Հիդրոլիզ

Հիդրոլիզ (< հուն, հիդրո—ջուր և λύόις—քայքայում, տրոհում), ջրատարրալուծում, իոնափոխանակման ռեակցիա ջրի և տարբեր նյութերի միջև։

Հիդրոլիզ կոչվում է ջրի և նյութերի այն փոխազդեցությունը, որի արդյունքում նյութի բաղադրիչ մասերը միանում են ջրի բաղադրիչ մասերի հետ։

Ընդհանուր ձևով հիդրոլիզ կարելի է պատկերել AB+HOH^→_←AH+BOH հավասարմամբ, որտեղ AB-ն հիդրոլիզվող նյութն է, AH-ն ու BOH-ը՝ hիդրոլիզի վերջնանյութերը։

Որպես հիդրոլիզի օրինակ կարող է ծառայել ֆոսֆորի(III) քլորիդի փոխազդեցությունը ջրի հետ։ Այս փոխազդեցության արդյունքում առաջանում է ֆոսֆորային թթու և աղաթթու.

PCl₃+3H₂O=H₃PO₃+3HCl

Հիդրոլիզի կարող են ենթարկվել տարբեր դասերի նյութեր՝ հիմքեր, աղեր և այլն։

Աղերի հիդրոլիզը

Դիտարկենք աղերի հիդրոլիզը.

Թույլ թթվի և թույլ հիմքի մասնակցությամբ ընթացքող չեզոքացման ռեակցիաները մինչև վերջ չեն ընթանում։ Սա նշանակում է, որ ինչ որ չափով ընթանում է նաև հակադարձ ռեակցիա(առաջացած աղի և ջրի փոխազդեցություն), որի արդյունքում առաջանում են հիմք և թթու։ Սա էլ հենց իրենից ներկայացնում է աղերի հիդրոլիզը։ Հիդրոլիզի ենթարկվում են այնպիսի աղեր, որոնք առաջացել են

• ուժող թթվից և թույլ հիմքից
• ուժեղ հիմքից և թույլ թթվից
• թույլ թթվից և թույլ հիմքից

Այն աղերը, որոնք առաջացել են ուժող թթվից և ուժեղ հիմքից հիդրոլիզի չեն ենթարկվում:Այս դեպքում չեզոքացումը բնութագրվում է հետևյալ կիսառեակցիայով.

H⁺+OH^-=H₂O

Իսկ հակառակ ռեակցիան՝ ջրի մոլեկուլի դիսոցումը իոնների, ընթանում է աննշան։

Դիտարկենք միավալենտ մետաղից և միահիմն թույլ թթվից առաջացած աղի հիդրոլիզը. Օրինակ վերցնենք նատրիումի ացետատը.

CH₃COONa+H₂O^→_←CH₃COOH+NaOH, կամ էլ իոնամոլեկուլային ձևով՝ CH₃COO^-+H₂O^→_←CH₃COOH+OH^-

Հավասարումը ցույց է տալիս, որ այս դեպքում հիդրոլիզի ենթարկվում է աղի անիոնը, ինչը ուղեկցվում է OH^- իոններկ առաջացմամբ։ Բայց քանի որ ջրի իոնային արտադրյալը՝ [H⁺][OH^-], հաստատուն մեծություն է, ուրեմն OH^- իոնների ավելացման հետ մեկտեղ, H⁺ իոնների կոնցենտրացիան նվազում է:Հետևաբար, այն աղերի լուծույթնրը, որոնք առաջացել են թույլ թթվից և ուժեղ հիմքից, ունեն հիմնային ռեակցիա։ Նման կերպով, այն աղերի դեպքում, որոնք առաջացել են թույլ հիմքից և ուժեղ թթվից, հիդրոլիզի է ենթարկվում աղի կատիոնը, որի արդյունքւոմ առաջանում են H⁺ իոններ, օրինակ՝

NH₄Cl+H₂O^→_←NH₄OH+HCl կամ NH₄⁺+H2O^→_←NH4OH+H⁺

H⁺ իոնների ավելացումը բերում է լուծույթում OH^- իոնների կոնցենտրացիայի նվազման։ Այսպիսով, այն աղերի ջրային լուծույթները, որոնք առաջացել են թույլ հիիմքից և ուժեղ թթվից, ունեն թթվային միջավայր։

Վերոնշյալ օրինակներում հիդրոլիզի ենթարկվում է լուծույթում գտնվող աղի ոչ ամբողջ քանակությունը, այլ նրա մի մասը։ Այլ կերպ ասած լուծույթում հաստատվում է հավասարակշռություն աղի և նրա առաջացրած հիմքի և թթվի միջև։ Նյութի մասնաբաժինը, որը ենթարկվում է հիդրոլիզի(հիդրոլիզի աստիճան), կախված է այդ հավասարակշռության հաստատունից, ինչպես նաև ջերմաստիճանից և աղի կոնցենտրացիայից։

Ենթադրենք հիդրոլիզի ռեակցիայի հավասարումն ունի հետևյալ տեսքը.

