Тузларнинг гидролизи ҳақида

Тузлар сувда (ёки бошқа эритувчиларда) эриганда сув молекулаларидаги атомлар билан тузнинг таркибий қисмлари ўзаро алмашинади ва кучсиз электролит (кислота ёки асос) ҳосил бўлади. Бу ҳодисага гидролиз деб айтилади. Агар эритувчи сувдан бошқа модда (спирт, бензол, ацетон, аммиак…) бўлса, бундай реакциялар солволиз дейилади.
Гидролиз реакцияларини қуйидагича умумий тенглама билан ифодалаш мумкин:

Kat An + H₂O ⇄ KatOH + HAn

туз + сув ⇄ асос + кислота

Тенгламадан кўриниб турибдики, туз сувда эриганда у сув молекулалари билан реакцияга киришиб, ёмон диссотсиланувчи модда ҳосил қилади, яъни гидролиз реакцияси натижасида эритмадаги [OH^—] ва [H⁺] ионларининг миқдори кескин ўзгаради. Аниқроғи гидролиз натижасида эритманинг pH и ўзгаради ва бу ўзгариш ҳар қандай туз гидролизининг механизмини тушунишда, гидролиз тенгламасини тузишда, гидролиз реакцияларидан амалиётда фойдаланишда асосий кўрсаткич ҳисобланади.

Тузлар гидролизининг механизми туз таркибига кирган металл катиони ва кислота қолдиғи анионнинг табиатига, аниқроғи, қутбланувчанлигига боғлиқ. Агар ион қанчалик кучли қутбланган бўлса гидролиз шунчалик тез ва тўлиқ боради. Умуман Katⁿ⁺ ва An^m- лар иштирокида гидролиз бориш жараёни механизмларини қуйидагича тасаввур этиш мумкин.

Маълумки, ҳар қандай катион сувли эритмада донор-аксептор таъсири туфайли гидратланган ҳолда, яъни аквакомплекс- [Kat(H₂O)_x]ⁿ⁺ ҳолида боʻлади. Бу комплексдаги катионнинг заряди қанчалик катта ва радиуси қанчалик кичик бўлса, унинг аксепторлик кучи шунчалик катта, яъни Kat OH₂ bogʻi барқарор бўлади. Бундай комплекс таркибидаги O-H боғ кучли қутбланувчанлик хоссасига эгадир. Шу сабабли «гидрат» қобиғида» ги (Kat•H₂O — H₂O) сув молекулалари оʻртасидаги водород боғланиш кучли боʻлади.

Бундай оʻзаро таъсирлашув натижасида катион билан бевосита боғланган сув молекуласидаги O-H богʻи кучсизланиб [Kat-HO^——-H⁺ H₂O], водород атоми секинлик билан ажралади ва «гидрат қобиқ»даги сув молекуласи билан бирикиб H₃O⁺ гидроксоний ионини ҳосил қилади. Катион эса қолдиқ OH^— билан кучлироқ кимёвий боғ ҳосил қилиб Kat(OH)_n — асосга айланади.

Ажралиб чиқадиган H₃O⁺ ионлари эритмадаги [H⁺] = [OH^—] мувозанатни бузиб, [H⁺] > [OH^—] бўлишига, яъни эритмада кислотали муҳит pH < 7 юзага келишига олиб келади.
Бу ўзгаришлар асосан: NH₄⁺, Cu²⁺, Al⁺³, Cr³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Pb²⁺, Sn²⁺, Sb³⁺, Mn²⁺, Mg²⁺, ионлари иштирокида рўй беради. Бошқачароқ айтганда, ҳосил бўладиган асос Kat(OH)_n қанчалик кучсиз бўлса, гидролиз шунчалик осон ва тез боради.

Аксарият тузлар таркибига Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Ba²⁺ катионлари ва Cl^—, Br^—, NO₂^—, SO₄^-2, SiF₆^-2 каби анионлар киради. Бу ионлар сув молекулалари билан таъсирлашганда H₂O молекулаларини H⁺ ва OH^— ионларигача ажрата олмайдилар. Шу сабабли, бу ионлар биргаликда ҳосил қилган тузлар мутлақо гидролизланмайди. Бу тузлар эритмада [H⁺] = [OH^—] мувозанатни ўнг ёки чап томонга силжита олмагани учун пҲ оʻзгармайди.
Маълумки туз — кислота билан асоснинг оʻзаро таъсири маҳсулотидир. Шунинг учун тузларнинг гидролиз тенгламаларини тузишда уларнинг қандай кислота ва қандай асосдан ҳосил боʻлганлигига эътибор бериш керак.

