Гидромлиз (от др.-греч. ?дщс -- вода и лэуйт -- разложение) -- один из видов химических реакций сольволиза, где при взаимодействии веществ с водой происходит разложение исходной молекулы с образованием новых соединений. Гидролизу подвергаются соединения различных классов: соли, углеводы, белки, сложные эфиры, жиры и др.
Гидролиз солей Взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию молекул слабого электролита, называют гидролизом солей.
Различают несколько вариантов гидролиза солей:
1. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания:
Na 2 CO 3 + Н 2 О = NaHCO 3 + NaOH
CO 3 2? + H 2 O = HCO 3 ? + OH ?
- (раствор имеет щелочную среду, реакция протекает обратимо )
- 2. Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания :
CuCl 2 + Н 2 О = CuOHCl + HCl
Cu 2+ + Н 2 О = CuOH + + Н +
- (раствор имеет кислую среду, реакция протекает обратимо )
- 3. Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания :
Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S
- 2Al 3+ + 3S 2? + 6Н 2 О = 2Al(OH) 3 (осадок) + ЗН 2 S(газ)
- (Гидролиз в этом случае протекает практически полностью , так как оба продукта гидролиза уходят из сферы реакции в виде осадка или газа).
Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергается гидролизу, и раствор нейтрален. См. также Электролитическая диссоциация.
Гидролиз органических соединений -- расщепление органического соединения водой с образованием двух или более веществ. Обычно Г. осуществляется в присутствии кислот (кислотный Г.) или щелочей (щелочной Г.). Гидролитическому расщеплению чаще всего подвергаются связи атома углерода с другими атомами (галогенами, кислородом, азотом и др.). Так, щелочной Г. галогенидов служит методом получения (в том числе и промышленного) спиртов и фенолов, например:
Гидролиз пестицидов Одним из путей очистки воды от пестицидов - эфиров фосфорных кислот являтся гидролитическое расщепление. Возможность использования химического гидролиза в качестве метода очистки от ФОП определяется главным образом характером образующихся продуктов превращения, степенью устойчивости и токсичности, их влиянием на органолептику воды. Максимальная устойчивость ФОП наблюдается в кислой среде. С повышением рН скорость гидролиза возростает. Исключение состовляют диазинон, диазоксон, актеллик, для которых характерна высокая стабильность в нейиральной среде.
Изучение кинетиеи и продуктов гидролиза позволило установить, что щелочной гидролиз ФОП обычно протекает с разрывом связи фосфор-кислород (P-O(S)), в то время, как при кислотном гидролизе происходит преймущественное расщепление углерод-кислородного фрагмента (O(S)-R)).
Для производных карбаминовых кислот - карбаматов наличие эфирной связи обуславливает их гидролиз, продуктом которого является неустойчивая карбаминовая кислота и оксисоединение. Схема гидролиза фенилкарбаматов на примере хлорпроизводного изопропил-N-фенилкарбамата (ИФК) приведена ниже:(стр37)
Образующиеся при гидролизе неустойчивая 3-хлорфенилкарбаминовая кислота быстро разлагается на 3-хлоранилин и оксид углерода (IV). Показано, что скорость гидролитического расщепления карбаматов и характер образующихся соединений определяется в основном химической природой вещества.
В случае гидролиза сложных эфиров динитрофенола кинетика реакций была подробно изучена на примере наиболее часто используемых представителях этого ряда - акрекса и каратана. Их ПДК, определяемый по санитарному признаку 0,5-0,2 мг/дм 3 . Показано, что в щелочной среде гидролиз протекает с заметной скоростью (время полураспада 9-17 суток), и поэтому он может быть применен в качестве метода, сокращающего и время и дозы реагентов на следующих этапах очистки воды.
Гидроли мочевины заметно протекает в кислой или щелочной среде при нагревании, в результате которого мочевина разлагается с образованием аммиака и диоксида углерода. Процесс этот рекомендовандля очистки от мочевины сточных вод.
39. Фотодиссоциация (или фотолиз) -- химическая реакция, при которой химические соединения разлагаются под действием фотонов электромагнитного излучения. Фотолиз является частью фотосинтеза, которая протекает в гранах хлоропластов. При фотолизе свет, поглощенный хлорофиллом превращается в химическую энергию, которая затем используется для разложения воды на водород и кислород. Фотолиз воды основан на прямом распаде молекулы воды под воздействием кванта fiv поглощенного света. При фотолизе воды выделяются кислород и протоны. Выделяющийся в результате фотолиза воды кислород - - основной, если не единственный фактор формообразования, земной атмосферы и поддержания в ней кислородного баланса.
