Разлагается в воде что значит

Гидролиз

Определение гидролиза

Гидролизации подвержены как органические, так и неорганические вещества: углеводы, белки, оксиды, карбиды, соли и т. д. Например, гидролиз органических соединений напрямую связан с пищеварением — с его помощью происходит распад и усвоение клетками организма жиров, белков, углеводов. Но сейчас мы займемся неорганической химией и рассмотрим гидролизацию на примере солей.

Условия гидролиза

Далеко не все соединения распадаются, вступая в реакцию с молекулами воды. Сейчас мы на примере солей рассмотрим, какие вещества подвергаются гидролизу, а какие нет, и от чего это зависит.

Начнем с того, что любая соль включает основание — амфотерный гидроксид, и кислотный остаток.

сульфат меди CuSO4состоит из основания Cu(ОН)2и кислоты H2SO4;

хлорид натрия NaCl состоит из основания NaOH и кислоты HCl;

хлорид цинка ZnCl2состоит из основания Zn(ОН)2 и кислоты HCI;

карбонат натрия Na2CO3состоит из основания NaOH и кислоты H2CO3.

В зависимости от того, какие соли подвергаются гидролизу — со слабым основанием или слабой кислотой, в итоге может получиться кислая, щелочная или нейтральная среда водного раствора.

А что происходит, если соль состоит из сильного основания и сильного кислотного остатка? Ничего. 🙂 В этом случае ее сильные катионы и анионы не взаимодействуют с ионами воды. Такая соль не распадается, то есть не подвержена гидролизу.

Схема химической реакции гидролиза выглядит так:

XY + HOH ↔ XH + HOY

XH — кислотный остаток;

Индикаторы среды раствора

Для определения среды раствора за считанные секунды используются специальные индикаторы. Самый распространенный из них — лакмусовая бумага, но также популярны фенолфталеин и метиловый оранжевый. В нейтральной среде они не меняют свой цвет, а в кислотной или щелочной — приобретают другую окраску.

Изменение цвета индикатора однозначно говорит о том, что произошла гидролизация. Однако если цвет остался тем же — это не всегда означает отсутствие гидролиза. Среда будет почти нейтральной и в том случае, когда гидролизу подвергается соль со слабым основанием и слабой кислотой. Но об этом поговорим дальше, а пока посмотрите таблицу.

Виды гидролиза

Мы выяснили, что в составе соли может быть слабый ион, который и отвечает за гидролизацию. Он находится в основании, в кислотном остатке или в обоих компонентах, и от этого зависит тип гидролиза.

Соль с сильным основанием и сильной кислотой

Гидролиз отсутствует. Как вы уже знаете, при наличии сильного основания и сильного кислотного остатка соль не распадается при взаимодействии с водой. Так, например, невозможен гидролиз хлорида натрия (NaCl), поскольку в составе этого вещества нет слабых ионов. К таким же не подверженным гидролизации солям относят KClO₄, Ba(NO₃)₂ и т. д.

Среда водного раствора — нейтральная, т. е. pH = 7.

Реакция индикаторов: не меняют свой цвет (лакмус остается фиолетовым, а фенолфталеин — бесцветным).

Соль со слабым основанием и сильной кислотой

Среда водного раствора — кислая, pH меньше 7.

Реакция индикаторов: фенолфталеин остается бесцветным, лакмус и метиловый оранжевый — краснеют.

Соль с сильным основанием и слабой кислотой

Среда водного раствора — щелочная, pH больше 7.

Реакция индикаторов: фенолфталеин становится малиновым, лакмус — синим, а метиловый оранжевый желтеет.

Молекулярное уравнение: KNO₂ + H₂O ↔ HNO₂ + KOH

Ионное уравнение: K + + NO₂ − + HOH ↔ HNO₂ + K + + OH −

Гидролиз по катиону и аниону. Если у соли оба компонента — слабые, при взаимодействии с водой в реакцию вступает и анион, и катион. При этом катион основания связывает ионы воды OH − а анион кислоты связывает ионы H +

Среда водного раствора: нейтральная, слабокислая или слабощелочная.

Реакция индикаторов: могут не изменить свой цвет.

