ไฮโดรไลซิส: สมการโมเลกุลและไอออนิก สมการปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 05:43

จะเขียนสมการไฮโดรไลซิสของเกลือได้อย่างไร? หัวข้อนี้มักสร้างปัญหาให้กับผู้สำเร็จการศึกษาระดับมัธยมศึกษาที่เลือกวิชาเคมีในการสอบ มาวิเคราะห์ประเภทหลักของไฮโดรไลซิสกัน พิจารณากฎสำหรับการรวบรวมสมการโมเลกุลและไอออนิก

คำจำกัดความ

ไฮโดรไลซิสเป็นปฏิกิริยาระหว่างสารกับน้ำ ร่วมกับการรวมกันของส่วนประกอบของสารดั้งเดิมกับมัน คำจำกัดความนี้บ่งชี้ว่ากระบวนการนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะในสารอนินทรีย์เท่านั้น แต่ยังเป็นคุณลักษณะของสารประกอบอินทรีย์ด้วย

ตัวอย่างเช่น สมการปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสเขียนสำหรับคาร์โบไฮเดรต เอสเทอร์ โปรตีน ไขมัน

ค่าไฮโดรไลซิส

ปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดที่พบในกระบวนการไฮโดรไลซิสถูกใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ตัวอย่างเช่น กระบวนการนี้ใช้เพื่อขจัดสิ่งสกปรกที่หยาบและคอลลอยด์ออกจากน้ำ เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ ตะกอนพิเศษของอะลูมิเนียมและไฮดรอกไซด์ของเหล็กถูกนำมาใช้ ซึ่งได้มาจากการไฮโดรไลซิสของซัลเฟตและคลอไรด์ของโลหะเหล่านี้

มันสำคัญไฉนไฮโดรไลซิส? สมการของกระบวนการนี้บ่งชี้ว่าปฏิกิริยานี้เป็นพื้นฐานของกระบวนการย่อยอาหารของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ส่วนหลักของพลังงานที่ร่างกายต้องการจะเน้นเป็น ATP การปล่อยพลังงานเป็นไปได้เนื่องจากกระบวนการไฮโดรไลซิสซึ่ง ATP มีส่วนร่วม

คุณสมบัติกระบวนการ

สมการโมเลกุลของการไฮโดรไลซิสของเกลือเขียนเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับได้ ขึ้นอยู่กับเบสและกรดที่สร้างเกลืออนินทรีย์ มีตัวเลือกมากมายสำหรับกระบวนการนี้

เกลือที่ก่อตัวขึ้นทำให้เกิดปฏิกิริยาดังกล่าว:

• ไฮดรอกไซด์อ่อนและกรดแอคทีฟ (และในทางกลับกัน);
• กรดระเหยและเบสที่ออกฤทธิ์

คุณไม่สามารถเขียนสมการไฮโดรไลซิสไอออนิกสำหรับเกลือที่เกิดจากกรดและเบสที่ออกฤทธิ์ได้ เหตุผลก็คือสาระสำคัญของการทำให้เป็นกลางนั้นมาจากการก่อตัวของน้ำจากไอออน

ลักษณะกระบวนการ

ไฮโดรไลซิสอธิบายได้อย่างไร? สมการของกระบวนการนี้พิจารณาได้จากตัวอย่างของเกลือซึ่งเกิดจากโลหะโมโนวาเลนต์และกรดโมโนเบสิก

ถ้ากรดแสดงเป็น HA และเบสเป็น MON เกลือที่ก่อตัวเป็น MA

ไฮโดรไลซิสเขียนได้อย่างไร? สมการเขียนในรูปโมเลกุลและอิออน

สำหรับสารละลายเจือจาง จะใช้ค่าคงที่ของไฮโดรไลซิส ซึ่งกำหนดเป็นอัตราส่วนของจำนวนโมลเกลือที่เกี่ยวข้องกับการไฮโดรไลซิสตามจำนวนทั้งหมด ค่าของมันขึ้นอยู่กับกรดและเบสที่ก่อตัวเป็นเกลือ

