Tuzlarning gidrolizi haqida

Tuzlarning gidrolizi haqida

Tuzlar suvda (yoki boshqa erituvchilarda) eriganda suv mоlekulalaridagi atomlar bilan tuzning tarkibiy qismlari o'zaro almashinadi va kuchsiz elektrolit (kislota yoki asos) hosil bo'ladi. Bu hodisaga gidroliz deb aytiladi. Agar erituvchi suvdan boshqa modda (spirt, benzol, atseton, ammiak…) bo'lsa, bunday reaksiyalar solvoliz deyiladi.
Gidroliz reaksiyalarini quyidagicha umumiy tenglama bilan ifodalash mumkin:

Kat An + H2O ⇄ KatOH + HAn

tuz + suv ⇄ asos + kislota

Tenglamadan ko'rinib turibdiki, tuz suvda eriganda u suv molekulalari bilan reaksiyaga kirishib, yomon dissotsilanuvchi modda hosil qiladi, ya'ni gidroliz reaksiyasi natijasida eritmadagi [OH-] va [H+] ionlarining miqdori keskin o'zgaradi. Aniqrog'i gidroliz natijasida eritmaning pH i o'zgaradi va bu o'zgarish har qanday tuz gidrolizining mexanizmini tushunishda, gidroliz tenglamasini tuzishda, gidroliz reaksiyalaridan amaliyotda foydalanishda asosiy ko'rsatkich hisoblanadi.

Tuzlar gidrolizining mexanizmi tuz tarkibiga kirgan metall kationi va kislota qoldig'i anionning tabiatiga, aniqrog'i, qutblanuvchanligiga bog'liq. Agar ion qanchalik kuchli qutblangan bo'lsa gidroliz shunchalik tez va to'liq boradi. Umuman Katn+ va Anm- lar ishtirokida gidroliz borish jarayoni mexanizmlarini quyidagicha tasavvur etish mumkin.

Ma'lumki, har qanday kation suvli eritmada donor-akseptor ta'siri tufayli gidratlangan holda, ya'ni akvakompleks- [Kat(H₂O)x]n+ holida boʻladi. Bu kompleksdagi kationning zaryadi qanchalik katta va radiusi qanchalik kichik bo'lsa, uning akseptorlik kuchi shunchalik katta, ya'ni Kat OH2 bogʻi barqaror bo'ladi. Bunday kompleks tarkibidagi O-H bog' kuchli qutblanuvchanlik xossasiga egadir. Shu sababli "gidrat" qobig'ida" gi (Kat•H₂O - H₂O) suv molekulalari oʻrtasidagi vodorod bog'lanish kuchli boʻladi.

Bunday oʻzaro ta'sirlashuv natijasida kation bilan bevosita bog'langan suv molekulasidagi O-H bogʻi kuchsizlanib [Kat-HO-----H+ H₂O], vodorod atomi sekinlik bilan ajraladi va "gidrat qobiq"dagi suv molekulasi bilan birikib H3O+ gidroksoniy ionini hosil qiladi. Kation esa qoldiq OH- bilan kuchliroq kimyoviy bog' hosil qilib Kat(OH)n - asosga aylanadi.

Ajralib chiqadigan H3O+ ionlari eritmadagi [H+] = [OH-] muvozanatni buzib, [H+] > [OH-] bo'lishiga, ya'ni eritmada kislotali muhit pH < 7 yuzaga kelishiga olib keladi.
Bu o'zgarishlar asosan: NH4+, Cu2+, Al+3, Cr3+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Pb2+, Sn2+, Sb3+, Mn2+, Mg2+, ionlari ishtirokida ro'y beradi. Boshqacharoq aytganda, hosil bo'ladigan asos Kat(OH)n qanchalik kuchsiz bo'lsa, gidroliz shunchalik oson va tez boradi.

Aksariyat tuzlar tarkibiga Na+, K+, Ca2+, Ba2+ kationlari va Cl-, Br-, NO2-, SO4-2, SiF6-2 kabi anionlar kiradi. Bu ionlar suv molekulalari bilan ta'sirlashganda H2O molekulalarini H+ va OH- ionlarigacha ajrata olmaydilar. Shu sababli, bu ionlar birgalikda hosil qilgan tuzlar mutlaqo gidrolizlanmaydi. Bu tuzlar eritmada [H+] = [OH-] muvozanatni o'ng yoki chap tomonga siljita olmagani uchun pH oʻzgarmaydi.
Ma'lumki tuz - kislota bilan asosning oʻzaro ta'siri mahsulotidir. Shuning uchun tuzlarning gidroliz tenglamalarini tuzishda ularning qanday kislota va qanday asosdan hosil boʻlganligiga e'tibor berish kerak.