Фотосенсибилизация -- явление повышения чувствительности организма (чаще кожи и слизистых оболочек) к действию светового излучения. Фотосенсибилизаторы вызывают два типа реакций -- фототоксические реакции и фотоаллергии. Фотоаллергия возникает, когда УФ-излучение химически изменяет вещество, оказавшееся на коже, так, что оно начинает вызывать аллергию.
40. Повемрхностно-актимвные веществам (ПАВ) -- химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения. Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность -- способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз -- это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Например в океане изменение поверхностного натяжения приводит к снижению показателя удерживания CO2 и кислорода в массе воды.
ВСПЕНИВАНИЕ ВОДЫ- образование пены в паровом котле на поверхности воды. Явление В. в. обусловливается наличием в воде крайне мелких органических веществ при одновременном присутствии растворимых солей (щелочей, сернокислого натрия).
Алкилбензолсульфонат - синтетическое анионное поверхностно-активное вещество, представляющее собой смесь натриевых солей алкилбензолсульфокислот с алкильными заместителями С10-С14, экологически безвредное и биоразлагаемое. Основа синтетических моющих средств, пенообразующих композиций, смачивателей.
41. В первую очередь отрицательному воздействию подвергаются водные экосистемы, почва и растительность. Природные поверхностные воды обладают буферными способностями по отношению к посторонним водородным и гидроксильным ионам, т. е. способностью поддерживать постоянную величину рН вблизи нейтральной точки; за пределами интервала значений рН = 4-13 буферная способность полностью утрачивается. Даже небольшая концентрация ионов алюминия (0,2 мг/л) смертельна для рыб. В то же время фосфаты, обеспечивающие развитие фитопланктона и другой водной растительности, соединяясь с алюминием, становятся малодоступными этим организмам.
Повышение кислотности приводит к появлению в воде высокотоксичных ионов тяжелых металлов - кадмия, свинца и других, которые прежде входили в состав нерастворимых в воде соединений и не представляли угрозы живым организмам.
Дефицит питательных веществ и интоксикация воды приводят к своеобразной «стерилизации» водоемов. Закисленная и токсичная вода разрушает скелеты рыб и раковины моллюсков, а главное - снижает репродуктивные процессы. В свою очередь, это приводит к сокращению популяций наземных животных и птиц, связанных с водной биотой трофическими цепями (цепи питания).
«Мертвая вода» усиливает дефицит пресной воды, обусловленный возрастающими масштабами хозяйственного и бытового использования и ее загрязнением.
- 42. Азот и фосфор как биогенные элементы постоянно присутствуют в водоемах в виде различных соединений, образующихся при разложении органического вещества. Избыточное накопление азота, фосфора и других биогенных элементов в водоемах приводит к интенсивному развитию фитопланктона (цветению воды), нарушению газового режима, отложению донных осадков. При разложении органических веществ, кроме того, образуются токсические продукты: трупные яды, аммиак, нитриты и нитраты, гидразин, гидроксиламин, сероводород, перекисные соединения, альдегиды и кетоны. Поэтому гибель рыб в таких водоемах, как правило, происходит от комплекса факторов: нарушения газового режима водоемов и отравления названными ядовитыми веществами.
- 43. Гранулометрический состав (механический состав, почвенная текстура) -- относительное содержание в почве, горной породе или искусственной смеси частиц различных размеров независимо от их химического или минералогического состава. Гранулометрический состав является важным физическим параметром, от которого зависят многие аспекты существования и функционирования почвы, в том числе плодородие.
Под пористостью почвы следует понимать суммарный объем пор в единице объема почвы, выраженный в процентах. Размер пор и пористость почвы зависят от ее механического состава. Размер пор в однородной почве тем больше, чем больший размер имеют отдельные механические элементы почвы, т. е. ее зернистость. Величина естественных пор почвы, наличие в ней естественных или искусственных трещин и каналов оказывают существенное влияние на взаимодействие почвы с воздухом и водой, а также фильтрационную способность почв. Именно этим обусловлено их гигиеническое значение.
Гигроскопимчность (от др.-греч. ?гсьт -- влажный и укпрЭщ -- наблюдаю) -- свойство некоторых веществ поглощать водяные пары из воздуха. Газообразная вода, задержанная почвой вследствие ее Г., называется гигроскопической. Она всегда содержится в почве (около 10--12%), как бы ни была, по-видимому, суха последняя, но не может служить для удовлетворения потребности растений в воде.
