كيف تكتب معادلة التحلل المائي للأملاح؟ غالبًا ما يسبب هذا الموضوع صعوبات لخريجي المدارس الثانوية الذين يختارون الكيمياء للامتحان. دعنا نحلل الأنواع الرئيسية للتحلل المائي ، وننظر في قواعد تجميع المعادلات الجزيئية والأيونية.
التعريف
التحلل المائي هو تفاعل بين مادة وماء مصحوب بمزيج من مكونات المادة الأصلية معها. يشير هذا التعريف إلى أن هذه العملية لا تحدث فقط في المواد غير العضوية ، بل هي أيضًا سمة من سمات المركبات العضوية.
على سبيل المثال ، تمت كتابة معادلة تفاعل التحلل المائي للكربوهيدرات والإسترات والبروتينات والدهون.
قيمة التحلل المائي
جميع التفاعلات الكيميائية التي لوحظت في عملية التحلل المائي تستخدم في صناعات مختلفة. على سبيل المثال ، تُستخدم هذه العملية لإزالة الشوائب الخشنة والغروانية من الماء. لهذه الأغراض ، يتم استخدام رواسب خاصة من الألومنيوم وهيدروكسيدات الحديد ، والتي يتم الحصول عليها عن طريق التحلل المائي للكبريتات وكلوريدات هذه المعادن.
ماذا يهم أيضًاالتحلل المائي؟ تشير معادلة هذه العملية إلى أن هذا التفاعل هو أساس العمليات الهضمية لجميع الكائنات الحية. يتركز الجزء الرئيسي من الطاقة التي يحتاجها الجسم مثل ATP. إن إطلاق الطاقة ممكن بسبب عملية التحلل المائي ، التي يشارك فيها ATP.
ميزات العملية
تتم كتابة المعادلة الجزيئية للتحلل المائي للملح كتفاعل قابل للعكس. اعتمادًا على القاعدة والحمض الذي يتكون الملح غير العضوي ، هناك خيارات مختلفة لمسار هذه العملية.
الأملاح التي يتم تكوينها تدخل في مثل هذا التفاعل:
- هيدروكسيد خفيف وحمض نشط (والعكس صحيح) ؛
- حمض متطاير وقاعدة نشطة.
لا يمكنك كتابة معادلة التحلل المائي الأيوني للأملاح التي تتكون من حمض وقاعدة نشطة. والسبب هو أن جوهر المعادلة يأتي من تكوين الماء من الأيونات.
خاصية العملية
كيف يمكن وصف التحلل المائي؟ يمكن اعتبار معادلة هذه العملية في مثال الملح ، والذي يتكون من معدن أحادي التكافؤ وحمض أحادي القاعدة.
إذا تم تمثيل الحمض على أنه HA والقاعدة هي MON ، فإن الملح الذي يشكلونه هو MA.
كيف يمكن كتابة التحلل المائي؟ المعادلة مكتوبة بالشكل الجزيئي والأيوني.
بالنسبة للمحاليل المخففة ، يتم استخدام ثابت التحلل المائي ، والذي يتم تعريفه على أنه نسبة عدد المولاتالأملاح المشاركة في التحلل المائي ، إلى عددها الإجمالي. تعتمد قيمته على الحمض والقاعدة التي يتكون منها الملح.
التحلل المائي أنيون
كيف تكتب معادلة التحلل المائي الجزيئي؟ إذا كان الملح يحتوي على هيدروكسيد نشط وحمض متطاير ، فستكون نتيجة التفاعل ملحًا قلويًا وحمضيًا.
النموذجية هي عملية كربونات الصوديوم ، والتي تنتج ملح قلوي وحمض.
بالنظر إلى أن المحلول يحتوي على أنيون من مجموعة الهيدروكسيل ، فإن المحلول قلوي ، ويتحلل الأنيون.
مثال العملية
كيف تكتب مثل هذا التحلل المائي؟ تفترض معادلة عملية كبريتات الحديدوز (2) تكوين حامض الكبريتيك وكبريتات الحديدوز (2).
المحلول حامضي يتكون من حامض الكبريتيك.
