Больше интересного про химию, тренажеры для отработки тем, а также полезные конспекты для экзаменов в ТГ-канале:
Одним из кандидатов на «апгрейд» сложности в ЕГЭ следующих лет является 21 задание. Усложнение пойдет не по пути введения совершенно новых тем, а за счет углубления в уже существующие. Ключевой тренд — смещение фокуса на кислые соли. Их pH нельзя определить по привычному алгоритму для средних солей, здесь в игру вступают конкурентные процессы гидролиза и диссоциации. Готовы ли вы к этому?
Кислые соли — это продукты неполного замещения атомов водорода в молекуле многоосновной кислоты на атомы металла или группу атомов NH₄⁺. В отличие от средних солей, кислые соли содержат в своём составе атомы водорода, способные диссоциировать с образованием ионов H⁺. Именно эта особенность существенно влияет на pH среды их растворов.
При растворении кислой соли в воде происходит её диссоциация на ионы.
Важно отметить, что диссоциация — это первичный процесс, происходящий мгновенно после растворения соли. Уже после диссоциации может начаться процесс гидролиза — взаимодействия ионов соли с молекулами воды.
Для правильного определения pH среды раствора кислой соли необходимо учитывать два конкурирующих процесса: диссоциацию аниона кислой соли с образованием H⁺ и гидролиз этого аниона с образованием OH⁻. Преобладание одного из этих процессов и определит итоговую реакцию среды.
Рассмотрим детально процессы, происходящие в водном растворе гидросульфата натрия (NaHSO₄). Эта соль формально является продуктом взаимодействия сильного основания (NaOH) и сильной кислоты (H₂SO₄), что согласно общим правилам должно приводить к нейтральной среде раствора. Однако на практике наблюдается сильнокислая реакция.
При растворении NaHSO₄ в воде происходит полная диссоциация соли на ионы:
NaHSO₄ → Na⁺ + HSO₄⁻
Далее кислотный остаток HSO₄⁻ также подвергается диссоциации:
HSO₄⁻ ⇄ H⁺ + SO₄²⁻
В данном случае константа диссоциации HSO₄⁻ достаточно велика (K ≈ 10⁻²), что обеспечивает значительную концентрацию ионов H⁺ в растворе.
Таким образом, в случае кислых солей сильных кислот гидролиз практически не происходит, а основной вклад в формирование pH среды вносит процесс диссоциации кислотного остатка. В результате образуется избыток ионов H⁺, что приводит к сильнокислой среде раствора (pH < 3).
В случае кислых солей слабых кислот также происходит диссоциация кислого аниона, но помимо этого идет и процесс гидролиза по аниону. Среда будет определяться тем, какой процесс преобладает (диссоциация или гидролиз). Чем сильнее кислота, образующая кислую соль, тем более выражен процесс диссоциации и менее значим процесс гидролиза.
Почему кислые соли фосфорной кислоты дают разную реакцию среды?
С уменьшением количества атомов водорода в кислотном остатке усиливается способность аниона к гидролизу с образованием OH⁻ и ослабляется его способность к диссоциации с образованием H⁺. Поэтому pH растворов возрастает в ряду: KH₂PO₄ < K₂HPO₄ < K₃PO₄.
Для более точного определения pH среды раствора кислой соли полезно знать значения констант диссоциации соответствующих кислот. Однако на ЕГЭ обычно достаточно общего понимания закономерностей и знания типичных примеров.