Кислотность почвы -- способность почвы проявлять свойства кислот. Актуальная кислотность -- это pH почвенного раствора (на практике измеряется pH водной вытяжки при соотношении почва: вода = 1:2,5 для минеральных почв и 1:25 для торфяных). Повышенная кислотность почвы негативно сказывается на росте большинства культурных растений за счёт уменьшения доступности ряда макро- и микроэлементов, и наоборот, увеличения растворимости токсичных соединений марганца, алюминия, железа, бора и др., а также ухудшения физических свойств. Для снижения кислотности прибегают к известкованию.
- 44. Тяжелые металлы встречаются как в сточных водах, так и в отработавших газах и в связи со своей токсичностью и широким распространением представляют особую опасность для окружающей среды. Обычно тяжелые металлы осаждают и выделяют из сточных вод путем нейтрализации с помощью натрового щелока или извести в виде труднорастворимых гидроокисей.
- 45. Пестициды- собирательное название химических и биологических средств, используемых для борьбы с вредными организмами. Пестициды объединяют следующие группы таких веществ: гербициды, уничтожающие сорняки, инсектициды, уничтожающие насекомых-вредителей, фунгициды, уничтожающие патогенные грибы, зооциды, уничтожающие вредных теплокровных животных и т. д.
ГАЛОГЕНОПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ (галогенсодержащие углеводороды) - углеводороды, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на атомы галогена. Сырье в промышленном органическом синтезе, растворители, хладоны.
В почве пероксид водорода из-за наличия в ней катализатора бурно разлагается. При этом образующийся кислород большей частью улетучивается, не вступая в реакцию с токсичными веществами, что усложняет процесс обезвреживания. Целью изобретения является повышение полноты обезвреживания и упрощение способа обезвреживания грунта и почвы от трудноокисляемых токсичных веществ.
46. Радионуклиды из почвы поступают в воду, воздух, а также включаются в биологические циклы миграции, создавая тем самым множественность путей внешнего и внутреннего облучения населения. На величину этих процессов оказывает влияние ряд факторов, прежде всего определяющих скорость вертикальной миграции. Среди них следует указать: тип почвы, ее минеральный и органический состав, ландшафтно-геохимические особенности региона, физико-химическое состояние выпавших радионуклидов и ряд других.
Стронций накапливается в зеленых растениях, в частности в злаковых (зерно), ис хлебопродуктами поступает в организм человека. Через сено (корм) он попадает в ткани животных (коров).
Как и радиоактивный стронций, цезий-137 отличает высокая подвижность во внешней среде, особенно в первое время после его выпадения, а также по пищевым цепям, которые аналогичны миграции стронция-90. Еще одна возможная пищевая цепь миграции радионуклидов: источник загрязнения -- лекарственные растения -- лекарственное растительное сырье -- лекарственный препарат -- человек.
Адсорбция - поглощение газов, паров и жидкостей поверхностным слоем твёрдого тела (адсорбента) или жидкости.
Гидро́лиз (от др.-греч. δωρ вода и λύσις разложение) др.-греч. один из видов химических реакций, где при взаимодействии веществ с водой происходит разложение исходного вещества с образованием новых соединений.водой Механизм гидролиза соединений различных классов: солисоли, углеводы, белки, сложные эфиры, жиры и др. имеет существенные различияуглеводыбелкисложные эфирыжиры
Гидролиз органических веществ Живые организмы осуществляют гидролиз различных органических веществ в ходе реакций при участии ферментов. ферментов Например,в ходе гидролиза при участии пищеварительных ферментов белки расщепляются на аминокислоты, жиры на глицерин и жирные кислоты, полисахариды (например, крахмал и целлюлоза) на моносахариды (например, на глюкозу), нуклеиновые кислоты на свободные нуклеотиды.белкиаминокислотыжиры глицеринжирные кислотыполисахаридыкрахмал целлюлозамоносахаридыглюкозу нуклеиновые кислотынуклеотиды При гидролизе жиров в присутствии щёлочей получают мыло; гидролиз жиров в присутствии катализаторов применяется для получения глицерина и жирных кислот. Гидролизом древесины получают этанол, а продукты гидролиза торфа находят применение в производстве кормовых дрожжей, воска, удобрений и др.жировщёлочеймылокатализаторовглицеринажирных кислотэтанолгидролиза торфадрожжейвоскаудобрений