التحلل المائي الكلي
المعادلات الجزيئية والأيونية للتحلل المائي للأملاح ، والتي تتكون من حمض غير نشط ونفس القاعدة ، توحي بتكوين الهيدروكسيدات المقابلة. على سبيل المثال ، بالنسبة لكبريتيد الألومنيوم المتكون من هيدروكسيد مذبذب وحمض متطاير ، فإن نواتج التفاعل ستكون هيدروكسيد الألومنيوم وكبريتيد الهيدروجين. الحل محايد
تسلسل الإجراءات
هناك خوارزمية معينة ، وبعد ذلك سيتمكن طلاب المدارس الثانوية من تحديد نوع التحلل المائي بدقة ، وتحديد تفاعل الوسط ، وكذلك تسجيل نواتج التفاعل المستمر. تحتاج أولاً إلى تحديد النوععملية وتسجيل عملية تفكك الملح المستمر.
على سبيل المثال ، بالنسبة لكبريتات النحاس (2) ، يرتبط التحلل إلى أيونات بتكوين كاتيون نحاسي وأنيون من الكبريتات.
يتكون هذا الملح من قاعدة ضعيفة وحمض نشط ، لذلك تتم العملية على طول الكاتيون (أيون ضعيف).
بعد ذلك ، تتم كتابة المعادلة الجزيئية والأيونية للعملية الجارية.
لتحديد رد فعل الوسط ، من الضروري تكوين رؤية أيونية للعملية الجارية.
نواتج هذا التفاعل هي: كبريتات النحاس (2) وحمض الكبريتيك ، لذلك يتميز المحلول بالتفاعل الحمضي للوسط.
التحلل المائي له مكانة خاصة بين تفاعلات التبادل المختلفة. في حالة الأملاح ، يمكن تمثيل هذه العملية كتفاعل عكسي لأيونات مادة ما مع قشرة ترطيب. اعتمادًا على قوة هذا التأثير ، يمكن أن تستمر العملية بكثافة مختلفة.
تظهر روابط المتبرع المتلقي بين الكاتيونات وجزيئات الماء التي ترطبها. ستعمل ذرات الأكسجين الموجودة في الماء كمانح ، حيث تحتوي على أزواج إلكترونية غير مشتركة. المستقبلات ستكون كاتيونات لها مدارات ذرية حرة. تحدد شحنة الكاتيون تأثيره الاستقطابي على الماء.
تتشكل رابطة هيدروجينية ضعيفة بين الأنيونات وثنائيات أقطاب HOH. مع التأثير القوي للأنيونات ، يمكن الانفصال الكامل عن جزيء البروتون ، مما يؤدي إلى تكوين حمض أو أنيون من نوع HCO3‾. التحلل المائي هو عملية عكسية وممتصة للحرارة.
أنواع التأثير على الملحجزيئات الماء
جميع الأنيونات والكاتيونات ، التي لها شحنات ضئيلة وأحجام كبيرة ، لها تأثير استقطابي طفيف على جزيئات الماء ، لذلك لا يوجد تفاعل عمليًا في محلول مائي. كمثال على هذه الكاتيونات ، يمكن ذكر مركبات الهيدروكسيل ، وهي قلويات.
دعونا نفرد معادن المجموعة الأولى من المجموعة الفرعية الرئيسية لجدول D. I. Mendeleev. الأنيونات التي تلبي المتطلبات عبارة عن بقايا حمضية للأحماض القوية. الأملاح ، التي تتكون من الأحماض والقلويات النشطة ، لا تخضع لعملية التحلل المائي. بالنسبة لهم ، يمكن كتابة عملية التفكك على النحو التالي:
H2O=H + + OH‾
حلول هذه الأملاح غير العضوية لها بيئة محايدة ، لذلك ، أثناء التحلل المائي ، لا يتم ملاحظة تدمير الأملاح.
بالنسبة للأملاح العضوية المكونة من أنيون حمض ضعيف وكاتيون قلوي ، لوحظ التحلل المائي للأنيون. كمثال على مثل هذا الملح ، ضع في اعتبارك أسيتات البوتاسيوم CH3COOK.
ربط CH3COOCOO-أيونات الأسيتات مع بروتونات الهيدروجين في جزيئات حمض الأسيتيك ، وهو إلكتروليت ضعيف ، ملاحظ. في المحلول ، لوحظ تراكم كمية كبيرة من أيونات الهيدروكسيد ، ونتيجة لذلك يكتسب تفاعل قلوي للوسط. هيدروكسيد البوتاسيوم هو إلكتروليت قوي ، لذلك لا يمكن ربطه ، الرقم الهيدروجيني > 7.
