры
  • обратимое разложение молекул воды: доноры средней силы.

Суммарный эффект гидролиза определяется природой находящихся в растворе катионов и анионов.

1. Если соединение при ионизации в растворе образует катионы и анионы, которые слабо поляризуют гидратную оболочку, гидролиз практически не происходит и рН среды не изменяется.

Примеров нет, потому что нет гидролиза.

2. Если соединение при ионизации образует катионы, которые поляризуют молекулы гидратной оболочки, и анионы, слабо поляризующие их, то происходит гидролиз по катиону. При этом образуется кислая среда, например

Cu2+ + Н2О = CuOH+ + Н+
CuCl2 + Н2О = CuOHCl + HCl

3. Если соединение при растворении ионизируется на слабополяризующие катионы и среднеполяризующие анионы, то происходит гидролиз по аниону и в результате гидролиза создается щелочная среда, например.

CO32− + H2O = HCO3 + OH
Na2CO3 + Н2О = NaHCO3 + NaOH

4. Если соединение при ионизации образует среднеполяризующие катионы и анионы, то происходит гидролиз и по катиону, и по аниону. При этом обычно наблюдается гидролиз с образованием малорастворимых слабых оснований и слабых кислот:

2Al3+ + 3S2− + 6Н2О = 2Al(OH)3(осадок) + ЗН2S(газ)
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S

Большинство соединений неметаллов с неметаллами в воде необратимо гидролизируются на две кислоты.

Степень гидролиза[править]

Степень гидролиза — отношение количества гидролизованного вещества к общему количеству растворенного вещества. Максимальная, если гидролиз происходит и по катиону, и по аниону, тогда вообще соединение почти полностью гидролизируется.

Согласно принципу Ле Шателье степень гидролиза возрастает с разбавлением раствора (увеличением концентрации воды). Степень гидролиза возрастает также с повышением температуры.

Образование многоядерных комплексов при гидролизе[править]

Гидролиз сопровождается сложными процессами образования двух- и многоядерных комплексов, связующими мостиками которых могут быть О, ОН, NH2, NO2, SO4 и другие атомы и их группировки.

Как первую стадию катионной полимеризации в растворах можно рассматривать возникновение двухъядерных комплексов, образованных за счет объединения октаэдрических (тетраэдрических) комплексов по вершине, ребру или грани.

Число ОН-мостиков в димере зависит от прочности связи О-Н в координированной молекуле воды. Очевидно, чем выше заряд иона металла, тем прочнее связь М—О (М — обозначение катиона) и тем больше ослабляется связь О-Н в координированной молекуле воды. Это приводит к увеличению числа ОН-мостиков и увеличению степени гидролиза.

Следующей стадией полимеризации становится возникновение многоядерных комплексов, которые могут образовывать кольца и цепи, что типично для полимеров.

При определенных условиях (высокая температура или повышенный рН раствора) поликонденсация может приводить к переходу гидроксопроизводных (мостики — ОН-группы) в оксопроизводные (мостики — атомы О).

Ссылки[править]