1. При гидролизе жиров образуются 1) спирты и минеральные кислоты 2) альдегиды и карбоновые кислоты 3) одноатомные спирты и карбоновые кислоты 4) глицерин и карбоновые кислоты ТЕСТ ОТВЕТ: 4 2. Гидролизу подвергается: 1)Ацетилен 2) Целлюлоза 3) Этанол 4) Метан ОТВЕТ: 2 3. Гидролизу подвергается: 1)Глюкоза 2) Глицерин 3) Жир 4) Уксусная кислота ОТВЕТ: 3
2. Обратимый и необратимый гидролиз Почти все рассмотренные реакции гидролиза органических веществ обратимы. Но есть и необратимый гидролиз. Общее свойство необратимого гидролиза - один (лучше оба) из продуктов гидролиза должен быть удален из сферы реакции в виде: - ОСАДКА, - ГАЗА. СаС + 2НО = Са(ОН) + СН При гидролизе солей: Al C + 12 HO = 4 Al(OH) + 3CH AlS + 6 HO = 2 Al(OH) + 3 HS CaH + 2 HO = 2Ca(OH) + H
Гидролиз солей разновидность реакций гидролиза, обусловленного протеканием реакций ионного обмена в растворах (водных) растворимых солей-электролитов. Движущей силой процесса является взаимодействие ионов с водой, приводящее к образованию слабого электролита в ионном или молекулярном виде («связывание ионов»). ионовэлектролита Различают обратимый и необратимый гидролиз солей. Г И Д Р О Л И З С О Л Е Й 1. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания (гидролиз по аниону). 2. Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания (гидролиз по катиону). 3. Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания (необратимый) Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергается гидролизу
1. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания (гидролиз по аниону): (раствор имеет щелочную среду, реакция протекает обратимо, обратимо гидролиз по второй ступени протекает в ничтожной степени) 2. Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания (гидролиз по катиону): (раствор имеет кислую среду, реакция протекает обратимо, гидролиз по второй ступени протекает в ничтожной степени)
3. Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания: (равновесие смещено в сторону продуктов, гидролиз протекает практически полностью, так как оба продукта реакции уходят из зоны реакции в виде осадка или газа). Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергает- ся гидролизу, и раствор нейтрален.
СХЕМА ГИДРОЛИЗА КАРБОНАТА НАТРИЯ Na CO NaOH HCO сильное основание слабая кислота > [H] ЩЕЛОЧНАЯ СРЕДА СОЛЬ КИСЛАЯ, гидролиз по АНИОНУ [H] ЩЕЛОЧНАЯ СРЕДА СОЛЬ КИСЛАЯ, гидролиз по АНИОНУ"> [H] ЩЕЛОЧНАЯ СРЕДА СОЛЬ КИСЛАЯ, гидролиз по АНИОНУ"> [H] ЩЕЛОЧНАЯ СРЕДА СОЛЬ КИСЛАЯ, гидролиз по АНИОНУ" title="СХЕМА ГИДРОЛИЗА КАРБОНАТА НАТРИЯ Na CO NaOH HCO сильное основание слабая кислота > [H] ЩЕЛОЧНАЯ СРЕДА СОЛЬ КИСЛАЯ, гидролиз по АНИОНУ"> title="СХЕМА ГИДРОЛИЗА КАРБОНАТА НАТРИЯ Na CO NaOH HCO сильное основание слабая кислота > [H] ЩЕЛОЧНАЯ СРЕДА СОЛЬ КИСЛАЯ, гидролиз по АНИОНУ">
СХЕМА ГИДРОЛИЗА ХЛОРИДА МЕДИ (II) CuCl Cu(OH) HCl слабое основание сильная кислота
Напишите уравнения гидролиза: А) К S Б)FeCl В) (NH)S Г) BaI K S: KOH - сильное основание H S – слабая кислота ГИДРОЛИЗ ПО АНИОНУ СОЛЬ КИСЛАЯ СРЕДА ЩЕЛОЧНАЯ K S + H O KHS + KOH 2K + S ² + H O K + HS + K + OH S ² + H O HS + OH FeCl: Fe(OH) - слабое основание HCL - сильная кислота ГИДРОЛИЗ ПО КАТИОНУ СОЛЬ ОСНОВНАЯ СРЕДА КИСЛАЯ FeCl + H O (FeOH)Cl + HCl Fe ² + 2Cl + H O (FeOH) + Cl + H + Cl Fe ² + H O (FeOH) + H
9. Гидролизу не подвергаются 1) карбонат калия 2) этан 3) хлорид цинка 4) жир 10. При гидролизе клетчатки (крахмала) могут образовываться: 1) глюкоза 2) только сахароза 3) только фруктоза 4) углекислый газ и вода 11. Среда раствора в результате гидролиза карбоната натрия 1) щёлочная 2) сильно кислая 3) кислая 4) нейтральная 12. Гидролизу подвергается 1) CH 3 COOK 2) KCI 3) CaCO 3 4)Na 2 SO 4 ОТВЕТ: 9 - 2; ; ;
Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Лотошинская средняя общеобразовательная школа № 2»
(МОУ «Лотошинская средняя общеобразовательная школа № 2»)
1 1 – Й К Л А С С
Работу выполнила:
Шуплецова Антонина Анатольевна,
учитель химии и биологии
пос. Лотошино
2014
У Р О К П О Т Е М Е «Г И Д Р О Л И З»
11-й класс
Цель урока : На основе универсальности понятия «гидролиз» показать единство мира органических и неорганических веществ. Используя интеграционный потенциал этого понятия, раскрыть внутри- и межпредметные связи химии, дать яркое представление о практическом значении процессов гидролиза в живой и неживой природе и в жизни общества.
