כדי להבין כיצד מתקדמת ההידרוליזה של מלחים בתמיסות המימיות שלהם, אנו נותנים תחילה הגדרה של תהליך זה.
הגדרה ותכונות של הידרוליזה
תהליך זה כולל פעולה כימית של יוני מים עם יוני מלח, כתוצאה מכך נוצר בסיס (או חומצה) חלש, ותגובת המדיום משתנה. כל מלח יכול להיות מיוצג כתוצר תגובה כימית של בסיס וחומצה. בהתאם לעוצמתם, קיימות מספר אפשרויות למהלך התהליך.
סוגי הידרוליזה
בכימיה נחשבים שלושה סוגים של תגובות בין קטיוני מלח ומים. כל תהליך מבוצע עם שינוי ב-pH של המדיום, ולכן צפוי להשתמש בסוגים שונים של אינדיקטורים לקביעת ערך ה-pH. לדוגמה, לקמוס סגול משמש לתגובה חומצית, פנולפטלין מתאים לתגובה בסיסית. הבה ננתח ביתר פירוט את התכונות של כל וריאנט הידרוליזה. ניתן לקבוע בסיסים חזקים וחלשים מטבלת המסיסות, וניתן לקבוע את חוזק החומצות מהטבלה.
הידרוליזה של קטונים
כדוגמה למלח כזה, שקול כלוריד ברזל (2).הידרוקסיד של ברזל(2) הוא בסיס חלש, בעוד חומצה הידרוכלורית היא בסיס חזק. בתהליך האינטראקציה עם מים (הידרוליזה) מתרחשת היווצרות מלח בסיסי (ברזל הידרוקסוכלוריד 2), ונוצרת גם חומצה הידרוכלורית. סביבה חומצית מופיעה בתמיסה, ניתן לקבוע זאת באמצעות לקמוס כחול (pH נמוך מ-7). במקרה זה, ההידרוליזה עצמה ממשיכה דרך הקטיון, מכיוון שמשתמשים בבסיס חלש.
בוא ניתן עוד דוגמה אחת להידרוליזה עבור המקרה המתואר. קחו בחשבון את מלח המגנזיום כלורי. מגנזיום הידרוקסיד הוא בסיס חלש, בעוד חומצה הידרוכלורית היא בסיס חזק. בתהליך האינטראקציה עם מולקולות מים, מגנזיום כלוריד הופך למלח בסיסי (הידרוקסוכלוריד). מגנזיום הידרוקסיד, שהנוסחה הכללית שלו היא M(OH)2, מסיס במים במשורה, אך חומצה הידרוכלורית חזקה מעניקה לתמיסה סביבה חומצית.
הידרוליזה של אניון
אפשרות ההידרוליזה הבאה אופיינית למלח, שנוצר מבסיס חזק (אלקלי) וחומצה חלשה. כדוגמה למקרה זה, שקול נתרן קרבונט.
מלח זה מכיל בסיס נתרן חזק וחומצה פחמנית חלשה. אינטראקציה עם מולקולות מים ממשיכה עם היווצרות מלח חומצי - נתרן ביקרבונט, כלומר מתרחשת הידרוליזה של האניון. בנוסף, נוצר נתרן הידרוקסיד בתמיסה, מה שהופך את התמיסה לבסיסית.
בוא ניתן דוגמה נוספת למקרה הזה. אשלגן גופרתי הוא מלח שנוצר על ידי בסיס חזק - אשלגן קאוסטי, כמו גם חלשחומצה גופרתית. בתהליך של אינטראקציה עם מים (במהלך הידרוליזה), מתרחשת היווצרות של אשלגן הידרוסולפיט (מלח חומצה) ואשלגן הידרוקסיד (אלקלי). הסביבה בתמיסה תהיה בסיסית, ניתן לאשר זאת באמצעות פנולפטלין.
הידרוליזה כוללת
המלח של חומצה חלשה ובסיס חלש עובר הידרוליזה מלאה. בואו ננסה לברר מהי הייחודיות שלו, ואילו מוצרים ייווצרו כתוצאה מהתגובה הכימית הזו.
בוא ננתח את ההידרוליזה של בסיס חלש וחומצה חלשה באמצעות אלומיניום גופרתי כדוגמה. מלח זה נוצר על ידי אלומיניום הידרוקסיד, שהוא בסיס חלש, כמו גם חומצה הידרוסופרית חלשה. בעת אינטראקציה עם מים, נצפית הידרוליזה מלאה, וכתוצאה מכך נוצר מימן גופרתי גזי, כמו גם הידרוקסיד אלומיניום בצורה של משקעים. אינטראקציה כזו מתרחשת הן בקטיון והן באניון, ולכן אפשרות ההידרוליזה הזו נחשבת מלאה.
כמו כן, ניתן לציין מגנזיום גופרתי כדוגמה לאינטראקציה של סוג זה של מלח עם מים. מלח זה מכיל מגנזיום הידרוקסיד, הנוסחה שלו היא Mg (OH) 2. זהו בסיס חלש, בלתי מסיס במים. בנוסף, ישנה חומצה הידרוסולפידית בתוך מגנזיום גופרתי, שהיא חלשה. באינטראקציה עם מים מתרחשת הידרוליזה מלאה (לפי הקטיון והאניון), כתוצאה מכך נוצר מגנזיום הידרוקסיד בצורת משקעים, ומימן גופרתי משתחרר גם בצורת גז.
אם ניקח בחשבון את הידרוליזה של מלח, שנוצר על ידי חומצה חזקה וחזקהבסיס, יש לציין שהוא אינו דולף. המדיום בתמיסות של מלחים כמו נתרן כלורי, אשלגן חנקתי נשאר ניטרלי.
מסקנה
בסיסים חזקים וחלשים, חומצות היוצרות מלחים, משפיעות על תוצאת ההידרוליזה, התגובה של המדיום בתמיסה המתקבלת. תהליכים דומים נפוצים באופיים.
הידרוליזה היא בעלת חשיבות מיוחדת בטרנספורמציה הכימית של קרום כדור הארץ. הוא מכיל סולפידים מתכתיים, המסיסים במים מעט. תוך כדי הידרוליזה, נוצר מימן גופרתי, שחרורו בתהליך של פעילות וולקנית אל פני כדור הארץ.
סלעי סיליקט במעבר להידרוקסידים גורמים להרס הדרגתי של סלעים. לדוגמה, מינרל כמו מלכיט הוא תוצר של הידרוליזה של פחמתי נחושת.
תהליך אינטנסיבי של הידרוליזה מתרחש גם באוקיינוסים. מגנזיום וסידן ביקרבונטים, המבוצעים על ידי מים, הם בעלי סביבה מעט בסיסית. בתנאים כאלה, תהליך הפוטוסינתזה בצמחים ימיים מתקדם היטב, אורגניזמים ימיים מתפתחים בצורה אינטנסיבית יותר.
בשמן יש זיהומים של מים ומלחים של סידן ומגנזיום. בתהליך של חימום שמן, הם מקיימים אינטראקציה עם אדי מים. במהלך ההידרוליזה, נוצר מימן כלורי, שהאינטראקציה שלו עם המתכת גורמת להרס של ציוד.