Цианид аммония NH₄CN включает слабое основание NH₄OH и слабую кислоту HCN.

Молекулярное уравнение: NH₄CN + H₂O ↔ NH₄OH + HCN

Ионное уравнение: NH₄ + + CN − + HOH ↔ NH₄OH + HCN

Среда в данном случае будет слабощелочной.

Обобщим все эти сведения в таблице гидролиза солей.

Ступенчатый гидролиз

Любой из видов гидролиза может проходить ступенчато. Так бывает в тех случаях, когда с водой взаимодействует соль с многозарядными катионами и анионами. Сколько ступеней будет включать процесс — зависит от числового заряда иона, отвечающего за гидролиз.

Как определить количество ступеней:

если соль содержит слабую многоосновную кислоту — число ступеней равняется основности этой кислоты;

если соль содержит слабое многокислотное основание — число ступеней определяют по кислотности основания.

Для примера рассмотрим гидролиз карбоната калия K₂CO₃. У нас есть двухосновная слабая кислота H₂CO₃, а значит, гидролизация пройдет по аниону в две ступени.

I ступень: K₂CO₃+HOH ↔ KOH+KHCO₃, итогом которой стало получение гидроксида калия (KOH) и кислой соли (KHCO₃).

II ступень: K₂HCO₃+HOH ↔ KOH+H₂CO₃, в итоге получился тот же гидроксид калия (KOH) и слабая угольная кислота (H₂CO₃).

Для приблизительных расчетов обычно принимают в учет только результаты первой ступени.

Обратимый и необратимый гидролиз

Химические вещества могут гидролизоваться обратимо или необратимо. В первом случае распадается лишь некоторое количество частиц, а во втором — практически все. Если соль полностью разлагается водой, это необратимый процесс, и его называют полным гидролизом.

Необратимо гидролизуются соли, в составе которых есть слабые нерастворимые основания и слабые и/или летучие кислоты. Такие соединения могут существовать лишь в сухом виде, их не получить путем смешивания водных растворов других солей.

Например, полному гидролизу подвергается сульфид алюминия:

Как видите, в результате гидролизации образуется гидроксид алюминия и сероводород.

Необратимые реакции при взаимодействии с водой имеют место и в органической химии. В качестве примера рассмотрим полный гидролиз органического вещества — карбида кальция, в результате которого образуется ацетилен:

Степень гидролиза

Взаимодействие соли или другого химического соединения с водой может усиливаться или ослабляться в зависимости от нескольких факторов. Если нужно получить количественное выражение гидролиза, говорят о его степени, которая указывается в процентах.

h — степень гидролиза,

n_гидр. — количество гидролизованного вещества,

n_общ. — общее количество растворенного в воде вещества.

На степень гидролизации может повлиять:

температура, при которой происходит процесс;

концентрация водного раствора;

состав участвующих в гидролизе веществ.

Можно усилить гидролиз с помощью воды (просто разбавить полученный раствор) или стимулировать процесс повышением температуры. Более сложным способом будет добавление в раствор такого вещества, которое могло бы связать один из продуктов гидролиза. К соли со слабой кислотой и сильным основанием нужно добавить соль со слабым основанием и сильной кислотой.

Для ослабления гидролиза раствор охлаждают и/или делают более концентрированным. Также можно изменить его состав: если гидролизация идет по катиону — добавляют кислоту, а если по аниону — щелочь.

Итак, мы разобрались, что такое гидролиз солей и каким он бывает. Пора проверить свои знания и ответить на вопросы по материалу.

Вопросы для самопроверки:

Назовите необходимое условие для гидролиза.

Какие типы гидролиза вы знаете?

В каком случае в результате гидролиза может образоваться слабощелочная или слабокислая среда?

По какому типу гидролизуется соль с сильным основанием и слабым кислотным остатком?

При гидролизе соли с сильным основанием и слабой кислотой для ослабления процесса нужно добавить в раствор кислоту или щелочь?

Как воздействует на гидролиз разбавление раствора водой?

Как определяется количество ступеней гидролиза?

Какая среда раствора образуется при гидролизации солей NaF, KCl, FeBr₂, Na₂PO₄? Ответов может быть несколько.