Задачи урока:
Закрепить понятие о гидролизе как реакции обмена между неорганическими и органическими веществами и водой.
- Познакомить учащихся с сущностью гидролиза солей.
Научить составлять ионные и молекулярные уравнения реакций гидролиза различных солей, объяснять изменение среды раствора
Оборудование и реактивы: растворы HCl , HNO 3 , NaOH , Na 2 CO 3 , AlCl 3 , KNO 3 , FeCl 3 , кусочек CaC 2 , реактивы для демонстрационного получения уксусно-изоамилового эфира и мыла, пробирки, штативы, нагревательные приборы, растворы индикаторов и индикаторной бумаги.
ХОД УРОКА
1.ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ.
2. АКТИВИЗАЦИЯ ОПОРНЫХ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ
(рассказ, беседа, диалог).
Гидролиз органических соединений.
Гидролиз - это реакция обменного разложения веществ водой.
Какие гидролизные процессы вам известны из органической химии?
(гидролиз биополимеров: белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот.)
Белки до аминокислот, полисахариды до глюкозы, нуклеиновые кислоты до нуклеотидов. Нуклеотиды до азотистых оснований, углевода пентозы и фосфорной кислоты.
А как гидролизуются жиры? Почему этот процесс называют омылением? Как процессы гидролиза позволили установить структуру жиров и нанести смертельный удар по витализму? Что такое мыло?
Как гидролизуются сложные эфиры?
Практическую значимость рассмотренных процессов учитель иллюстрирует на примере получения мыла, гидролизного спирта, углеводного, белкового и жирового обмена веществ в организме, используя схемы учебника общей химии и учебников анатомии, физиологии и общей биологии.
3. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
(рассказ элементами беседы).
Обратимый и необратимый гидролиз.
Все рассмотренные процессы гидролиза органических и биоорганических соединений - обратимы. Однако, мы в курсе органической химии сталкивались и с необратимыми процессами гидролиза, например в теме «Углеводороды». Или вспомните, карбидный способ получения ацетилена.
Реакциями гидролиза можно получить углеводороды, например гидролизом карбидов металлов:
Общее свойство такого гидролиза: один из продуктов гидролиза должен быть удален из сферы реакции в виде осадка или газа:
Необратимый гидролиз не менее важен, чем обратимый. Например, гидролизом гидрида кальция в полевых условиях получают водород:
А гидролиз фосфида цинка обусловил его применение в качестве зооцида (средства для борьбы с грызунами):
Гидролиз солей.
Актуализация важнейших опорных знаний. Мотивация и целеполагание.
1. Сильные и слабые электролиты (определение, представители классов неорганических веществ).
2. Соли (определение в свете теории электролитической диссоциации, классификация, составление уравнений диссосиации).
Беседа по вопросам с демонстрацией опытов:
1.Какая среда в водных растворах кислот?
(Кислотная, т.к. присутствуют ионы гидроксония H 3 O .)
2. Как экспериментально определить характер среды?
(Индикаторами).
Демонстрационный опыт:
К раствору соляной кислоты добавляем несколько капель индикатора:
А) лакмуса; Б) метилоранжа.
3. Какая среда в водных растворах щелочей?
(Щелочная, т.к. присутствуют гидроксид-ионы).
4. Как определить наличие в растворе гидроксид-ионов?
(Индикаторами).
Демонстрационный опыт:
К раствору гидроксида натрия добавляют несколько капель индикатора:
А) лакмуса; Б) метилоранжа;
5. А какая среда в воде?
(Нейтральная, т.к. вода весьма незначительно диссоциирует на ионы: водорода и гидроксид ионы.)