ไฮโดรไลซิสประจุลบ

จะเขียนสมการโมเลกุลไฮโดรไลซิสได้อย่างไร หากเกลือมีไฮดรอกไซด์ที่ใช้งานอยู่และกรดระเหย ผลของปฏิกิริยาจะเป็นด่างและเกลือที่เป็นกรด

ปกติคือกระบวนการโซเดียมคาร์บอเนตซึ่งผลิตด่างและเกลือที่เป็นกรด

เนื่องจากสารละลายมีแอนไอออนของกลุ่มไฮดรอกซิล สารละลายนั้นเป็นด่าง ประจุลบจะถูกไฮโดรไลซ์

ตัวอย่างกระบวนการ

จะเขียนไฮโดรไลซิสอย่างไร? สมการกระบวนการสำหรับเฟอร์รัสซัลเฟต (2) ถือว่าการก่อตัวของกรดซัลฟิวริกและเฟอร์รัสซัลเฟต (2)

สารละลายเป็นกรด เกิดจากกรดซัลฟิวริก

ไฮโดรไลซิสรวม

สมการโมเลกุลและไอออนิกสำหรับการไฮโดรไลซิสของเกลือ ซึ่งเกิดจากกรดที่ไม่ออกฤทธิ์และเบสเดียวกัน บ่งบอกถึงการก่อตัวของไฮดรอกไซด์ที่สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น สำหรับอะลูมิเนียมซัลไฟด์ที่เกิดจากแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์และกรดระเหย ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะเป็นอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์และไฮโดรเจนซัลไฟด์ สารละลายเป็นกลาง

ลำดับของการกระทำ

มีอัลกอริธึมบางอย่าง ซึ่งนักเรียนมัธยมปลายจะสามารถระบุประเภทของไฮโดรไลซิสได้อย่างแม่นยำ ระบุปฏิกิริยาของตัวกลาง และบันทึกผลคูณของปฏิกิริยาที่กำลังดำเนินอยู่ ก่อนอื่นคุณต้องกำหนดประเภทประมวลผลและบันทึกกระบวนการแยกเกลือออกอย่างต่อเนื่อง

ตัวอย่างเช่น สำหรับคอปเปอร์ซัลเฟต (2) การสลายตัวเป็นไอออนสัมพันธ์กับการเกิดของไอออนบวกของทองแดงและไอออนของซัลเฟต

เกลือนี้เกิดจากเบสอ่อนและกรดแอคทีฟ ดังนั้นกระบวนการจะเกิดขึ้นตามไอออนบวก (ไอออนอ่อน)

ถัดไป เขียนสมการโมเลกุลและไอออนิกของกระบวนการต่อเนื่อง

เพื่อกำหนดปฏิกิริยาของตัวกลาง จำเป็นต้องเขียนมุมมองไอออนิกของกระบวนการที่กำลังดำเนินอยู่

ผลคูณของปฏิกิริยานี้คือ: คอปเปอร์ไฮดรอกโซซัลเฟต (2) และกรดซัลฟิวริก ดังนั้นสารละลายจึงมีลักษณะเฉพาะด้วยปฏิกิริยากรดของตัวกลาง

ไฮโดรไลซิสเป็นสถานที่พิเศษท่ามกลางปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนต่างๆ ในกรณีของเกลือ กระบวนการนี้สามารถแสดงเป็นปฏิกิริยาแบบย้อนกลับได้ของไอออนของสารกับเปลือกไฮเดรชั่น ขึ้นอยู่กับความแรงของผลกระทบ กระบวนการสามารถดำเนินการด้วยความเข้มข้นที่แตกต่างกัน

พันธะของผู้บริจาคและผู้รับบริจาคปรากฏขึ้นระหว่างไพเพอร์และโมเลกุลของน้ำที่หล่อเลี้ยงพวกมัน อะตอมของออกซิเจนที่มีอยู่ในน้ำจะทำหน้าที่เป็นผู้บริจาค เนื่องจากมีอิเล็กตรอนคู่ที่ไม่ได้ใช้ร่วมกัน ตัวรับจะเป็นไพเพอร์ที่มีออร์บิทัลอะตอมอิสระ ประจุของไอออนบวกเป็นตัวกำหนดผลกระทบที่มีต่อน้ำ

