Раствор любой соли обладает определенной величиной рН, зависящей от равновесия гидролиза. Уменьшение кислотности, например, за счет добавления щелочи вызывает увеличение рН до определенной величины, при которой начинается выпадение осадка малорастворимой гидроокиси металла или его основной соли. В процессах водоподготовки и водоочистки очень часто важно знать рН, при котором начинается образование осадков. Зная ПР веществ, которые могут выпасть в осадок, можно подсчитать величину рН начала гидратообразования (табл. 2.6).
Таблица 2.6
Определение рН растворов при гидролизе солей [121]
| Химическое вещество |
Аналитические зависимости,
характеризующие изменение рН |
| Сильная кислота |
рН = Ск |
| Сильное основание |
рН = С0 |
| Слабая кислота |
рН = l/2(lg Кк + lg CK)= -1/2(рКк + рСк) |
| Слабое основание |
рН = 14 + l/2(lg K0 + lg C0) = 14+l/2(lgC0-pK0) |
| Слабая кислота + соль слабой кислоты |
PH = lg(Cc/CK)-lgKK =PKK + Lg(Cc/CK) |
| Слабое основание + соль слабого основания |
PH=14 + lgK0-lg(Cc/C0) =14-pC0 + lg(Cc/C0) |
| Соль слабой кислоты и сильного основания |
рН = 7 - 1/2 lg KK + 1/2 lg Cc = 7+1/2 pKK + 1/2 lg Cc |
| Соль сильной кислоты и слабого основания |
PH = 7+l/21gK0-l/21gCc =7-l/2pH0-l/21gCc |
| Соль слабой кислоты и слабого основания |
pH = 7 - 1/2 lg KK + 1/2 lg K0 = 7+1/2pKK-1/2pK0 |
| Соль сильной кислоты и сильного основания |
рН не изменяется |
41
Концентрация водородных ионов, соответствующая началу выпадения гидроксида, в зависимости от концентрации металла Смет и произведения растворимости гидроксида ПРмет(ОН)z выражается уравнением
рН = 14 +1/zПРмет(ОН)z - 1/zlgCмет.
(2.24)
Из выражения (2.24) видно, что увеличение концентрации соли вызывает повышение концентрации ионов металла и сдвигает рН гидратообразования в сторону меньших значений, т.е. в область более кислых растворов.
Рассмотрим процесс гидролиза, протекающий около поверхности растворяющегося стального анода в растворах различных солей, образованных сильным основанием и сильной кислотой (реакция среды водного раствора - нейтральная). Выделяющиеся ионы Fe2+ частично окисляются кислородом воздуха, растворенного в растворе, до Fe3+. Используя константу гидролиза ионов Fе2+и Fe3+ (10-9,5 и 5.103 соответственно), можно рассчитать рН среды в прианодном пространстве.
При гидролизе Fe2+
Fe2+ + Н2О ←→ FeOH+ + Н+
получим
| Кг= |
[FeOH+]·[H+] |
. |
| [Fe2+] |
При [Fe2+] = 1 моль/л значение рН не более 4,75. Увеличение концентрации ионов Fe2+ до рН гидратообразования, сопровождающегося выпадением осадка Fe(OH)2, стабилизирует рН среды около значения 10, так как
ПР(Fе(ОН2)) = [Fe2+] · [ОН-]2 = 4,8·10-16;
[ОН-]= 3√4,8·10-16 =3,5 ;
рОН = 3,5; рН = 14 - 3,5 = 10,5.
Однако даже незначительное количество ионов Fe3+ в растворе приводит к сильному подкислению среды за счет гидролиза этих ионов
Fe3++H2O ←→ FeOH2++H+,
| Кг= |
[FeOH2+]·[H+] |
. |
| [Fe3+] |
При [Fe3+] =1 моль/л рН составляет примерно 2,0.
42