6. Какая среда в водных растворах солей?
Лабораторная работа.
Исследуйте индикаторами растворы данных солей и результаты опытов запишите в таблицу.
На основании выполненных опытов можно сделать вывод, что среда в водных растворах солей может быть различной в зависимости от их состава.
Учитель обращает внимание учащихся на то, что в лабораторной работе исследовались индикаторами разные по составу соли.
1. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой:
Na 2 CO 3 , K 2 S, Na 2 SiO 3 , Na 2 SO 3 , NaF.
2. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой:
AlCl 3 , Pb (NO 3) 2 , CuSO 4 , NH 4 Cl .
3. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой:
KNO 3 , Na 2 SO 4 , CaCl 2 , Ba(NO 3) 2 .
Учитель предлагает рассмотреть процессы, происходящие в растворах солей, которые исследовали индикаторами.
Таким образом, одним из продуктов гидролиза является кислая соль NaHCO 3 . Никаких молекул при гидролизе соли не образуется, в растворе находятся только ионы. Процесс гидролиза обратим. Итак, растворы солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, имеют щелочную среду вследствие гидролиза по аниону.
В растворе хлорида алюминия:
Одним из продуктов является основная соль AlOHCl 2 .
Процесс называется гидролиз по катиону . Следовательно, растворы солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой, имеют кислотную среду .
Гидролиз солей - обменное взаимодействие ионов соли водой, сопровождающееся изменением реакции среды.
В растворе нитрата калия:
В растворе этой соли нет ионов, которые могли бы связываться с молекулами воды в малодиссоциирующие ионы, гидролиз не происходит, раствор остается нейтральным.
Для определения среды раствора соли не обязательно исследовать этот раствор индикатором. Достаточно посмотреть, какова сила кислоты и основания, которые образуют данную соль.
4. КОНТРОЛЬ И САМОПРОВЕРКА ЗНАНИЙ.
Задание.
1. Определите среду растворов солей, формулы которых: BaCl 2 , KF , Na 3 PO 4 , Ca (NO 3) 2 , ZnSO 4 , NaBr , CuCl 2 , Li 2 SO 3 .
2. Выразите сущность реакций гидролиза солей, формулы которых: KNO 2 , NH 4 NO 3 , Na 2 SO 3 , MgSO 4 .
Анализ самостоятельной работы.
Выводы:
1. При гидролизе солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, образуется кислая соль или слабая кислота.
Гидролиз идет по аниону, среда щелочная.
2. При гидролизе солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой, образуется основная соль или слабое основание.
Гидролиз идет по катиону, среда кислотная.
3. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергаются, поэтому их растворы нейтральны.
5. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ
А что же происходит в растворах солей, образованных слабым основанием и слабой кислотой?
В таких случаях, как правило, среда раствора соли - слабощелочная, если Кд основания больше Кд кислоты, образующих соль, или слабокислотная, если Кд кислоты больше Кд основания, образующих соль, или нейтральная, если Кд кислоты и основания, образующих соль, одинаковы.
Но есть случаи полного гидролиза солей, образованных слабым основанием и слабой кислотой, это необратимый гидролиз.
Демонстрационный опыт:
К раствору хлорида железа (III) приливаем раствор карбоната натрия. Наблюдаем образование осадка гидроксида железа и выделение газа.
Как же объяснить наблюдаемый процесс?
Происходит полный необратимый гидролиз соли. Уравнение выполненной реакции:
6. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Составьте уравнения реакций необратимого гидролиза солей, образованных в растворе при взаимодействии веществ, формулы которых:
1. CrCl 3 и K 2 S.
2. Na 2 CO 3 и CuSO 4 .
На основе универсального понятия " гидролиз” показать единство мира органических и неорганических веществ. Используя интеграционный потенциал этого понятия раскрыть внутри – и межпредметные связи химии, дать яркое представление о практической значении процессов гидролиза в живой и неживой природе и в жизни общества. Ознакомить учащихся с сущностью гидролиза солей и научить составлять уравнения гидролиза различных солей.
Оборудование и реактивы: Растворы HCI, HNO 3 , NaOH, Na 2 CO 3 , AICI 3 , KNO 3 , FeCI 3 ; кусочек CaC 2 ; пробирки, штативы, растворы индикаторов и наборы универсальной индикаторной бумаги.
Форма урока. Лекция.
Ход урока
1. Организационный момент.
2. Объяснение нового материла (в ходе
объяснения материла, идет демонстрация опытов).
Гидролиз – реакция обменного разложения веществ водой .
