برای درک چگونگی انجام هیدرولیز نمک ها در محلول های آبی آنها، ابتدا تعریفی از این فرآیند ارائه می دهیم.
تعریف و ویژگی های هیدرولیز
این فرآیند شامل عمل شیمیایی یون های آب با یون های نمک است، در نتیجه یک باز (یا اسید) ضعیف تشکیل می شود و واکنش محیط تغییر می کند. هر نمکی را می توان به عنوان محصول واکنش شیمیایی یک باز و یک اسید نشان داد. بسته به قدرت آنها، چندین گزینه برای روند فرآیند وجود دارد.
انواع هیدرولیز
در شیمی، سه نوع واکنش بین کاتیون های نمک و آب در نظر گرفته می شود. هر فرآیند با تغییر در pH محیط انجام می شود، بنابراین انتظار می رود از انواع مختلفی از شاخص ها برای تعیین مقدار pH استفاده شود. به عنوان مثال، تورنسل بنفش برای یک واکنش اسیدی استفاده می شود، فنل فتالئین برای یک واکنش قلیایی مناسب است. اجازه دهید ویژگی های هر نوع هیدرولیز را با جزئیات بیشتری تجزیه و تحلیل کنیم. بازهای قوی و ضعیف را می توان از جدول حلالیت و قدرت اسیدها را از جدول تعیین کرد.
هیدرولیز کاتیونی
به عنوان نمونه ای از چنین نمکی، کلرید آهن را در نظر بگیرید (2).هیدروکسید آهن (2) یک باز ضعیف است، در حالی که اسید هیدروکلریک یک باز قوی است. در فرآیند برهمکنش با آب (هیدرولیز)، تشکیل یک نمک پایه (هیدروکسوکلرید آهن 2) رخ می دهد و اسید کلریدریک نیز تشکیل می شود. یک محیط اسیدی در محلول ظاهر می شود، می توان آن را با استفاده از تورنسل آبی (PH کمتر از 7) تعیین کرد. در این مورد، خود هیدرولیز از طریق کاتیون انجام می شود، زیرا از یک باز ضعیف استفاده می شود.
بیایید یک مثال دیگر از هیدرولیز برای مورد توصیف شده ارائه دهیم. نمک کلرید منیزیم را در نظر بگیرید. هیدروکسید منیزیم یک باز ضعیف است، در حالی که اسید هیدروکلریک یک باز قوی است. در فرآیند برهمکنش با مولکول های آب، کلرید منیزیم به یک نمک پایه (هیدروکسوکلرید) تبدیل می شود. هیدروکسید منیزیم، فرمول کلی آن M(OH)2 است، به قدری در آب محلول است، اما اسید کلریدریک قوی به محلول محیطی اسیدی می دهد.
هیدرولیز آنیون
گزینه هیدرولیز بعدی برای نمک است که توسط یک باز قوی (قلیایی) و یک اسید ضعیف تشکیل می شود. به عنوان مثال برای این مورد، کربنات سدیم را در نظر بگیرید.
این نمک حاوی پایه سدیم قوی و اسید کربنیک ضعیف است. تعامل با مولکول های آب با تشکیل نمک اسیدی - بی کربنات سدیم ادامه می یابد، یعنی هیدرولیز آنیون اتفاق می افتد. علاوه بر این، هیدروکسید سدیم در محلول تشکیل می شود که محلول را قلیایی می کند.
بیایید مثال دیگری برای این مورد بزنیم. سولفیت پتاسیم نمکی است که توسط یک پایه قوی - پتاسیم سوزاننده و همچنین ضعیف تشکیل می شود.اسید سولفوریک. در فرآیند برهمکنش با آب (در حین هیدرولیز)، تشکیل هیدروسولفیت پتاسیم (نمک اسیدی) و هیدروکسید پتاسیم (قلیایی) رخ می دهد. محیط موجود در محلول قلیایی خواهد بود، می توانید آن را با فنل فتالئین تأیید کنید.
هیدرولیز کل
نمک یک اسید ضعیف و یک باز ضعیف تحت هیدرولیز کامل قرار می گیرد. بیایید سعی کنیم دریابیم که ویژگی آن چیست و در نتیجه این واکنش شیمیایی چه محصولاتی تشکیل می شود.
بیایید هیدرولیز یک باز ضعیف و یک اسید ضعیف را با استفاده از سولفید آلومینیوم به عنوان مثال تجزیه و تحلیل کنیم. این نمک توسط هیدروکسید آلومینیوم که یک باز ضعیف است و همچنین یک اسید هیدروسولفوریک ضعیف تشکیل می شود. هنگام تعامل با آب، هیدرولیز کامل مشاهده می شود که در نتیجه آن هیدروژن سولفید گازی و همچنین هیدروکسید آلومینیوم به شکل رسوب تشکیل می شود. چنین برهمکنشی هم در کاتیون و هم در آنیون رخ می دهد، بنابراین این گزینه هیدرولیز کامل در نظر گرفته می شود.
همچنین می توان سولفید منیزیم را به عنوان نمونه ای از برهمکنش این نوع نمک با آب ذکر کرد. این نمک حاوی هیدروکسید منیزیم است که فرمول آن Mg (OH) 2 است. این یک پایه ضعیف، نامحلول در آب است. به علاوه در داخل سولفید منیزیم هیدروسولفید اسید وجود دارد که ضعیف است. هنگام برهمکنش با آب، هیدرولیز کامل (با توجه به کاتیون و آنیون) اتفاق می افتد که در نتیجه هیدروکسید منیزیم به صورت رسوب تشکیل می شود و سولفید هیدروژن نیز به صورت گاز آزاد می شود.
اگر هیدرولیز نمک را در نظر بگیریم که توسط یک اسید قوی و یک اسید قوی تشکیل می شود.اساس، لازم به ذکر است که نشتی ندارد. محیط موجود در محلول‌های نمک‌هایی مانند کلرید سدیم، نیترات پتاسیم خنثی می‌ماند.
نتیجه گیری
بازهای قوی و ضعیف، اسیدهایی که نمک تشکیل می دهند، بر نتیجه هیدرولیز، واکنش محیط در محلول حاصل تأثیر می گذارند. فرآیندهای مشابه در طبیعت گسترده هستند.
هیدرولیز در تبدیل شیمیایی پوسته زمین اهمیت ویژه ای دارد. حاوی سولفیدهای فلزی است که به قدری در آب محلول هستند. هنگامی که آنها هیدرولیز می شوند، سولفید هیدروژن تشکیل می شود و در فرآیند فعالیت آتشفشانی به سطح زمین آزاد می شود.
سنگ های سیلیکات در انتقال به هیدروکسیدها باعث تخریب تدریجی سنگ ها می شوند. به عنوان مثال، یک ماده معدنی مانند مالاکیت محصول هیدرولیز کربنات های مس است.
فرآیند فشرده هیدرولیز در اقیانوس ها نیز رخ می دهد. بی کربنات های منیزیم و کلسیم که توسط آب انجام می شود، محیطی کمی قلیایی دارند. در چنین شرایطی، فرآیند فتوسنتز در گیاهان دریایی به خوبی پیش می رود، موجودات دریایی با شدت بیشتری رشد می کنند.
در روغن ناخالصی های آب و املاح کلسیم و منیزیم وجود دارد. در فرآیند گرمایش روغن، آنها با بخار آب تعامل دارند. در حین هیدرولیز هیدروژن کلرید تشکیل می شود که برهمکنش آن با فلز باعث از بین رفتن تجهیزات می شود.
