किन लवणों के घोल में क्षारीय प्रतिक्रिया होती है। समाधान पर्यावरण की प्रतिक्रिया का निर्धारण और उनका निराकरण

भाषण: लवणों का जल अपघटन. जलीय घोल वातावरण: अम्लीय, तटस्थ, क्षारीय

हम रासायनिक प्रतिक्रियाओं के पैटर्न का अध्ययन करना जारी रखते हैं। विषय का अध्ययन करते समय, आपने सीखा कि जलीय घोल में इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के दौरान, प्रतिक्रिया में शामिल पदार्थों के कण पानी में घुल जाते हैं। यह हाइड्रोलिसिस है. विभिन्न अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थ, विशेष रूप से लवण, इसके संपर्क में आते हैं। नमक हाइड्रोलिसिस की प्रक्रिया को समझे बिना आप जीवित जीवों में होने वाली घटनाओं की व्याख्या नहीं कर पाएंगे।

नमक हाइड्रोलिसिस का सार पानी के अणुओं के साथ नमक के आयनों (धनायनों और आयनों) की परस्पर क्रिया की विनिमय प्रक्रिया में आता है। परिणामस्वरूप, एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट बनता है - एक कम-विघटनकारी यौगिक। जलीय घोल में मुक्त H+ या OH-आयनों की अधिकता दिखाई देती है। याद रखें, किन इलेक्ट्रोलाइट्स के पृथक्करण से H+ आयन बनते हैं और किन OH- आयनों का। जैसा कि आपने अनुमान लगाया, पहले मामले में हम एक अम्ल से निपट रहे हैं, जिसका अर्थ है कि H + आयन वाला एक जलीय माध्यम अम्लीय होगा। दूसरे मामले में, क्षारीय. पानी में ही, माध्यम तटस्थ होता है, क्योंकि यह समान सांद्रता वाले H + और OH - आयनों में थोड़ा अलग हो जाता है।

संकेतकों का उपयोग करके पर्यावरण की प्रकृति का निर्धारण किया जा सकता है। फेनोल्फथेलिन एक क्षारीय वातावरण का पता लगाता है और घोल को लाल रंग में बदल देता है। अम्ल के संपर्क में आने पर लिटमस लाल हो जाता है, लेकिन क्षार के संपर्क में आने पर नीला रहता है। मिथाइल ऑरेंज नारंगी रंग का होता है, क्षारीय वातावरण में पीला हो जाता है और अम्लीय वातावरण में गुलाबी हो जाता है। हाइड्रोलिसिस का प्रकार नमक के प्रकार पर निर्भर करता है।

लवण के प्रकार

तो, कोई भी नमक अम्ल और क्षार की परस्पर क्रिया हो सकता है, जो, जैसा कि आप समझते हैं, मजबूत और कमजोर हो सकता है। मजबूत वे हैं जिनके पृथक्करण की डिग्री α 100% के करीब है। यह याद रखना चाहिए कि सल्फ्यूरस (एच 2 एसओ 3) और फॉस्फोरिक (एच 3 पीओ 4) एसिड को अक्सर मध्यम-शक्ति एसिड के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। हाइड्रोलिसिस समस्याओं को हल करते समय, इन एसिड को कमजोर के रूप में वर्गीकृत किया जाना चाहिए।

अम्ल:

मजबूत: एचसीएल; एचबीआर; एचएल; HNO3; HClO4; H2SO4. उनके अम्लीय अवशेष पानी के साथ क्रिया नहीं करते हैं।

कमजोर: एचएफ; H2CO3; एच 2 SiO 3 ; H2S; HNO2; H2SO3; H3PO4; कार्बनिक अम्ल। और उनके अम्लीय अवशेष पानी के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, इसके अणुओं से हाइड्रोजन धनायन H+ लेते हैं।

कारण:

मजबूत: घुलनशील धातु हाइड्रॉक्साइड; Ca(OH) 2 ; सीनियर(ओएच)2. उनके धातु धनायन पानी के साथ क्रिया नहीं करते हैं।

कमजोर: अघुलनशील धातु हाइड्रॉक्साइड; अमोनियम हाइड्रॉक्साइड (एनएच 4 ओएच)। और यहां धातु धनायन पानी के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।

इस सामग्री के आधार पर आइए विचार करेंलवण के प्रकार :

मजबूत आधार और मजबूत अम्ल वाले लवण।उदाहरण के लिए: बा (NO 3) 2, KCl, Li 2 SO 4। विशेषताएं: पानी के साथ संपर्क न करें, जिसका अर्थ है कि वे हाइड्रोलिसिस के अधीन नहीं हैं। ऐसे लवणों के घोल में तटस्थ प्रतिक्रिया वातावरण होता है।