Гидролизу подвергаются: органические и неорганические вещества .
Реакции гидролиза могут быть: обратимые и необратимые.
- Гидролиз органических веществ :
А) гидролиз галогеналканов: C
2 H
5 CI + H
2 O
-> C
2 H
5 OH + HCI
Б) гидролиз сложных эфиров: CH
3 COOC
2 H
5
+ H
2 O -> CH
3 COOH + C
2 H
5 OH
В) гидролиз жиров:
Г) гидролиз дисахаридов: C
12 H
22 O
11
+ H
2 O ->C
6 H
12 O
6 + C
6 H
12 O
6
Д) гидролиз белков:
H 2 N – CH 2 – CO – NH – CH 2 – CO – NH – CH 2 – COOH + H 2 O-> 3H 2 N – CH 2 COOH
Е) гидролиз полисахаридов: (C 6 H 10 O 5 ) n + H 2 O -> n C 6 H 12 O 6
2. Гидролиз бинарных неорганических веществ :
А) гидролиз карбидов: CaC
2 + 2H
2 O -> Ca(OH)
2
+ C
2 H
2
Б) гидролиз галогенидов: SiCI
4 + 3 H
2 O -> H
2 SiO
4
+ 4 HCI
В) гидролиз гидридов: NaH + H
2 O ->NaOH + H
2
Г) гидролиз фосфидов: Mq
3 P
2 + 6H
2 O
->3 Mq(OH)
2 + 2PH
3
Д) гидролиз сульфидов: AI
2 S
3 + 6H
2 O
->2AI(OH)
3 + 3 H
2 S.
При растворении некоторых солей в воде самопроизвольно протекают не только диссоциация их на ионы и гидратация ионов, но и процесс гидролиза солей.
Гидролиз солей – это протолитический процесс взаимодействия ионов солей с молекулами воды, в результате которого образуются малодиссоциирующие молекулы или ионы.
С позиции протолитической теории гидролиз ионов солей заключается в переходе протона от молекулы воды к аниону соли или катиону соли (с учетом его гидратации) к молекуле воды. Таким образом, в зависимости от природы иона вода выступает либо как кислота, либо как основание, а ионы соли при этом являются соответственно сопряженным основанием или сопряженной кислотой.(в водном растворе соли появляется избыток свободных H + илиOH – и раствор соли становится кислотным или щелочным.
Возможны три варианта гидролиза ионов солей:
- гидролиз по аниону – соли, содержащий катион сильного основания и анион слабой кислоты;
- гидролиз по катиону – соли, содержащие катион слабого основания и анион сильной кислоты;
- гидролиз и по катиону, и по аниону – соли, содержащие катион слабого основания и анион слабой кислоты.
Рассмотрим случаи гидролиза
Гидролиз по аниону. Соли, содержащие анионы слабых кислот, например ацетаты, цианиды, карбонаты, сульфиды, взаимодействуют с водой, так как эти анионы являются сопряженными основаниями, способными конкурировать с водой за протон, связывая его в слабую кислоту:
A - + H 2 O -> AH + OH – pH > 7 |
|
| CH 3 COO – + H 2 O ->CH 3 COOH + OH – | CN – + H 2 O -> HCN + OH - |
| CO 3 2– + H 2 O -> HCO 3 – + OH – | HCO 3 – + H 2 O ->H 2 CO 3 + OH - |
| I ступень | II ступень |
При этом взаимодействии возрастает концентрация ионов OH - , и поэтому pH водных растворов солей, гидролизующихся по аниону, всегда находится в щелочной области pH > 7. Гидролиз многозарядных анионов слабых кислот в основном протекает по I ступени. Работа обучающихся по листу заданий
Для характеристики состояния равновесия при гидролизе солей используют константу гидролиза К г , которая при гидролизе по аниону равна:
где К H2O – ионное произведение воды; К а – константа диссоциации слабой кислоты НА.
В соответствии с принципом Ле – Шателье смещения химического равновесия для подавления гидролиза, протекающего по аниону, к раствору соли следует добавить щелочь как поставщика иона ОН - , образующегося при гидролизе соли по аниону (ион, одноименный продукту гидролиза).