المعادلة الجزيئية للعملية الجارية هي:
CH3SOOK + H2O=KOH +CH3UN
لفهم جوهر التفاعل بين المواد ، من الضروري تكوين معادلة أيونية كاملة ومختصرة.
Na2S ملح يتميز بعملية تدريجية من التحلل المائي. مع الأخذ في الاعتبار أن الملح يتكون من قلوي قوي (NaOH) وحمض ضعيف ثنائي القاعدة (H2S) ، لوحظ ارتباط أنيون الكبريتيد بواسطة بروتونات الماء وتراكم مجموعات الهيدروكسيل في المحلول. في الشكل الجزيئي والأيوني ، ستبدو هذه العملية على النحو التالي:
Na2S + H2O=NaHS + NaOH
الخطوة الأولى. S2−+ HON=HS-+ OH-
الخطوة الثانية. HS-+ HON=H2S + OH-
على الرغم من إمكانية التحلل المائي على مرحلتين لهذا الملح في ظل الظروف العادية ، إلا أن المرحلة الثانية من العملية لا تستمر عمليًا. سبب هذه الظاهرة هو تراكم أيونات الهيدروكسيل التي تعطي المحلول بيئة قلوية ضعيفة. يساهم هذا في حدوث تحول في التوازن الكيميائي وفقًا لمبدأ Le Chatelier ويسبب تفاعل معادلة. في هذا الصدد ، يمكن كبح التحلل المائي للأملاح ، التي تتكون من القلويات والحمض الضعيف ، عن طريق زيادة القلويات.
اعتمادًا على التأثير الاستقطابي للأنيونات ، من الممكن التأثير على شدة التحلل المائي.
بالنسبة للأملاح التي تحتوي على أنيونات حمضية قوية وكاتيونات قاعدية ضعيفة ، لوحظ تحلل الكاتيون المائي. على سبيل المثال ، يمكن النظر في عملية مماثلة على كلوريد الأمونيوم. يمكن تمثيل العملية على النحو التاليالنموذج:
المعادلة الجزيئية:
NH4CL + H2O=NH4OH + HCL
معادلة أيونية قصيرة:
NH4++ HOH=NH4OH + H+
بسبب حقيقة أن البروتونات تتراكم في المحلول ، يتم إنشاء بيئة حمضية فيه. لتحويل التوازن إلى اليسار ، يتم إدخال حمض في المحلول.
بالنسبة للملح الذي يتكون من كاتيون وأنيون ضعيف ، يكون مسار التحلل المائي الكامل نموذجيًا. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك التحلل المائي لخلات الأمونيوم CH3COONH4. في الشكل الأيوني ، يكون للتفاعل الشكل:
NH4++ CH3COO- + HOH=NH4OH + CH3COOH
في الختام
اعتمادًا على الحمض والقاعدة التي يتكون منها الملح ، فإن عملية التفاعل مع الماء لها بعض الاختلافات. على سبيل المثال ، عندما يتكون الملح من إلكتروليتات ضعيفة وعندما تتفاعل مع الماء ، تتشكل منتجات متطايرة. التحلل المائي الكامل هو سبب عدم إمكانية تحضير بعض المحاليل الملحية. على سبيل المثال ، بالنسبة لكبريتيد الألومنيوم ، يمكنك كتابة العملية على النحو التالي:
آل2S3+ 6H2O=2Al (OH) 3↓ + 3H2S ↑
لا يمكن الحصول على مثل هذا الملح إلا من خلال "الطريقة الجافة" ، باستخدام تسخين المواد البسيطة وفقًا للمخطط:
2Al + 3S=آل2S3
لتجنب تحلل كبريتيد الألومنيوم ، من الضروري تخزينه في حاويات محكمة الإغلاق.
في بعض الحالات ، تكون عملية التحلل المائي صعبة للغاية ، وبالتالي فإن الجزيئيةمعادلات هذه العملية لها صيغة شرطية. من أجل إنشاء نواتج التفاعل بشكل موثوق ، من الضروري إجراء دراسات خاصة.
على سبيل المثال ، هذا نموذجي للمجمعات متعددة النوى من الحديد والقصدير والبريليوم. اعتمادًا على الاتجاه الذي تحتاج فيه هذه العملية العكسية إلى التغيير ، من الممكن إضافة أيونات تحمل الاسم نفسه وتغيير تركيزها ودرجة حرارتها.