मजबूत आधार और कमजोर अम्ल वाले लवण।उदाहरण के लिए: NaF, K 2 CO 3, Li 2 S. विशेषताएं: इन लवणों के अम्लीय अवशेष पानी के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, आयन में हाइड्रोलिसिस होता है। जलीय घोल का माध्यम क्षारीय होता है।

कमजोर आधार और मजबूत अम्ल वाले लवण।उदाहरण के लिए: Zn(NO 3) 2, Fe 2 (SO 4) 3, CuSO 4। विशेषताएं: केवल धातु धनायन पानी के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, धनायन का जल-अपघटन होता है। वातावरण अम्लीय है.

कमजोर आधार और कमजोर अम्ल वाले लवण।उदाहरण के लिए: CH 3 COONH 4, (NH 4) 2 CO 3, HCOONH 4. विशेषताएं: अम्लीय अवशेषों के धनायन और ऋणायन दोनों पानी के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, धनायन और ऋणायन में हाइड्रोलिसिस होता है।

धनायन पर जल अपघटन और अम्लीय माध्यम के निर्माण का एक उदाहरण:

फेरिक क्लोराइड का हाइड्रोलिसिस FeCl 2

FeCl 2 + H 2 O ↔ Fe(OH)Cl + HCl(आणविक समीकरण)

Fe 2+ + 2Cl - + H + + OH - ↔ FeOH + + 2Cl - + H+ (पूर्ण आयनिक समीकरण)

Fe 2+ + H 2 O ↔ FeOH + + H + (लघु आयनिक समीकरण)

आयन द्वारा जल अपघटन और क्षारीय वातावरण के निर्माण का एक उदाहरण:

सोडियम एसीटेट का हाइड्रोलिसिस सीएच 3 कूना

CH 3 COONa + H 2 O ↔ CH 3 COOH + NaOH(आणविक समीकरण)

Na + + CH 3 COO - + H 2 O ↔ Na + + CH 3 COOH + OH- (पूर्ण आयनिक समीकरण)

सीएच 3 सीओओ - + एच 2 ओ ↔ सीएच 3 सीओओएच + ओएच -(लघु आयनिक समीकरण)

सह-हाइड्रोलिसिस का उदाहरण:

• एल्यूमीनियम सल्फाइड का हाइड्रोलिसिस Al2S 3

अल 2 एस 3 + 6एच2ओ ↔ 2अल(ओएच) 3 ↓+ 3एच 2 एस

इस मामले में, हम पूर्ण हाइड्रोलिसिस देखते हैं, जो तब होता है जब नमक एक कमजोर अघुलनशील या वाष्पशील आधार और एक कमजोर अघुलनशील या वाष्पशील एसिड द्वारा बनता है। घुलनशीलता तालिका में ऐसे लवणों पर डैश होते हैं। यदि आयन विनिमय प्रतिक्रिया के दौरान एक ऐसा नमक बनता है जो जलीय घोल में मौजूद नहीं है, तो आपको पानी के साथ इस नमक की प्रतिक्रिया लिखनी होगी।

उदाहरण के लिए:

2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 ↔ Fe 2 (CO 3) 3+ 6NaCl

Fe 2 (CO 3) 3+ 6H 2 O ↔ 2Fe(OH) 3 + 3H 2 O + 3CO 2

हम इन दो समीकरणों को जोड़ते हैं और बाईं और दाईं ओर जो दोहराया जाता है उसे कम करते हैं:

2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O ↔ 6NaCl + 2Fe(OH) 3 ↓ + 3CO 2

हम कुछ लवणों के विलयनों पर एक सार्वभौमिक संकेतक के प्रभाव का अध्ययन करते हैं

जैसा कि हम देख सकते हैं, पहले घोल का वातावरण तटस्थ (पीएच = 7) है, दूसरे का अम्लीय (पीएच) है< 7), третьего щелочная (рН >7). हम ऐसे रोचक तथ्य की व्याख्या कैसे कर सकते हैं? 🙂

सबसे पहले, आइए याद रखें कि पीएच क्या है और यह किस पर निर्भर करता है।

पीएच एक हाइड्रोजन सूचकांक है, जो किसी घोल में हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता का माप है (लैटिन शब्द पोटेंशिया हाइड्रोजनी के पहले अक्षरों के अनुसार - हाइड्रोजन की ताकत)।