Гидролиз по катиону. Соли, содержащие катионы слабых оснований, например катионы аммония, алюминия, железа, цинка, взаимодействуют с водой, так как являются сопряженными кислотами, способными отдавать протон молекулам воды или связывать ионы ОН – молекул воды с образованием слабого основания:
Kt + + H 2 O -> KtOH + H + pH < 7
NH 4 + + H 2 O -> NH 3 + H 3 O +
Fe 3+ + H 2 O -> FeOH 2+ + H + ; I – ступень
FeOH 2+ + H 2 O -> Fe(OH) + 2 + H + ; II – ступень
Fe(OH) + 2 + H 2 O ->Fe(OH) 3 + H + III – ступень
При этом взаимодействии возрастает концентрация ионов H + , и поэтому pH водных растворов солей, гидролизующихся по катиону, всегда находится в кислой области pH < 7. Гидролиз многозарядных катионов слабых оснований в основном протекает по I ступени.
Для подавления гидролиза, протекающего по катиону, к раствору соли следует добавить кислоту как поставщика иона Н + , образующегося при гидролизе соли по катиону (ион, одноименный продукту гидролиза. Работа обучающихся по листу заданий
Гидролиз по катиону и по аниону. В этом случае в реакции гидролитического взаимодействия с водой участвуют одновременно и катионы, и анионы, а реакция среды определяется природой сильного электролита.
Если гидролиз по катиону и по аниону протекает в равной степени (кислота и основание – одинаково слабые электролиты), то раствор соли имеет нейтральную реакцию; например, водный раствор ацетата аммония NH 4 CH 3 COO имеет pH = 7,т.к.pK a (CH 3 COOH) = 4,76 и pK b (NH 3 *H 2 O) = 4,76.
Если в растворе преобладает гидролиз по катиону (основание слабее кислоты), раствор такой соли имеет слабокислую реакцию (pH < 7) , например нитрит аммония NH 4 NO 2
(pK a (HNO 2 ) = 3,29) .
Если в растворе преобладает гидролиз по аниону (кислота слабее основания), раствор такой соли имеет слабощелочную реакцию (pH > 7) , например цианид аммония NH4СN
(pK a (HСN) = 9,31) .
Работа обучающихся по листу заданий
Некоторые соли, гидролизующиеся по катиону и по аниону, например сульфиды или карбонаты алюминия, хрома, железа (III), гидролизуются полностью и необратимо, так как при взаимодействии их ионов с водой образуются малорастворимые основания и летучие кислоты, что способствует протеканию реакции до конца:
AI 2 (CO 3 ) 3 + 3 H 2 O ->2 AI(OH) 3 + 3 CO 2 ; Cr 2 S 3 + 6 H 2 O ->2 Cr(OH) 3 + 3 H 2 S
Механизм необратимого гидролиза
В растворах двух солей, например сульфида натрия (Na 2 S) и хлорида алюминия (AICI 3 ), взятых порознь, устанавливается равновесие: S 2– + H 2 O -> HS – + OH -
AI 3+ + H 2 O -> AIOH 2+ + H +
гидролиз ограничивается I стадией. При смешивании этих растворов, ионы Н + и ОН – взаимно нейтрализуют друг друга, уход этих ионов из сферы реакции в виде малодиссоциированной воды смещает оба равновесия вправо и активизирует последующие ступени гидролиза:
HS – + H 2 O -> H 2 S + ОН – 3 Степень гидролиза равна отношению числа гидролизованных молекул соли к общему числу растворенных молекул. зависит:
А) температуры, Б) концентрации раствора, В) тип соли (природы основания, природы кислоты).
Факторы, влияющие на степень гидролиза:
Глубина протекания гидролиза солей в значительной степени зависит и от внешних факторов, в частности от температуры и концентрации раствора . При кипячении растворов гидролиз солей протекает значительно глубже, а охлаждение растворов, наоборот, уменьшает способность соли подвергаться гидролизу.
Увеличение концентрации большинства солей в растворах также уменьшает гидролиз, а разбавление растворов заметно усиливает гидролиз солей.
Гидролиз – процесс эндотермический, в большинстве обратимый . В соответствии с принципом смещения химического равновесия для подавления гидролиза – следует понизить температуру, увеличить концентрацию исходной соли, ввести в раствор один из продуктов гидролиза(кислоты – Н + , щелочи – ОН - ); для усиления гидролиза – следует повысить температуру, разбавить раствор, связывание какого – либо продукта гидролиза (Н + или ОН - ) в молекулы слабого электролита H 2 O
Значение гидролиза
- Геохимические процессы.
- Химическая промышленность
Гидролитические процессы вместе с процессами растворения играют важную роль в обмене веществ. С ними связано поддержание на определенном уровне кислотности крови и других физиологических жидкостей. Действие многих химиотерапевтических средств связано с их кислотно – основными свойствами и склонностью к гидролизу.
3. Закрепление материала
Работа обучающихся по листу заданий