Kuchli asos (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 va kuchsiz yoki o'rtacha kuchli kislota (HCN, H₂S, HNO2, H2SO3, H₃PO₄, H₂CO₃, H₂SIO3, HF, CH3COOH, HCOOH) dan hosil bo'lgan tuzlarning gidrolizi. Bu tuzlar tarkibidagi metall kationlari kuchli asos hosil qiluvchi bo'lganligi uchun ular suv molekulalari bilan ta'sirlashmaydi.
Anionlarning qutblanuvchanligi yuqori bo'lgani uchun ular gidrolizda ishtirok etadilar. Bunday tuzlarning gidroliz tenglamasini shunday tasavvur etish mumkin:

KatAn + H2O ⇄ Kat+ + OH- + HAn

tuz + suv ⇄ asos + kislota

Agar bunday gidrolizni aniq misolda ko'radigan bo'lsak:

I bosqich: Na2CO3 + H2O ⇄ Na+ + OH- + NaHCO3

II bosqich: NaHCO3 + H2O ⇄ Na+ + OH- + H2CO3

Soda-Na2CO3 suvda eriganda gidrolizlanadi (bu gidroliz amalda oxirigacha bormaydi) va birinchi bosqichda deyarli to'xtaydi. Agar eritma qizdirilsa, II bosqichi boradi va ikkala holda ham eritma ishqoriy muhitga ega bo'ladi (pH>7).
I bosqichning ionli tenglamasi:

2Na++ CO2 + H2O ⇄ Na+ + OH- + Na+ + HCO3-

Qisqa ionli tenglamasi

CO3-2 + HOH ⇄ OH- + HCO3- (pH> 7)

Oxirgi tenglamadan ko'rinib turibdiki, kuchli asos va kuchsiz kislotadan hosil bo'lgan tuzning gidrolizi anion boʻyicha boruvchi reaksiya bo'lib, kation gidrolizlanmaydi. Bunday gidrolizni eritmaga kislota qo'shib kuchaytirish, ishqor qo'shib susaytirish mumkin. Temperaturaning ortishi va eritmaning suyultirilishi muvozanatni o'ngga siljitadi, ya'ni gidrolizni to'liq oxirigacha borishiga olib keladi. Bu tuzlarning eritmalari doimo ishqoriy muhitli bo'ladi.

Kuchsiz asos (NH4OH, Mg(OH)2, Cu(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Co(OH)2, Ni(OH)2, Al(OH)3, Sr(OH)3, Mn(OH)2, Zn(OH)2, Rb(OH)2, Sn(OH)2, Sb(OH)3, Bi(OH)3), lardan kuchli kislota (HCl, HBr, HI, HCIO4, H2SO4, HNO3) lardan va hosil bo'lgan tuzlarning gidrolizi. Bu tuzlar gidrolizining umumiy tenglamasi:

KatAn + H₂O ⇄ Kat(OH) + H+ + An-
tuz + suv ⇄ kuchsiz asos + kuchli kislota

Bunday tuz tarkibiga kirgan An ning qutblanuvchanligi past bo'lgani uchun suv molekulalari tarkibidagi vodorodni tortib ola olmaydi. Kat ning qutblovchiligi yuqori boʻlgani uchun suv molekulalari bilan ta'sirlashadi va OH- ionlarini tortib, biriktirib oladi va eritmaga H+ ionlari ajralib chiqadi. Shuning uchun eritma (pH<7) kislotali muhitga ega boʻladi. Aniq misolda ko'rib chiqamiz:

Ko'p valentli metallarning tuzlari gidrolizlanganda II, III… bosqichlarning borish ehtimolligi kamayib boradi. Shunga asosan FeCl3 tuzi suvda eriganda III bosqich deyarli amalga oshmaydi. Agar III bosqich boʻyicha gidroliz borganda edi, FeCl3 eritmasi tiniq sariq rangli bo'lmasdan, balki qo'ng'ir rangli loyqa (zangli suv) ga aylanib qolar edi. Lekin FeCl3 eritmasi tiniq eritma. Demak, gidroliz I yoki va II bosqich bo'yicha boradi. Aytilganlarni e'tiborga olib I va II bosqich uchun ionli tenglamalarni tuzamiz: I bosqich uchun to'liq ionli tenglama:

Ionli tenglamalardan ko'rinib turibdiki, kuchsiz asos va kuchli kislotadan hosil bo'lgan tuzning gidrolizi kation ishtirokida ro'y beradigan reaksiya bo'lib, bu tuz tarkibidagi anion gidrolizda ishtirok etmaydi, eritma kislotali muhitga ega bo'ladi (pH<7). Bu gidrolizni to'liq oxirigacha etkazish uchun temperaturani oshirish, eritmani suyultirish yoki eritmaga bir oz ishqor qo'shish kerak. Gidrolizni to'xtatish uchun esa eritmaga kislota qo'shish zarur. Shu sababli ZnSO4, SnCl₂ kabi tuzlarning eritmalarini tayyorlashda eritmaga mos ravishda H₂SO₄ va HCl eritmalari qo'shiladi va hosil boʻlgan oq rangli cho'kmalar eritib yuboriladi.

Kuchsiz asos va kuchsiz kislotadan hosil boʻlgan tuzlar suvda eriganda kation ham, anion ham mos ravishda o'rtacha qutblovchi va qutblanuvchi boʻlganliklari uchun ikkala ion ham gidrolizda ishtirok etadi. Gidrolizlanish mahsuloti sifatida kuchsiz asos (cho'kma) va kuchsiz kislota hosil boʻladi. Bunday gidroliz reaksiyasining umumiy tenglamasi:

KatAn + H₂O ⇄ KatOH + HAn
tuz + suv ⇄ kuchsiz asos + kuchsiz kislota

Aniq misolda ko‘rib chiqaylik:
(NH4)2CO3 + 2H2O ⇄ 2NH4OH +H2CO3

Reaksiya tenglamalaridan ko'rinayaptiki, kuchsiz asos va kuchsiz kislotadan hosil bo'lgan tuz ham kation, ham anion bo'yicha gidrolizlanadi. Odatda bunday tuzlarning gidrolizi to'liq ro'y beradi. Eritmaning muhiti hosil bo'lgan kislota va asosning Kdis. - qiymatiga, ya'ni ularning qanchalik darajada dissotsilanishiga bog'liq bo'ladi. Agar Kdis.kis > Kdis.sasos bo‘Isa eritma kislotali muhitga (pH< 7) Kdis.kis < Kdis.sasos bo‘Isa eritma ishqoriy muhitga (pH> 7) ega bo‘lad.

3-turdagi gidroliz reaksiyalari quyidagi hollarda ham boradi.
Agar kuchsiz asos va kuchli kislotadan hosil boʻlgan biror tuz eritmasi ikkinchi kuchli asos va kuchsiz kislotadan hosil bo'lgan tuz eritmasi bilan aralashtirilsa ikkala tuz birgalikda gidrolizga uchraydi. Birgalikda ro'y beradigan gidroliz to'liq boradigan gidroliz bo'lib, uni quyidagi misolda ko'rib chiqaylik. Agar AlCl3 tuzi eritmasiga Na₂S eritmasi qo'shilsa, eritma tezda oq rangli loyqaga aylanib, qoʻlansa hid chiqara boshlaydi.
Uning sababi AlCl3 va Na₂S birgalikda gidrolizlanib suvda yomon eriydigan Al(OH)3 va qoʻlansa hidli H₂S - gazi hosil bo'ladi:

2AICI3 + 3Na2S + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ + 6NaCl

Reaksiyaning ionli tenglamasi:
2Al3+ + 6Cl- + 6Na+ + 3S²- + 6H2O ⇄ 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ + 6Na+ + 6Cl-
Qisqa ionli tenglamasi:
2Al3++3S-2 + 6HOH ⇄ 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑

Eritmaning muhiti yuqoridagi (3-tur) gidroliz reaksiyalardagi singari hosil boʻladigan kislota yoki asosning kuchi bilan tavsiflanadi.