0:00 Хімія. 11 клас. Мої вітання! Я – Світлана Новікова, вчителька хімії. Сьогоднішній урок ми присвячуємо гідролізу солей. Ви дізнаєтеся про взаємодію з водою солей різних типів, зможете прогнозувати характер середовища водного розчину солі. У перекладі з давньогрецької, гідроліз – це розкладання речовин водою. Із поняттям “гідроліз” ви ознайомилися під час вивчення хімічних властивостей естерів, жирів вуглеводів білків. Такі процеси відбуваються за наявності кислоти чи лугу,
0:46 а в живих організмах - за участю ферментів. Унаслідок гідролізу жирів, утворюються гліцерин і вищі карбонові кислоти, сахароза зазнає гідролізу з утворенням глюкози і фруктози, а кінцевими продуктами гідролізу білків є амінокислоти. Гідроліз солей відрізняється від гідролізу органічних сполук, оскільки відбувається в гідратованих йонах. Ви пам’ятаєте, що під час електролітичної дисоціації солі в розчині, кожний катіон і аніон оточують молекули води. Катіони металічних елементів сполучаються з молекулами води ковалентним зв'язком за донорно-акцепторним механізмом. Донором слугує атом Оксигену молекули води,
1:32 у якого є дві неподілені пари електронів, а акцептором - катіон металічного елемента, який має вільні орбіталі. Аніони з'єднуються з молекулами води водневим зв'язком. Розглянемо суть гідролізу солей. Вона визначається тим, від яких сполук - основи чи кислоти, походить сіль. Спочатку пригадаймо, що за ступенем дисоціації, основи та кислоти поділяють на сильні та слабкі. Виокремлюють ще й кілька кислот середньої сили. Лужні та лужноземельні елементи утворюють сильні основи (луги), а решта основ є слабкими. Ряд кислот за їхньою силою представлено на екрані.
2:18 У гідратних оболонках деяких йонів ковалентний зв'язок у молекулі води під впливом цих йонів може руйнуватися, і ця молекула розпадається на йони Н+ і ОН-. В одних випадках, катіони Гідрогену сполучаються з аніонами кислотного залишку солі. Це відбувається, якщо аніон солі походить від слабкої кислоти або кислоти середньої сили. У розчині накопичуються гідроксид-аніони ОН-. Як наслідок, середовище в розчині солі стає лужним. Це – гідроліз за аніоном. В інших випадках, відбувається протилежне – гідроксид-аніони ОН- сполучаються з катіонами металічних елементів.
3:05 Ці катіони є складниками солей, які утворені слабкими основами. У розчин надходять катіони Гідрогену Н+, зумовлюючи кисле середовище розчину солі. Подібний процес відбувається і в розчинах солей амонію, адже амонійна основа – теж слабкий електроліт. Це – гідроліз за катіоном. Тепер виконаємо кілька дослідів. Спершу дослідімо водний розчин натрій ацетату – солі, утвореної сильною основою NaOH і слабкою кислотою СН3СООН. Розчиняємо невелику кількість цієї солі у воді. В утворений безбарвний розчин занурюємо смужку універсального індикаторного паперу.
3:54 Поява синього забарвлення свідчить про лужне середовище в розчині натрій ацетату; значення рН > 7 (рН більше семи). Складаємо рівняння реакції: Натрій ацетат у водному розчині дисоціює на ацетат-аніони і катіони Натрію: СН3СООNa = СН3СОО- + Nа+ Ацетат-аніони походять від слабкої оцтової кислоти. Їхня частина взаємодіє з молекулами води з утворенням молекул оцтової кислоти і гідроксид-аніонів: СН3СОО- + Н2О
4:41 стрілочки в прямому та зворотному напрямках СН3СООН + ОН- Поява йонів ОН- у розчині зумовлює лужне середовище і відповідну зміну забарвлення універсального індикатора. Молекулярне рівняння реакції гідролізу натрій ацетату: СН3СООNa + Н2О стрілочки в прямому та зворотному напрямках СН3СООН + NaOH. Робимо висновок: розчин солі, утвореної сильною основою і слабкою кислотою, має лужне середовище. Зверніть увагу на молекулярне рівняння реакції гідролізу натрій ацетату.