MA+H2O^→_←HA+MOH

Այս ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունն ունի հետևյալ տեսքը՝

${\ce {K=[HA][MOH]/[MA][H2O]}}$

Նոսր լուծույթներում ջրի կոնցենտրացիան իրենից ներկայացնում է հաստատուն մեծությւոն, նշանակելով ${\ce {K[H2O]=K}}$_հ, կստանանք՝

${\ce {Kh=[HA][MOH]/[MA]}}$

K_հ մեծությունը կոչվում է աղի հիդրոլիզի հաստատուն։ Սրա արժեքը բնութագրում է աղի՝ հիդրոլիզի ենթարկվելու ունակությունը. որքան մեծ է K_հ, այնքան ավելի խորությամբ է տեղի ունենում հիդրոլիզը(միևնույն ջերմաստիճանի և ճնշման պայմաններում)։

Այն աղերի դեպքում, որոնք առաջացել են թույլ թթվից և ուժեղ հիմքից, հիդրոլիզի հաստատունը կապված է թթվի դիսոցման հաստատունից(K_թթու) հետևյալ բանաձևով՝

${\ce {Kh=K(H2O)/K}}$(թթու)

Այս հավասարումը ցույց է տալիս, որ ինչքան մեծ է K_h, այնքան փոքր է K(թթու). Այլ կերպ ասած՝ որքան թույլ է թթուն, այնքան ավեի խորությամբ է ընթանում նրա առաջացրած աղերի հիդրոլիզը։

Այն աղերի համար, որոնք առաջացել են թույլ հիմքից և ուժեղ թթվից, նման հարաբերությամբ կապվում են հիդրոլիզի հաստատունը և հիմքի դիսոցման հաստատունը՝ K_հիմք։

${\ce {Kh=K(H2O)/K}}$(հիմք)

Այս պատճառով, որքան թույլ է հիմքը, այնքան ավելի խորությամբ է ընթանում նրա առաջացրած աղի հիդրոլիզը։

Թույլ թթվից և թույլ հիմքից առաջացած աղերի դեպքում հիդրոլիզի հաստատունը կապվում է հիմքի և թթվի դիսոցման հաստատունների հետ հետևյալ բանաձևով.

${\ce {Kh=K(H2O)/K}}$(թթու)*${\ce {K}}$(հիմք)

Աղերի hիդրոլիզի պրոցեսում հավասարակշռությունը ենթարկվում է զանգվածների ներգործության օրենքին։ Եթե հիդրոլիզի արդյունքում առաջանում է անլուծելի կամ հեշտ ցնդող նյութ, ապա ելային աղն ամբողջովին տրոհվում է։ Մնացած դեպքերում աղերի հիդրոլիզ ընթանում է էլ ավելի լրիվ, որքան որ թույլ է աղն առաջացնող համապատասխան թթուն կամ հիմքը։ Թույլ թթվից և ուժեղ հիմքից գոյացած աղի (օրինակ, KCN-ի) հիդրոլիզի դեպքում լուծույթը կունենա հիմնային ռեակցիա։ Դա բացատրվում է նրանով, որ թույլ թթվի անիոնը մասնակիորեն կապում է ջրի դիսոցմամբ առաջացած H⁺ իոնները, և լուծույթում մնում է OH^- իոնների ավելցուկ՝ K⁺+CN⁺+HOH^→_←HCN+K⁺+OH^-։ Ուժեղ թթվից և թույլ հիմքից գոյացած աղի (օրինակ, NH₄Cl) լուծույթն ունի թթվային ռեակցիա (NH₄⁺+Cl^-+HOH^→_←NH₄OH+H⁺+Cl^-)։ Եթե աղի կատիոնի (կամ անիոնի) լիցքը մեկից մեծ է, ապա հիդրոլիզը հաճախ բերում է թթու (կամ հիմնային) աղերի առաջացմանը՝ CuCl_2→Cu (OH)Cl_→Cu (OH)₂։ Աղերի հիդրոլիզը քանակապես բնութագրող հիդրոլիզի աստիճանը (α) որոշվում է լուծույթում մոլեկուլների հիդրոլիզված մասի կոնցենտրացիայի և տվյալ աղի ընդհանուր կոնցենտրացիայի հարաբերությամբ։ Շատ դեպքերում α-ն մեծ չէ։ Այսպես, նատրիումի քացախատի՝ CH₃COONa և ամոնիումի քացախատի՝ CH₃COONH₄ 0, 1 մոլյարանոց լուծույթներում, 25 °C-ում α-ն համապատասխանաբար հավասար է 0,01% և 0,5%։ Ջերմաստիճանը բարձրացնելիս և լուծույթը նոսրացնելիս α-ն մեծանում է։ Հիդրոլիզով է պայմանավորված բուֆերային համակարգերի գոյությունը։ Այդպիսի լուծույթներն ունեն ֆիզիոլոգիական կարևոր նշանակություն, որովհետև H⁺ իոնների հաստատուն կոնցենտրացիան անհրաժեշտ է օրգանիզմի բնականոն կենսագործունեության համար։ Աղերի հիդրոլիզի հետ են կապված նաև երկրակեղևի երկրաբանական մի շարք փոփոխությունները, միներալների առաջացումը, բնական ջրի և հողի ձևավորումը։

Արտաքին հղումներ

Նատրիումի ացետատի հիդրոլիզ, տեսափորձ