पीएच की गणना मोल्स प्रति लीटर में व्यक्त हाइड्रोजन आयन सांद्रता के नकारात्मक दशमलव लघुगणक के रूप में की जाती है:

25 डिग्री सेल्सियस पर शुद्ध पानी में, हाइड्रोजन आयन और हाइड्रॉक्साइड आयन की सांद्रता समान होती है और मात्रा 10 -7 mol/l (pH = 7) होती है।

जब किसी घोल में दोनों प्रकार के आयनों की सांद्रता बराबर होती है, तो घोल तटस्थ होता है। कब > घोल अम्लीय है, और कब > क्षारीय है।

लवणों के कुछ जलीय घोलों में हाइड्रोजन आयनों और हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता की समानता के उल्लंघन का क्या कारण है?

तथ्य यह है कि पानी के पृथक्करण के संतुलन में इसके आयनों (या) में से एक के नमक आयनों के साथ बंधन के कारण थोड़ा अलग, विरल रूप से घुलनशील या अस्थिर उत्पाद के गठन के कारण बदलाव होता है। यह हाइड्रोलिसिस का सार है.

- यह पानी के आयनों के साथ नमक आयनों की रासायनिक बातचीत है, जिससे एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट - एक एसिड (या एसिड नमक) या एक बेस (या मूल नमक) का निर्माण होता है।

शब्द "हाइड्रोलिसिस" का अर्थ है पानी द्वारा अपघटन ("हाइड्रो" - पानी, "लिसिस" - अपघटन)।

इस पर निर्भर करते हुए कि कौन सा नमक आयन पानी के साथ परस्पर क्रिया करता है, तीन प्रकार के हाइड्रोलिसिस को प्रतिष्ठित किया जाता है:

1. धनायन द्वारा हाइड्रोलिसिस (केवल धनायन पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है);
2. आयन द्वारा हाइड्रोलिसिस (केवल आयन पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है);
3. संयुक्त हाइड्रोलिसिस - धनायन और ऋणायन पर जल-अपघटन (धनायन और ऋणायन दोनों पानी के साथ प्रतिक्रिया करते हैं)।

किसी भी नमक को क्षार और अम्ल की परस्पर क्रिया से बनने वाला उत्पाद माना जा सकता है:

नमक का हाइड्रोलिसिस पानी के साथ उसके आयनों की परस्पर क्रिया है, जिससे अम्लीय या क्षारीय वातावरण की उपस्थिति होती है, लेकिन अवक्षेप या गैस के निर्माण के साथ नहीं।
हाइड्रोलिसिस प्रक्रिया भागीदारी से ही होती है घुलनशीललवण और इसमें दो चरण होते हैं:
1)पृथक्करणघोल में नमक - अचलप्रतिक्रिया (पृथक्करण की डिग्री, या 100%);
2) वास्तव में , अर्थात। पानी के साथ नमक आयनों की परस्पर क्रिया, - प्रतिवर्तीप्रतिक्रिया (हाइड्रोलिसिस की डिग्री ˂ 1, या 100%)
पहले और दूसरे चरण के समीकरण - उनमें से पहला अपरिवर्तनीय है, दूसरा प्रतिवर्ती है - आप उन्हें जोड़ नहीं सकते!
ध्यान दें कि लवण धनायनों से बनते हैं क्षारऔर ऋणायन मज़बूतएसिड जल-अपघटन से नहीं गुजरते हैं; वे केवल पानी में घुलने पर ही वियोजित होते हैं। लवण KCl, NaNO 3, NaSO 4 और BaI के घोल में, माध्यम तटस्थ.