พันธะไฮโดรเจนแบบอ่อนเกิดขึ้นระหว่างแอนไอออนและไดโพล HOH ด้วยการกระทำที่รุนแรงของแอนไอออน การแยกตัวออกจากโมเลกุลโปรตอนจึงเป็นไปได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของกรดหรือแอนไอออนของประเภท HCO3‾ ไฮโดรไลซิสเป็นกระบวนการย้อนกลับและดูดความร้อน

ผลกระทบต่อเกลือโมเลกุลของน้ำ

แอนไอออนและไอออนบวกทั้งหมดที่มีประจุเล็กน้อยและมีขนาดที่ใหญ่มาก มีผลโพลาไรซ์เล็กน้อยต่อโมเลกุลของน้ำ ดังนั้นจึงแทบไม่มีปฏิกิริยาใดๆ ในสารละลายที่เป็นน้ำ ตัวอย่างเช่น สารประกอบไฮดรอกซิลซึ่งเป็นอัลคาไลสามารถยกตัวอย่างได้ เช่น ไพเพอร์ดังกล่าว

มาเจาะจงกลุ่มแรกของกลุ่มย่อยหลักของโต๊ะของ D. I. Mendeleev กัน แอนไอออนที่ตรงตามข้อกำหนดคือกรดที่ตกค้างของกรดแก่ เกลือซึ่งเกิดจากกรดและด่างที่ไม่ผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิส สำหรับพวกเขา กระบวนการแยกตัวสามารถเขียนเป็น:

H₂O=H+ + OH‾

สารละลายของเกลืออนินทรีย์เหล่านี้มีสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง ดังนั้น ในระหว่างการไฮโดรไลซิสจะไม่สังเกตเห็นการทำลายของเกลือ

สำหรับเกลืออินทรีย์ที่เกิดจากประจุลบของกรดอ่อนและไอออนบวกของด่าง จะสังเกตเห็นการไฮโดรไลซิสของประจุลบ ตัวอย่างของเกลือดังกล่าว ให้พิจารณาโพแทสเซียมอะซิเตท CH₃COOK.

การจับของ CH₃COOCOO^- อะซิเตทไอออนที่มีโปรตอนไฮโดรเจนในโมเลกุลของกรดอะซิติก ซึ่งเป็นอิเล็กโทรไลต์อ่อน เป็นที่สังเกต ในสารละลายจะสังเกตเห็นการสะสมของไอออนไฮดรอกไซด์จำนวนมากซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาอัลคาไลน์ของตัวกลาง โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เป็นอิเล็กโทรไลต์ที่แรง ดังนั้นจึงจับไม่ได้ pH > 7.

สมการโมเลกุลของกระบวนการต่อเนื่องคือ:

CH₃SOOK + H₂O=เกาะ +CH₃UN

เพื่อให้เข้าใจถึงแก่นแท้ของปฏิกิริยาระหว่างสาร จำเป็นต้องสร้างสมการไอออนิกที่สมบูรณ์และลดลง

Na₂S เกลือมีลักษณะเป็นขั้นตอนของการไฮโดรไลซิส โดยคำนึงว่าเกลือเกิดจากด่างแก่ (NaOH) และกรดอ่อน dibasic (H2S) การเกาะกันของไอออนซัลไฟด์โดยโปรตอนน้ำและการสะสมของหมู่ไฮดรอกซิลจะสังเกตพบในสารละลาย ในรูปแบบโมเลกุลและไอออน กระบวนการนี้จะมีลักษณะดังนี้:

Na₂S + H₂O=NaHS + NaOH

ก้าวแรก. S²⁻ + HON=HS⁻ + OH⁻

ขั้นที่ 2 HS⁻ + HON=H₂S + OH⁻

แม้จะสามารถไฮโดรไลซิสสองขั้นตอนของเกลือนี้ได้ภายใต้สภาวะปกติ แต่ขั้นตอนที่สองของกระบวนการในทางปฏิบัติก็ยังไม่ดำเนินต่อไป สาเหตุของปรากฏการณ์นี้คือการสะสมของไฮดรอกซิลไอออน ซึ่งทำให้สารละลายมีสภาวะเป็นด่างอ่อน สิ่งนี้มีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมีตามหลักการของ Le Chatelier และทำให้เกิดปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลาง ในเรื่องนี้ การไฮโดรไลซิสของเกลือซึ่งเกิดจากด่างและกรดอ่อนๆ สามารถยับยั้งได้ด้วยด่างส่วนเกิน

ขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์โพลาไรซ์ของแอนไอออน เป็นไปได้ที่จะส่งผลต่อความเข้มของการไฮโดรไลซิส

สำหรับเกลือที่มีแอนไอออนที่เป็นกรดอย่างแรงและไอออนบวกที่เป็นเบสอ่อน จะสังเกตเห็นการไฮโดรไลซิสของไอออนบวก ตัวอย่างเช่น กระบวนการที่คล้ายคลึงกันนี้สามารถนำมาใช้กับแอมโมเนียมคลอไรด์ได้ กระบวนการสามารถแสดงได้ดังนี้รูปแบบ:

สมการโมเลกุล:

NH4_{CL + H}2_O=NH4_{OH + HCL}

สมการไอออนิกสั้น:

NH₄⁺+HOH=NH₄OH + H ⁺⁺

เนื่องจากโปรตอนสะสมในสารละลาย สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดจึงถูกสร้างขึ้น ในการเลื่อนสมดุลไปทางซ้าย จะมีการนำกรดเข้าไปในสารละลาย

สำหรับเกลือที่เกิดจากไอออนบวกและประจุลบที่อ่อนแอ กระบวนการไฮโดรไลซิสที่สมบูรณ์นั้นเป็นเรื่องปกติ ตัวอย่างเช่น พิจารณาไฮโดรไลซิสของแอมโมเนียมอะซิเตท CH₃COONH₄ ในรูปไอออนิก ปฏิกิริยาจะมีรูปแบบ:

NH₄⁺ + CH₃COO^{−+ HOH=NH}4_{OH + CH}3_COOH

สรุป

กระบวนการทำปฏิกิริยากับน้ำมีความแตกต่างกันขึ้นอยู่กับกรดและเบสของเกลือ ตัวอย่างเช่น เมื่อเกลือก่อตัวจากอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอและเมื่อมีปฏิกิริยากับน้ำ จะเกิดผลิตภัณฑ์ที่ระเหยได้ การไฮโดรไลซิสแบบสมบูรณ์เป็นสาเหตุที่ทำให้ไม่สามารถเตรียมสารละลายเกลือได้ ตัวอย่างเช่น สำหรับอะลูมิเนียมซัลไฟด์ คุณสามารถเขียนกระบวนการเป็น:

Al₂S₃ + 6H₂O=2Al(OH) 3_{↓ + 3H}2_S↑

เกลือดังกล่าวสามารถหาได้โดย "วิธีแห้ง" เท่านั้น โดยใช้ความร้อนจากสารธรรมดาตามแบบแผน:

2Al + 3S=อัล₂S₃

เพื่อหลีกเลี่ยงการสลายตัวของอะลูมิเนียมซัลไฟด์ จำเป็นต้องเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดมิดชิด

ในบางกรณีกระบวนการไฮโดรไลซิสค่อนข้างยาก ดังนั้นโมเลกุลสมการของกระบวนการนี้มีรูปแบบมีเงื่อนไข จำเป็นต้องทำการศึกษาพิเศษเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์จากการมีปฏิสัมพันธ์ที่เชื่อถือได้

ตัวอย่างเช่น นี่เป็นเรื่องปกติสำหรับคอมเพล็กซ์นิวเคลียร์หลายนิวเคลียร์ของเหล็ก ดีบุก เบริลเลียม ขึ้นอยู่กับทิศทางที่จะต้องเปลี่ยนกระบวนการย้อนกลับนี้ เป็นไปได้ที่จะเพิ่มไอออนที่มีชื่อเดียวกัน เปลี่ยนความเข้มข้นและอุณหภูมิของมัน