Кучли асос (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂ ва кучсиз ёки ўртача кучли кислота (HCN, H₂S, HNO₂, H₂SO₃, H₃PO₄, H₂CO₃, H₂SIO₃, HF, CH₃COOH, HCOOH) дан ҳосил бўлган тузларнинг гидролизи. Бу тузлар таркибидаги металл катионлари кучли асос ҳосил қилувчи бўлганлиги учун улар сув молекулалари билан таъсирлашмайди.
Анионларнинг қутбланувчанлиги юқори бўлгани учун улар гидролизда иштирок этадилар. Бундай тузларнинг гидролиз тенгламасини шундай тасаввур этиш мумкин:

KatAn + H₂O ⇄ Kat⁺ + OH^— + HAn

туз + сув ⇄ асос + кислота

Агар бундай гидролизни аниқ мисолда кўрадиган бўлсак:

I босқич: Na₂CO₃ + H₂O ⇄ Na⁺ + OH^— + NaHCO₃

II босқич: NaHCO₃ + H₂O ⇄ Na⁺ + OH^— + H₂CO₃

Сода-Na₂CO₃ сувда эриганда гидролизланади (бу гидролиз амалда охиригача бормайди) ва биринчи босқичда деярли тўхтайди. Агар эритма қиздирилса, II босқичи боради ва иккала ҳолда ҳам эритма ишқорий муҳитга эга бўлади (pH>7).
I босқичнинг ионли тенгламаси:

2Na⁺+ CO₂ + H₂O ⇄ Na⁺ + OH^— + Na⁺ + HCO₃^—

Қисқа ионли тенгламаси

CO₃^-2 + HOH ⇄ OH^— + HCO₃^— (pH> 7)

Охирги тенгламадан кўриниб турибдики, кучли асос ва кучсиз кислотадан ҳосил бўлган тузнинг гидролизи анион боʻйича борувчи реакция бўлиб, катион гидролизланмайди. Бундай гидролизни эритмага кислота қўшиб кучайтириш, ишқор қўшиб сусайтириш мумкин. Температуранинг ортиши ва эритманинг суюлтирилиши мувозанатни ўнгга силжитади, яъни гидролизни тўлиқ охиригача боришига олиб келади. Бу тузларнинг эритмалари доимо ишқорий муҳитли бўлади.

Кучсиз асос (NH₄OH, Mg(OH)₂, Cu(OH)₂, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃, Co(OH)₂, Ni(OH)₂, Al(OH)₃, Sr(OH)₃, Mn(OH)₂, Zn(OH)₂, Rb(OH)₂, Sn(OH)₂, Sb(OH)₃, Bi(OH)₃), лардан кучли кислота (HCl, HBr, HI, HCIO₄, H₂SO₄, HNO₃) лардан ва ҳосил бўлган тузларнинг гидролизи. Бу тузлар гидролизининг умумий тенгламаси:

KatAn + H₂O ⇄ Kat(OH) + H⁺ + An^—
туз + сув ⇄ кучсиз асос + кучли кислота

Бундай туз таркибига кирган An нинг қутбланувчанлиги паст бўлгани учун сув молекулалари таркибидаги водородни тортиб ола олмайди. Kat нинг қутбловчилиги юқори боʻлгани учун сув молекулалари билан таъсирлашади ва OH^— ионларини тортиб, бириктириб олади ва эритмага H⁺ ионлари ажралиб чиқади. Шунинг учун эритма (pH<7) кислотали муҳитга эга боʻлади. Аниқ мисолда кўриб чиқамиз:

Кўп валентли металларнинг тузлари гидролизланганда II, III… босқичларнинг бориш эҳтимоллиги камайиб боради. Шунга асосан FeCl₃ тузи сувда эриганда III босқич деярли амалга ошмайди. Агар III босқич боʻйича гидролиз борганда эди, FeCl₃ эритмаси тиниқ сариқ рангли бўлмасдан, балки қўнғир рангли лойқа (зангли сув) га айланиб қолар эди. Лекин FeCl₃ эритмаси тиниқ эритма. Демак, гидролиз I ёки ва II босқич бўйича боради. Айтилганларни эътиборга олиб I ва II босқич учун ионли тенгламаларни тузамиз: I босқич учун тўлиқ ионли тенглама:

Ионли тенгламалардан кўриниб турибдики, кучсиз асос ва кучли кислотадан ҳосил бўлган тузнинг гидролизи катион иштирокида рўй берадиган реакция бўлиб, бу туз таркибидаги анион гидролизда иштирок этмайди, эритма кислотали муҳитга эга бўлади (pH<7). Бу гидролизни тўлиқ охиригача этказиш учун температурани ошириш, эритмани суюлтириш ёки эритмага бир оз ишқор қўшиш керак. Гидролизни тўхтатиш учун эса эритмага кислота қўшиш зарур. Шу сабабли ZnSO₄, SnCl₂ каби тузларнинг эритмаларини тайёрлашда эритмага мос равишда H₂SO₄ ва HCl эритмалари қўшилади ва ҳосил боʻлган оқ рангли чўкмалар эритиб юборилади.

Кучсиз асос ва кучсиз кислотадан ҳосил боʻлган тузлар сувда эриганда катион ҳам, анион ҳам мос равишда ўртача қутбловчи ва қутбланувчи боʻлганликлари учун иккала ион ҳам гидролизда иштирок этади. Гидролизланиш маҳсулоти сифатида кучсиз асос (чўкма) ва кучсиз кислота ҳосил боʻлади. Бундай гидролиз реакциясининг умумий тенгламаси:

KatAn + H₂O ⇄ KatOH + HAn
туз + сув ⇄ кучсиз асос + кучсиз кислота

Аниқ мисолда кўриб чиқайлик:
(NH₄)₂CO₃ + 2H₂O ⇄ 2NH₄OH +H₂CO₃

Реакция тенгламаларидан кўринаяптики, кучсиз асос ва кучсиз кислотадан ҳосил бўлган туз ҳам катион, ҳам анион бўйича гидролизланади. Одатда бундай тузларнинг гидролизи тўлиқ рўй беради. Эритманинг муҳити ҳосил бўлган кислота ва асоснинг K_dis. — қийматига, яъни уларнинг қанчалик даражада диссотсиланишига боғлиқ бўлади. Агар K_dis.kis > K_dis.sasos бўИса эритма кислотали муҳитга (pH< 7) K_dis.kis < K_dis.sasos бўИса эритма ишқорий муҳитга (pH> 7) эга бўлад.

3-турдаги гидролиз реакциялари қуйидаги ҳолларда ҳам боради.
Агар кучсиз асос ва кучли кислотадан ҳосил боʻлган бирор туз эритмаси иккинчи кучли асос ва кучсиз кислотадан ҳосил бўлган туз эритмаси билан аралаштирилса иккала туз биргаликда гидролизга учрайди. Биргаликда рўй берадиган гидролиз тўлиқ борадиган гидролиз бўлиб, уни қуйидаги мисолда кўриб чиқайлик. Агар AlCl₃ тузи эритмасига Na₂S эритмаси қўшилса, эритма тезда оқ рангли лойқага айланиб, қоʻланса ҳид чиқара бошлайди.
Унинг сабаби AlCl₃ ва Na₂S биргаликда гидролизланиб сувда ёмон эрийдиган Al(OH)₃ ва қоʻланса ҳидли H₂S — гази ҳосил бўлади:

2AICI₃ + 3Na₂S + 6H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑ + 6NaCl

Реакциянинг ионли тенгламаси:
2Al³⁺ + 6Cl^— + 6Na⁺ + 3S²^— + 6H₂O ⇄ 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑ + 6Na⁺ + 6Cl^—
Қисқа ионли тенгламаси:
2Al³⁺+3S^-2 + 6HOH ⇄ 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑

Эритманинг муҳити юқоридаги (3-тур) гидролиз реакциялардаги сингари ҳосил боʻладиган кислота ёки асоснинг кучи билан тавсифланади.