आयनों द्वारा जल अपघटन

बातचीत के मामले में ऋणायननमक को पानी के साथ घोलने की प्रक्रिया कहलाती है आयन पर नमक का जल अपघटन.
1) KNO 2 = K + + NO 2 - (पृथक्करण)
2) NO 2 - + H 2 O ↔ HNO 2 + OH - (हाइड्रोलिसिस)
KNO 2 नमक का पृथक्करण पूरी तरह से होता है, NO 2 आयन का हाइड्रोलिसिस बहुत कम सीमा तक होता है (0.1 M समाधान के लिए - 0.0014% तक), लेकिन समाधान बनने के लिए यह पर्याप्त है क्षारीय(हाइड्रोलिसिस के उत्पादों में एक OH-आयन होता है), इसमें शामिल है पीएच = 8.14.
ऋणायन केवल जल-अपघटन से गुजरते हैं कमज़ोरएसिड (इस उदाहरण में, नाइट्राइट आयन NO 2, कमजोर नाइट्रस एसिड HNO 2 के अनुरूप)। कमजोर एसिड का आयन पानी में मौजूद हाइड्रोजन धनायन को आकर्षित करता है और इस एसिड का एक अणु बनाता है, जबकि हाइड्रॉक्साइड आयन मुक्त रहता है:
NO 2 - + H 2 O (H +, OH -) ↔ HNO 2 + OH -
उदाहरण:
ए) NaClO = Na + + CloO -
सीएलओ - + एच 2 ओ ↔ एचसीएलओ + ओएच -
बी) LiCN = Li + + CN -
सीएन - + एच 2 ओ ↔ एचसीएन + ओएच -
ग) Na 2 CO 3 = 2Na + + CO 3 2-
सीओ 3 2- + एच 2 ओ ↔ एचसीओ 3 - + ओएच -
डी) के 3 पीओ 4 = 3के + + पीओ 4 3-
पीओ 4 3- + एच 2 ओ ↔ एचपीओ 4 2- + ओएच -
ई) बीएएस = बीए 2+ + एस 2-
एस 2- + एच 2 ओ ↔ एचएस - + ओएच -
कृपया ध्यान दें कि उदाहरण (सी-ई) में आप पानी के अणुओं की संख्या नहीं बढ़ा सकते हैं और हाइड्रोएनियन (एचसीओ 3, एचपीओ 4, एचएस) के बजाय संबंधित एसिड (एच 2 सीओ 3, एच 3 पीओ 4, एच 2 एस) के सूत्र लिख सकते हैं। ). हाइड्रोलिसिस एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया है, और यह "अंत तक" (एसिड बनने तक) आगे नहीं बढ़ सकती है।
यदि इसके नमक NaCO 3 के घोल में H 2 CO 3 जैसा अस्थिर अम्ल बनता है, तो घोल से CO 2 गैस का निकलना देखा जाएगा (H 2 CO 3 = CO 2 + H 2 O)। हालाँकि, जब सोडा को पानी में घोला जाता है, तो गैस के विकास के बिना एक पारदर्शी घोल बनता है, जो घोल में केवल कार्बोनिक एसिड हाइड्रानियन एचसीओ 3 - की उपस्थिति के साथ आयन के हाइड्रोलिसिस की अपूर्णता का प्रमाण है।
आयन द्वारा नमक के हाइड्रोलिसिस की डिग्री हाइड्रोलिसिस उत्पाद - एसिड के पृथक्करण की डिग्री पर निर्भर करती है। एसिड जितना कमजोर होगा, हाइड्रोलिसिस की डिग्री उतनी ही अधिक होगी।उदाहरण के लिए, CO 3 2-, PO 4 3- और S 2- आयन NO 2 आयन की तुलना में अधिक हद तक हाइड्रोलाइज्ड होते हैं, क्योंकि H 2 CO 3 और H 2 S का पृथक्करण दूसरे चरण में है, और H 3 तीसरे चरण में PO 4 एसिड HNO 2 के पृथक्करण की तुलना में काफी कम आगे बढ़ता है। इसलिए, समाधान, उदाहरण के लिए, Na 2 CO 3, K 3 PO 4 और BaS होंगे अत्यधिक क्षारीय(यह देखना आसान है कि सोडा छूने पर कितना साबुन जैसा है) .

किसी घोल में OH आयनों की अधिकता को एक संकेतक से आसानी से पता लगाया जा सकता है या विशेष उपकरणों (पीएच मीटर) से मापा जा सकता है।
यदि नमक के एक संकेंद्रित घोल में जो आयन द्वारा दृढ़ता से जल-अपघटित होता है,
उदाहरण के लिए, Na 2 CO 3, एल्यूमीनियम जोड़ें, फिर बाद वाला (एम्फोटेरिसिटी के कारण) क्षार के साथ प्रतिक्रिया करेगा और हाइड्रोजन की रिहाई देखी जाएगी। यह हाइड्रोलिसिस का अतिरिक्त प्रमाण है, क्योंकि हमने सोडा घोल में NaOH क्षार नहीं मिलाया है!