5:30 За кількістю та складом реагентів і продуктів реакції гідроліз – це реакція обміну за участю солі і води. Гідроліз – процес, протилежний нейтралізації. Пригадайте, яку реакцію називають реакцією нейтралізації. Правильно, реакція нейтралізації – це реакція між кислотою і основою, внаслідок якої утворюється сіль і вода. Тепер складемо рівняння реакції гідролізу іншої солі, причому спочатку молекулярне рівняння, а потім йонно-молекулярне. Сіль натрій сульфід Nа2S, як і натрій ацетат, утворена сильною основою (натрій гідроксид NaOH розчинний у воді; це - луг)
6:18 і слабкою сульфідною кислотою Н2S (згідно із рядом кислот за їхньою силою). Складаємо реакцію між натрій сульфідом і водою. Як і в випадку гідролізу натрій ацетату, серед продуктів реакції буде луг NaOH, але замість кислоти Н2S утворюватиметься її кисла сіль NaHS: Nа2S + HОH стрілочки в прямому та зворотному напрямках NaHS + NaOH. Тепер запишемо повне йонно-молекулярне рівняння, подавши сильні електроліти - солі та луг - їхніми йонами, а для води залишаємо її молекулярну формулу:
7:08 2Nа+ + S2- + HОH стрілочки в прямому та зворотному напрямках Nа+ + HS-+ Nа++ OН-. Скорочене йонно-молекулярне рівняння: S2- + HОH стрілочки в прямому та зворотному напрямках HS-+ OН- показує, що в розчині накопичуються гідроксид-аніони O Н-, які зумовлюють лужне середовище розчину. Зверніть увагу: ми записали рівняння першої стадії гідролізу натрій сульфіду. Друга стадія - взаємодія гідрогенсульфід-іону з водою,
7:56 одним із продуктів якої є кислота Н2S, – практично не відбувається. Проведемо наступний дослід. Дослідімо водний розчин амоній хлориду – солі, утвореної слабкою основою і сильною кислотою. Розчиняємо невелику кількість цієї солі у воді й занурюємо в утворений розчин смужку універсального індикаторного паперу. Поява червоного забарвлення свідчить про кисле середовище в розчині амоній хлориду; значення рН < 7 (рН менше семи). Складімо рівняння гідролізу амоній хлориду. Ця реакція, як і гідроліз натрій ацетату або натрій сульфіду, є оборотною;
8:42 її продукти – відповідні основа і кислота. Спочатку запишемо рівняння електролітичної дисоціації солі: NН4Сl = NН4+ + Сl-. Із цих двох йонів з молекулами води реагуватимуть лише катіони амонію, які походять від слабкої основи. Вони “забиратимуть” від молекул води гідроксид-аніони ОН-. Йонно-молекулярне рівняння реакції: NН4+ + НОН стрілочки в прямому та зворотному напрямках NН4OH + Н+. Поява в розчині йонів Гідрогену Н+ зумовлює кисле середовище
9:30 і відповідну зміну забарвлення індикатора. Молекулярне рівняння реакції гідролізу амоній хлориду: NН4Сl + НОН стрілочки в прямому та зворотному напрямках NН4ОН + НСl. Робимо висновок: розчин солі, утвореної слабкою основою і сильною кислотою, має кисле середовище. Наступний приклад гідролізу солі такого самого типу розберемо без проведення експерименту. Ферум(ІІ) хлорид FeCl2 – сіль, утворена слабкою основою (ферум(ІІ) гідроксидом Fe(OH)2) і сильною кислотою (хлоридною HCl). Записуємо молекулярне рівняння:
10:17 FeCl2 + НОН стрілочки в прямому та зворотному напрямках FeOHCl + HCl. Зверніть увагу! Серед продуктів реакції – оснóвна сіль FeOHCl, а не гідроксид Fe(OH)2. Вона складається з йонів FeOH+ і Cl– і є розчинною у воді. Тепер молекулярне рівняння перетворюємо на йонно-молекулярне. Сильні електроліти – середню і основну солі, а також хлоридну кислоту, записуємо у вигляді відповідних йонів, а для води залишаємо її молекулярну формулу: Fe2+ + 2Cl– + НОН
11:05 стрілочки в прямому та зворотному напрямках FeOH+ + Cl– + H+ + Cl–. Скорочене йонне рівняння: Fe2+ + НОН стрілочки в прямому та зворотному напрямках FeOH+ + H+. Середовище в розчині ферум(ІІ) хлориду – кисле. Зауважимо, що гідроліз цієї солі, як і натрій сульфіду, відбувається лише за першою стадією (нерозчинний гідроксид Fe(OH)2 не утворюється). І знову хімічний експеримент. Тепер дослідімо розчин амоній ацетату СН3СООNН4.
