Dysocjacja i hydroliza soli

Każdy roztwór wodny charakteryzuje się określonym odczynem: kwasowym, zasadowym lub obojętnym. Choć w początkowym etapie nauki uczymy się, że sole mają odczyn obojętny, w pewnym momencie okazuje się, że było to duże uproszczenie. Wpływają na to reakcje dysocjacji i hydrolizy. Na czym polegają? Już tłumaczę.

Reakcja dysocjacji

Reakcja dysocjacji, a dokładniej dysocjacji elektrolitycznej polega na rozpadzie na rozpadzie na jony pod wpływem rozpuszczalnika. Celowo nie piszę rozpadu cząsteczek na jony. Sole, które charakteryzują się budową jonową nie są zbudowane ze zbioru cząsteczek, ale tworzą kryształy jonowe, które są ze sobą związane za pomocą oddziaływań elektrostatycznych. Reakcja dysocjacji nie jest skomplikowana, w przypadku kwasów polega na odłączeniu jonu (jonów) wodorowych H⁺, a reszta kwasowa staje się jonem ujemnym (ładunek równy ilości odłączonych jonów H⁺). W zasadach postępujemy analogicznie, z tą różnicą, że odłączeniu ulega jon wodorotlenkowy OH^–.

H₂S ⇌ 2 H⁺ + S^{2 –} 
HNO₃ → H⁺ + NO₃ ^–
KOH → K⁺ + OH ^– 
Ca(OH)₂ →  Ca²⁺ + 2 OH ^– 

Zwróć uwagę, że pierwsza reakcja została zapisana z użyciem strzałek w dwie strony. Wynika to z faktu, że kwas siarkowodorowy jest kwasem słabym (słabym elektrolitem), więc nie dysocjacja nie zachodzi całkowicie, a reakcja jest odwracalna.
W przypadku soli dysocjacja polega na rozpadzie na kation metalu i anion reszty kwasowej. Aby podkreślić, że reakcja zachodzi pod wpływem wody, można zapisać jej wzór nad strzałką, choć nie jest to wymagane.

Fe₂(SO₄)₃ → 2 Fe³⁺ + 3 SO₄^2-
KNO₃ → K⁺ + NO₃^–

Aby sól uległa dysocjacji musi być rozpuszczalna w wodzie. Zakładamy wtedy dysocjację 100%. Co prawda niewielkie ilości formy zdysocjowanej są zawsze obecne w roztworze (opisuje to iloczyn rozpuszczalności), ale w przypadku soli nierozpuszczalnych są to ilości zaniedbywalne. Dlatego sole typu AgCl czy BaSO₄ nie ulegają dysocjacji elektrolitycznej i nie są zapisywane w formie jonowej.

W zależności od rodzaju soli udział wody może ograniczyć się do roli katalizatora reakcji lub w kolejnym etapie wziąć udział w reakcji hydrolizy.

Hydroliza

Dysocjacja = rozpad na jony pod wpływem wody
Hydroliza = reakcja z wodą (woda jest substratem reakcji)

Wyróżniamy cztery rodzaje soli:

1. Sole mocnej zasady i mocnego kwasu, np. NaCl
2. Sole mocnej zasady i słabego kwasu, np. Na₂CO₃
3. Sole słabej zasady i mocnego kwasu, np. NH₄Cl
4. Sole słabej zasady i słabego kwasu, np. (NH₄)₂CO₃

Jak wiesz z powyższych akapitów, sole rozpuszczalne ulegają całkowitej dysocjacji. Powstają więc kationy metalu (chyba, że mówimy o soli zasady amonowej) i reszty kwasowej. Dalej, w zależności od tego czy te jony pochodzą od mocnej zasady lub kwasu, mogą pozostać w formie zdysocjowanej lub przereagować z wodą.

1. Sole mocnej zasady i mocnego kwasu

NaCl → Na⁺ + Cl^–

Wiemy, że mocne kwasy i zasady ulegają 100% dysocjacji i pozostają w formie zdysocjowanej. Dlatego w tym przypadku udział wody zakończy się na dysocjacji i sól nie ulegnie reakcji hydrolizy. 

2. Sole mocnej zasady i słabego kwasu

Na₂CO₃ → 2 Na⁺ + CO₃^2- 

Ponieważ jon Na⁺ pochodzi od mocnej zasady pozostanie w formie zdysocjowanej (bo zasada sodowa ulega w roztworze wodnym całkowitej dysocjacji, a reakcja nie jest odwracalna). Jednak CO₃^2- jon ulega dalszej reakcji z wodą (tzw. cofnięcie dysocjacji).

H₂O + CO₃^2- ⇌ OH^–  + HCO₃^– 

Ponieważ reakcji z wodą uległ anion, jest to przykład hydrolizy anionowej.

3. Sole słabej zasady i mocnego kwasu

NH₄Cl→ NH₄⁺ + Cl^– 

Ponieważ jon Cl^– pochodzi od mocnego kwasu pozostanie w formie zdysocjowanej. Jon NH₄⁺ ulega dalszej reakcji z wodą, ponieważ pochodzi od słabej zasady.

H₂O + NH₄⁺ ⇌ H⁺ + NH₃ ^. H₂O

Ponieważ reakcji z wodą uległ kation, jest to przykład hydrolizy kationowej.

4. Sole słabej zasady i słabego kwasu

2 NH₄⁺ + CO₃^2- _→ (NH₄)₂CO₃ 

W przypadku soli słabej zasady i słabego kwasu oba jony będą ulegały hydrolizie:

2 NH₄⁺ + CO₃^2- + H₂O ⇌ NH₃ ^. H₂O + HCO₃^– 

Jest to przykład hydrolizy kationowo-anionowej.

Zwróć uwagę, że o ile dysocjacja soli jest procesem nieodwracalnym, o tyle hydroliza jest reakcją odwracalną. Zaznaczamy to pisząc strzałkę w dwie strony. W hydrolizie biorą udział jony pochodzące od słabych elektrolitów, a woda nie pełni już roli katalizatora, ale jest substratem reakcji.