मध्यम शक्ति वाले एसिड - ऑर्थोफॉस्फोरिक और सल्फ्यूरस के लवणों पर विशेष ध्यान दें। पहले चरण में, ये एसिड काफी अच्छी तरह से अलग हो जाते हैं, इसलिए उनके अम्लीय लवण हाइड्रोलिसिस से नहीं गुजरते हैं, और ऐसे नमक का समाधान वातावरण अम्लीय होता है (नमक में हाइड्रोजन धनायन की उपस्थिति के कारण)। और मध्यम लवण ऋणायन पर जल-अपघटित होते हैं - माध्यम क्षारीय होता है। तो, हाइड्रोसल्फाइट्स, हाइड्रोजन फॉस्फेट और डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट आयन में हाइड्रोलाइज नहीं होते हैं, माध्यम अम्लीय होता है। सल्फाइट्स और फॉस्फेट आयनों द्वारा हाइड्रोलाइज्ड होते हैं, माध्यम क्षारीय होता है।

धनायन द्वारा हाइड्रोलिसिस

जब एक घुला हुआ नमक धनायन पानी के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो प्रक्रिया कहलाती है
धनायन पर नमक का जल अपघटन

1) Ni(NO 3) 2 = Ni 2+ + 2NO 3 - (पृथक्करण)
2) Ni 2+ + H 2 O ↔ NiOH + + H + (हाइड्रोलिसिस)

Ni(NO 3) 2 नमक का पृथक्करण पूरी तरह से होता है, Ni 2+ धनायन का जल-अपघटन बहुत कम सीमा तक होता है (0.1 M घोल के लिए - 0.001%), लेकिन यह माध्यम को अम्लीय बनाने के लिए पर्याप्त है (एच + आयन हाइड्रोलिसिस उत्पादों के बीच मौजूद है)।

केवल खराब घुलनशील मूल और एम्फोटेरिक हाइड्रॉक्साइड और अमोनियम धनायन के धनायन हाइड्रोलिसिस से गुजरते हैं NH4+. धातु धनायन पानी के अणु से हाइड्रॉक्साइड आयन को अलग कर देता है और हाइड्रोजन धनायन H+ छोड़ता है।

हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप, अमोनियम धनायन एक कमजोर आधार बनाता है - अमोनिया हाइड्रेट और एक हाइड्रोजन धनायन:

एनएच 4 + + एच 2 ओ ↔ एनएच 3 एच 2 ओ + एच +

कृपया ध्यान दें कि आप पानी के अणुओं की संख्या नहीं बढ़ा सकते हैं और हाइड्रॉक्सोकेशन (उदाहरण के लिए, NiOH +) के बजाय हाइड्रॉक्साइड सूत्र (उदाहरण के लिए, Ni(OH) 2) नहीं लिख सकते हैं। यदि हाइड्रॉक्साइड बनते हैं, तो नमक के घोल से अवक्षेपण बनेगा, जो नहीं देखा गया है (ये नमक पारदर्शी घोल बनाते हैं)।
अतिरिक्त हाइड्रोजन धनायनों को एक संकेतक से आसानी से पता लगाया जा सकता है या विशेष उपकरणों से मापा जा सकता है। मैग्नीशियम या जस्ता को नमक के एक केंद्रित घोल में मिलाया जाता है जो धनायन द्वारा दृढ़ता से हाइड्रोलाइज्ड होता है, और बाद वाला एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन छोड़ता है।

यदि नमक अघुलनशील है, तो कोई हाइड्रोलिसिस नहीं होता है, क्योंकि आयन पानी के साथ परस्पर क्रिया नहीं करते हैं।

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7. प्रोटोलिथ का जलीय घोल। 7.1. पानी। तटस्थ, अम्लीय और क्षारीय वातावरण। मजबूत प्रोटोलिथ

सैद्धांतिक भाग

अम्ल और क्षार का आधुनिक सिद्धांत है प्रोटोन सिद्धांत ब्रोंस्टेड-लोरी, जो पदार्थों द्वारा अम्लीय या बुनियादी कार्य की अभिव्यक्ति को इस तथ्य से समझाता है कि वे प्रतिक्रिया करते हैं प्रोटोलिसिस– प्रोटॉन की विनिमय प्रतिक्रियाएं (हाइड्रोजन धनायन) एच +:

एनए+ई ए - +नहीं+

अम्ल क्षार आधारअम्ल

इस सिद्धांत के अनुसार अम्ल- यह प्रोटोन युक्तपदार्थ HA, जो इसके प्रोटॉन का दाता है; आधार एक पदार्थ ई है जो एसिड द्वारा दान किए गए प्रोटॉन को स्वीकार करता है। सामान्य तौर पर, अभिकारक अम्ल HA है और अभिकारक आधार E है, और उत्पाद आधार A है - और उत्पाद - एसिड HE + एक प्रोटॉन के कब्जे के लिए एक दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं, जो राज्य में प्रतिवर्ती एसिड-बेस प्रतिक्रिया की ओर जाता है प्रोटोलिटिक संतुलन. इसलिए, सिस्टम में चार पदार्थ होते हैं जो दो संयुग्म एसिड-बेस जोड़े बनाते हैं: एचए / ए - और नहीं + /ई. अम्लीय या क्षारीय गुण प्रदर्शित करने वाले पदार्थ कहलाते हैं प्रोटोलिथ्स .