11:52 Розчиняємо невелику кількість цієї солі у воді й занурюємо в утворений розчин смужку універсального індикаторного паперу. Індикатор не змінює своє забарвлення, що свідчить про нейтральне середовище в розчині амоній ацетату, рН = 7. Пропоную розібратися, чому середовище є саме таким. Амоній ацетат – сіль, утворена слабкою основою і слабкою кислотою. Тому, обидва йони реагують з водою: СН3СОО- + NН4+ + НОН стрілочки в прямому та зворотному напрямках СН3СООН + NН4ОН. Ступені дисоціації оцтової кислоти і амоній гідроксиду в розчинах однакової концентрації
12:44 майже однакові, тому й середовище розчину амоній ацетату нейтральне. Якщо кислота дещо сильніша за основу, то середовище розчину їхньої солі буде слабкокислим, якщо ж навпаки – слабколужним. Зробимо висновок: розчин солі, утвореної слабкими основою і кислотою, може мати нейтральне, слабкокисле або слабколужне середовище. Існують солі, які походять від слабких основи і кислоти, що зазнають повного й необоротного гідролізу. Наприклад, алюміній сульфід (Аl2S3) повністю гідролізує до амфотерного гідроксиду Аl(ОН)3
13:31 і гідроген сульфіду Н2S. Рівняння реакції: Аl2S3 + 6НОН = 2Аl(ОН)3 осад + 3Н2S газ. Зверніть увагу: такі солі легко визначити за таблицею розчинності. На перетині стовпчика катіону й рядка аніону відповідної солі є позначка # (решітка), яка означає, що сіль існує, але реагує з водою. Добути такі солі реакцією обміну у водних розчинах неможливо: 2AlCl3 + 3K2S + 6H2O = 2Al(OH)3 jcfl +3H2S ufp + 6KCl.
14:29 Проведемо ще один дослід. Дослідімо розчин натрій хлориду. Розчиняємо невелику кількість цієї солі у воді й занурюємо в утворений розчин смужку універсального індикаторного паперу. Індикатор не змінює забарвлення, що свідчить про нейтральне середовище в розчині натрій хлориду, рН = 7. Пояснімо, чому саме таке середовище. Натрій хлорид походить від сильних кислоти й основи. У розчині сіль повністю дисоціює на йони: NaCl = Nа+ + Сl- Жоден із йонів не може реагувати з водою. Тому, гідроліз натрій хлориду не відбувається.
15:16 Зробимо висновок: солі, утворені сильними кислотою й основою, не зазнають гідролізу. Підсумуймо. Гідроліз солей – це реакція між сіллю і водою з утворенням сполуки основного характеру (основи, амфотерного гідроксиду, оснóвної солі) та сполуки кислотного характеру (кислоти, кислої солі, амфотерного гідроксиду). Сіль, яка походить від сильної основи та слабкої кислоти гідролізує за аніоном; в її розчині – лужне середовище (рН > 7). Сіль слабкої основи та сильної кислоти зазнає гідролізу за катіоном.
16:05 Розчин такої солі має кисле середовище (рН менше 7). Солі, кожна з яких утворена слабкими основою і кислотою, можуть зазнавати часткового або повного гідролізу, а в розчині – створюється нейтральне, слабкокисле або слабколужне середовище. Кожна сіль, яка походить від сильної основи і сильної кислоти, не взаємодіє з водою. В її розчині середовище нейтральне (рН = 7). На цьому урок завершуємо. Опрацюйте конспект до уроку і розв'яжіть запропоновані завдання. Дякую і до зустрічі!
