Гидролиз

Четыре случая гидролизационных соединений. Степень и константа гидролиза.

Влияние концентрации и температуры на степень гидролиза.

Полный гидролиз.

Значение гидролиза для технологических процессов.

Гидролизом называется взаимодействие вещества с водой, при котором составные части вещества соединяются с составными частями воды. (hydor – вода, lysis – разложение).

Существуют четыре случая гидролизационных соединений:

1) в реакцию гидролиза вступают соли, образованные слабой кислотой и слабым основанием.

Гидролиз протекает глубоко до образования слабой уксусной кислоты и слабого основания гидроксида аммония. рН среды в этом случае будет нейтральная.

2) гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой.

,

Соль имеет кислую реакцию, так как накапливаются Н⁺.

3) гидролиз соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой.

,

гидролиз идет с накоплением ионов ОН^– и имеет щелочную среду.

4) гидролизу соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой не подвергаются, т.к. гидролиз сводится к следующему:

При гидролизе устанавливается равновесие в растворе между солью и образующимися кислотой и основанием. Доля вещества, подвергающаяся гидролизу называется степенью гидролиза. Зависит от константы равновесия, от t˚ и от концентрации соли.

Перепишем:

Этому равновесию отвечает константа:

Концентрация воды в разбавленных растворах представляет собою постоянную величину.

Величина называется константой гидролиза соли. Её значение характеризует способность данной соли подвергаться гидролизу. Чем она больше, тем большему гидролизу подвергается соль. Чем слабее кислота или основание, тем в большей степени подвергаются гидролизу её соли.

Гидролиз как и диссоциация протекает ступенчато, если кислота многоосновна или если гидроксид имеет несколько гидроксогрупп.

По первой ступени гидролиз всегда полнее.

Природа соли проявляется в величине константы гидролиза. Зависимость от концентрации выражается в том, что с разбавлением раствора степень гидролиза увеличивается.

ему отвечает константа:

Разбавим в 10 раз раствор. Концентрации уменьшатся в 10 раз. Числитель уменьшится в 100 раз, а знаменатель в 10 раз. Но константа не зависит от концентрации веществ, поэтому равновесие в растворе нарушится. Чтобы равновесие установилось, числитель должен возрасти, а знаменатель уменьшится, т.е. количество соли должно гидролизоваться, концентрации и возрастут, а концентрация уменьшится. Таким образом, степень гидролиза соли увеличиться.

Влияние t˚ на степень гидролиза вытекает из принципа Ле – Шателье. Все реакции нейтрализации протекают с выделением теплоты, а гидролиз с поглощением. Выход эндотермических реакций с ростом t˚ растёт, поэтому с повышением t˚ степень гидролиз увеличивается.

Чтобы соли не подвергались гидролизу, нужно хранить при низких t˚ и концентрированными. Кроме того, подавлению гидролизу способствует подкисление солей (), образованных сильной кислотой и слабым основанием или подщелачивание солей образованных сильным основанием и слабой кислотой.

Если кислота и основание, образующие соль, не только слабые электролиты, но и малорастворимы, или неустойчивы и разлагаются с образованием летучих продуктов, то гидролиз соли часто протекает необратимо; т.е. с полным разложением соли.

По протонной теории кислот и оснований протон переходит при гидролизе от молекулы воды к данному иону или от данного иона к молекуле воды.

Гидролиз органических соединений широко используется для получения спиртов, альдегидов, катионов, карбоновых кислот из их производных или галогензамещенных углеводородов.

Гидролиз ускоряется в присутствии кислот и оснований, а также ионов металлов, способных прочно связываться с одним из продуктов и смещать тем самым равновесие реакции.

Гидролизные производства служат для получения пищевых, кормовых и технических продуктов из непищевого растительного сырья – отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки (опилки, мелкая стружка, щепа), переработки сельскохозяйственных культур (соломы, шелухи семян и т.д.).

Анодные процессы

Материал анода при электролизе может окисляться, поэтому разделяют электролиз с инертным анодом и активным.

Инертным называется анод, материал которого не окисляется (уголь, платина, графит).

Активным называется анод, материал которого окисляется.

(на аноде)

По активности к окислению на аноде отрицательные ионы могут быть расположены:

Активный анод:

Электрохимическое рафинирование меди.

Анод – это пластина черной меди, подлежащей очистке, катод – химически чистая медь. Электролит – водный раствор .

(+) анод	(–) катод
окисляется медь и переходит в раствор	выделяется чистая медь из раствора

Количественно электролиз описывается двумя законами Фарадея:

1) Масса выделяющегося на электроде вещества пропорциональна количеству электричества, протекшего через электролизер.

J – ток, t – время протекания. Q = Jt – количество электричества, протекшего через электролизер.

k – коэффициент пропорциональности (зависит от системы единиц).

2) Для выделения на электроде 1г – экв любого вещества необходимо затратить одно и тоже количество электричества, равное числу Фарадея:

, т.к. .

Электролиз растворов и катодные процессы

Электролиз растворов

При рассмотрении водных растворов электролиз протекает с учетом продуктов диссоциации воды.

Какие процессы будут проходить у катода или анода зависит от элект. потенциалов электрохимических систем.

Катодные процессы

Катодное восстановление приводит к выделению элементов в свободном виде, учитывая величину потенциала процесса восстановления ионов водорода.

если , то на катоде будет выделяться металл и наоборот.

На катоде будет выделяться водород, если идет электролиз солей металлов от Li до Al.