7.1. पानी। तटस्थ, अम्लीय और क्षारीय वातावरण। मज़बूत प्रोटोलिथ्स

पृथ्वी पर सबसे आम तरल विलायक पानी है। H 2 O अणुओं के अलावा, शुद्ध पानी में चल रही प्रतिक्रिया के कारण हाइड्रॉक्साइड आयन OH - और ऑक्सोनियम धनायन H 3 O + होते हैं ऑटोप्रोटोलिसिस पानी:

एच 2 ओ + एच 2 ओ ओएच - + एच 3 ओ

एसिड बेस बेस एसिड

जल ऑटोप्रोटोलिसिस की एक मात्रात्मक विशेषता है आयनिक उत्पादपानी:

क में= [एच 3 ओ + ][ओह - ] = 1 . 10 –14 (25 ° साथ)

इसलिए साफ पानी में

[एच 3 ओ + ] = [ओएच - ] =1. 10-7 मोल/ली (25° साथ)

ऑक्सोनियम धनायनों और हाइड्रॉक्साइड आयनों की सामग्री को भी इसके माध्यम से व्यक्त किया जाता है पीएच मान पीएचऔर हाइड्रॉक्सिल सूचकांक पोह:

पीएच = -एलजी, पीओएच = -एलजी [ ओह - ]

25 बजे साफ पानी में ° साथपीएच = 7, पोह = 7, पीएच + पोह = 14.

पदार्थों के तनु (0.1 mol/l से कम) जलीय घोल में, मानपीएचबराबर, अधिक या कम हो सकता हैपीएचसाफ पानी। परपीएच= 7 किसी जलीय घोल का माध्यम उदासीन कहलाता है, जबपीएच < 7 – кислотной, при पीएच> 7 – क्षारीय. आयन सांद्रता में उल्लेखनीय वृद्धिएच 3 हे + जल में (सृजन) अम्लीयपर्यावरण) हाइड्रोजन क्लोराइड, पर्क्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड जैसे पदार्थों के प्रोटोलिसिस की अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया के माध्यम से प्राप्त किया जाता है:

एचसीएल+H2O= सीएल - +एच 3 ओ +,पीएच< 7

HClO4+H 2 O=ClO 4 – +H 3 O + ,pH< 7

H2SO4+2H 2 O=SO 4 2– +2H 3 O + ,pH< 7

आयनोंक्लोरीन – , क्लोरीन मोनोऑक्साइड 4 – , इसलिए 4 2– इन अम्लों से संयुग्मित होकर जल में मूल गुण नहीं होते। कुछ हाइड्रोएनियन जलीय घोल में समान व्यवहार करते हैं, उदाहरण के लिए हाइड्रोजन सल्फेट आयन:

एचएसओ 4 – + एच 2 ओ = एसओ 4 2 – + एच 3 ओ + ,पीएच< 7

प्रोटोलिसिस प्रतिक्रियाओं की अपरिवर्तनीयता के कारण, आयन स्वयंएच 3 हे + , पदार्थएचसीएल, एचसीएलओ 4 औरएच 2 इसलिए 4 , उनके समान प्रोटोलिटिकगुणएचसीएलओ 3 , एचबीआर, एचबीआरओ 3 , नमस्ते, HIO 3 , एचएनओ 3 , एचएनसीएस, एच 2 एसईओ 4 , एचएमएनओ 4 , आयनएचएसओ 4 – , एचएसईओ 4 – और जलीय घोल में कुछ अन्य पर विचार किया जाता है प्रबल अम्ल. प्रबल अम्ल HA के तनु विलयन में (अर्थात् at.) साथ 1 mol/l से कम पर ऑक्सोनियम धनायनों और pH की सांद्रता विश्लेषणात्मक (तैयारी द्वारा) मोलर सांद्रता से संबंधित होती है साथइस प्रकार चालू करें:

[ एच 3 हे + ] = साथपर ,पीएच = - एलजी[ एच 3 हे + ] = - एलजीसाथपर

उदाहरण 1 . सल्फ्यूरिक एसिड के 0.006 M घोल में pH मान निर्धारित करें25 ° साथ .

समाधान

पानी में ओएच-आयनों की सांद्रता में उल्लेखनीय वृद्धि (एक क्षारीय वातावरण का निर्माण) पोटेशियम और बेरियम हाइड्रॉक्साइड जैसे पदार्थों के विघटन और पूर्ण इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण द्वारा प्राप्त की जाती है, जिसे कहा जाता है क्षार:

कोह = क + + ओह – ; वा(OH) 2 + 2OH - , pH >7

पदार्थ KOH, B ए(ओएच) 2,NaOHऔर ठोस अवस्था में समान मूल हाइड्रॉक्साइड आयनिक क्रिस्टल हैं; एक जलीय घोल में उनके इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के दौरान, OH-आयन बनते हैं (यह)। मजबूत आधार) , साथ ही आयन भीक + , वीए 2+ ,ना + इत्यादि, जिनके जल में अम्लीय गुण नहीं होते। एक तनु घोल में क्षार MOH की दी गई विश्लेषणात्मक सांद्रता पर ( साथ बी0.1 मोल/ली से कम) हमारे पास है:

[ओह - ] = साथ एम ओह; पीएच = 14 – पीओएच = 14+एलजी[ओएच - ] = 14 +एलजीसाथ मोह

उदाहरण 2 . 0.012 एम बेरियम हाइड्रॉक्साइड घोल में पीएच 25 पर निर्धारित करें° साथ।

रासायनिक रूप से, किसी घोल का पीएच अम्ल-क्षार संकेतकों का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है।

अम्ल-क्षार संकेतक कार्बनिक पदार्थ होते हैं जिनका रंग माध्यम की अम्लता पर निर्भर करता है।

सबसे आम संकेतक लिटमस, मिथाइल ऑरेंज और फिनोलफथेलिन हैं। लिटमस अम्लीय वातावरण में लाल और क्षारीय वातावरण में नीला हो जाता है। फेनोल्फथेलिन अम्लीय वातावरण में रंगहीन होता है, लेकिन क्षारीय वातावरण में लाल रंग में बदल जाता है। मिथाइल ऑरेंज अम्लीय वातावरण में लाल और क्षारीय वातावरण में पीला हो जाता है।

प्रयोगशाला अभ्यास में, कई संकेतकों को अक्सर मिश्रित किया जाता है, चुना जाता है ताकि मिश्रण का रंग पीएच मानों की एक विस्तृत श्रृंखला में बदल जाए। उनकी मदद से, आप एक की सटीकता के साथ किसी समाधान का पीएच निर्धारित कर सकते हैं। ये मिश्रण कहलाते हैं सार्वभौमिक संकेतक.

विशेष उपकरण हैं - पीएच मीटर, जिसके साथ आप 0.01 पीएच इकाइयों की सटीकता के साथ 0 से 14 तक की सीमा में समाधान का पीएच निर्धारित कर सकते हैं।

लवणों का जल अपघटन

जब कुछ लवण पानी में घुल जाते हैं, तो जल पृथक्करण प्रक्रिया का संतुलन गड़बड़ा जाता है और, तदनुसार, पर्यावरण का पीएच बदल जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि नमक पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है।

लवणों का जल अपघटन – पानी के साथ घुले हुए नमक आयनों की रासायनिक विनिमय अंतःक्रिया, जिससे कमजोर रूप से अलग करने वाले उत्पादों (कमजोर एसिड या बेस के अणु, एसिड लवण के आयन या मूल लवण के धनायन) का निर्माण होता है और माध्यम के पीएच में बदलाव होता है।

आइए नमक बनाने वाले क्षारों और अम्लों की प्रकृति के आधार पर हाइड्रोलिसिस की प्रक्रिया पर विचार करें।

प्रबल अम्ल और प्रबल क्षार (NaCl, kno3, Na2so4, आदि) द्वारा निर्मित लवण।

हम कहते हैंजब सोडियम क्लोराइड पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो एसिड और बेस बनाने के लिए हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया होती है:

NaCl + H 2 O ↔ NaOH + HCl

इस अंतःक्रिया की प्रकृति का सही अंदाजा लगाने के लिए, आइए हम प्रतिक्रिया समीकरण को आयनिक रूप में लिखें, यह ध्यान में रखते हुए कि इस प्रणाली में एकमात्र कमजोर रूप से अलग करने वाला यौगिक पानी है:

ना + + सीएल - + एचओएच ↔ ना + + ओएच - + एच + + सीएल -

समीकरण के बाएँ और दाएँ पक्षों पर समान आयनों को रद्द करने पर, जल पृथक्करण समीकरण बना रहता है:

एच 2 ओ ↔ एच + + ओएच -

जैसा कि आप देख सकते हैं, पानी में उनकी सामग्री की तुलना में समाधान में कोई अतिरिक्त एच + या ओएच - आयन नहीं हैं। इसके अलावा, कोई अन्य कमजोर रूप से अलग करने वाला या अल्प घुलनशील यौगिक नहीं बनता है। इससे हम यह निष्कर्ष निकालते हैं प्रबल अम्लों और क्षारों से बनने वाले लवण जल-अपघटन से नहीं गुजरते हैं और इन लवणों के विलयनों की प्रतिक्रिया पानी के समान ही होती है, तटस्थ (पीएच = 7)।

हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाओं के लिए आयन-आणविक समीकरण बनाते समय, यह आवश्यक है:

1) नमक पृथक्करण समीकरण लिखिए;

2) धनायन और ऋणायन की प्रकृति निर्धारित करें (कमजोर आधार का धनायन या कमजोर अम्ल का ऋणायन खोजें);

3) प्रतिक्रिया के आयनिक-आणविक समीकरण को लिखें, यह ध्यान में रखते हुए कि पानी एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है और समीकरण के दोनों तरफ आवेशों का योग समान होना चाहिए।

कमजोर अम्ल और मजबूत क्षार से बनने वाले लवण

(ना 2 सीओ 3 , क 2 एस, सीएच 3 कूना और वगैरह। .)

सोडियम एसीटेट की हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया पर विचार करें। घोल में यह नमक आयनों में टूट जाता है: CH 3 COONa ↔ CH 3 COO - + Na + ;

Na + एक मजबूत आधार का धनायन है, CH 3 COO - एक कमजोर एसिड का आयन है।

Na + धनायन पानी के आयनों को बांध नहीं सकते, क्योंकि NaOH, एक मजबूत आधार, पूरी तरह से आयनों में विघटित हो जाता है। कमजोर एसिटिक एसिड सीएच 3 सीओओ के आयन - थोड़ा अलग एसिटिक एसिड बनाने के लिए हाइड्रोजन आयनों को बांधते हैं:

सीएच 3 सीओओ - + माननीय ↔ सीएच 3 सीओओएच + ओएच -

यह देखा जा सकता है कि CH 3 COONa के हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप, घोल में हाइड्रॉक्साइड आयनों की अधिकता हो गई और माध्यम की प्रतिक्रिया क्षारीय (pH > 7) हो गई।

इस प्रकार हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कमजोर अम्ल और मजबूत क्षार से बने लवण आयन पर जल-अपघटित हो जाते हैं ( एक एन - ). इस मामले में, नमक आयन H आयनों को बांधते हैं + , और OH आयन घोल में जमा हो जाते हैं - , जो क्षारीय वातावरण (पीएच>7) का कारण बनता है:

एक n - + HOH ↔ हान (n -1)- + OH - , (n=1 पर HAn बनता है - एक कमजोर अम्ल)।

डाइ- और ट्राइबेसिक कमजोर अम्लों और मजबूत क्षारों द्वारा निर्मित लवणों का जल-अपघटन चरणबद्ध तरीके से होता है

आइए पोटेशियम सल्फाइड के हाइड्रोलिसिस पर विचार करें। K 2 S विलयन में वियोजित होता है:

के 2 एस ↔ 2के + + एस 2- ;

K+ एक मजबूत आधार का धनायन है, S2 एक कमजोर एसिड का आयन है।

पोटेशियम धनायन हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेते हैं; केवल कमजोर हाइड्रोसल्फाइड आयन ही पानी के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। इस प्रतिक्रिया में, पहला चरण कमजोर रूप से अलग होने वाले एचएस - आयनों का निर्माण है, और दूसरा चरण कमजोर एसिड एच 2 एस का निर्माण है:

पहला चरण: एस 2- + एचओएच ↔ एचएस - + ओएच - ;

दूसरा चरण: एचएस - + एचओएच ↔ एच 2 एस + ओएच -।

हाइड्रोलिसिस के पहले चरण में बनने वाले OH आयन अगले चरण में हाइड्रोलिसिस की संभावना को काफी कम कर देते हैं। नतीजतन, एक प्रक्रिया जो केवल पहले चरण में होती है, आमतौर पर व्यावहारिक महत्व की होती है, जो एक नियम के रूप में, सामान्य परिस्थितियों में लवण के हाइड्रोलिसिस का आकलन करने तक ही सीमित होती है।