Какие из солей гидролизуются по катиону: Csl, FeSO₄, RbNO₃, CuSO₄, Mn(NO₃)₂? Ответов может быть несколько.

Какая из солей не подвергается гидролизу: K₂HPO₄, KNO₃, KCN, Ni(NO₃)₂?

Источник

Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная

Теория к заданию 23 из ЕГЭ по химии

Гидролиз солей. Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная

Согласно теории электролитической диссоциации, в водном растворе частицы растворенного вещества взаимодействуют с молекулами воды. Такое взаимодействие может привести к реакции гидролиза (от греч. hydro — вода, lysis — распад, разложение).

Гидролиз — это реакция обменного разложения вещества водой.

Гидролизу подвергаются различные вещества: неорганические — соли, карбиды и гидриды металлов, галогениды неметаллов; органические — галогеналканы, сложные эфиры и жиры, углеводы, белки, полинуклеотиды.

Водные растворы солей имеют разные значения рН и различные типы сред — кислотную ($рН 7$), нейтральную ($рН = 7$). Это объясняется тем, что соли в водных растворах могут подвергаться гидролизу.

Классификация солей

В зависимости от силы основания и кислоты можно выделить четыре типа солей.

Рассмотрим поведение солей различных типов в растворе.

1. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой.

В водном растворе соли происходят два процесса:

1) незначительная обратимая диссоциация молекул воды (очень слабого амфотерного электролита), которую упрощенно можно записать с помощью уравнения

2) полная диссоциация соли (сильного электролита):

Запишем полное ионное уравнение происходящего процесса (гидролиза):

Уравнение показывает, что:

Полное ионное уравнение гидролиза:

Сокращенное ионное уравнение гидролиза:

Подведем итог тому, что вы узнали о гидролизе по аниону:

а) по аниону соли, как правило, гидролизуются обратимо;

б) химическое равновесие в таких реакциях сильно смещено влево;

в) реакция среды в растворах подобных солей щелочная ($рН > 7$);

г) при гидролизе солей, образованных слабыми многоосновными кислотами, получаются кислые соли.

2. Соли, образованные сильной кислотой и слабым основанием.

В водном растворе соли происходят два процесса:

1) незначительная обратимая диссоциация молекул воды (очень слабого амфотерного электролита), которую упрощенно можно записать с помощью уравнения:

2) полная диссоциация соли (сильного электролита):

Полное ионное уравнение гидролиза:

Сокращенное ионное уравнение гидролиза:

Уравнение показывает, что:

Неоценима биологическая роль гидролиза некоторых солей, входящих в состав нашего организма. Например, в состав крови входят соли гидрокарбонат и гидрофосфат натрия. Их роль заключается в поддержании определенной реакции среды. Это происходит за счет смещения равновесия процессов гидролиза:

Источник

Этот пластик разлагается в воде. Что из него можно сделать?

Если верить статистике, за последние 70 лет человечество произвело более 6 миллиардов тонн пластика. В этом нет ничего удивительного, потому что это очень дешевый материал, из которого можно быстро изготавливать бутылки, игрушки и много других вещей. Но есть один большой минус — материал очень медленно разлагается, загрязняет окружающую среду и становится причиной гибели животных. Большая часть произведенного за всю историю пластика разбросана по суше и водному пространству и эту проблему нужно как-то решать. Собрать весь пластиковый мусор уже практически невозможно, поэтому ученые пытаются разработать пластик, который быстро разлагается и впредь не будет вредить природе. Недавно американские ученые сделали в этом деле очень большой шаг — разработанный ими пластик может разложиться в воде всего за несколько дней. Рассказываем, в чем заключается секрет нового материала.

Новый вид пластика способен разложиться в воде всего за несколько дней

Почему пластик не разлагается?

Пластик, который способен разлагаться в почве, уже существует. Только вот для полного распада ему требуются специальные условия: определенная влажность, температура воздуха и так далее. Можно с уверенностью сказать, что на свалке или водоеме полностью разложиться он не может. Бутылки и прочие изделия распадаются на части, но о полном исчезновении не может идти и речи. Во время разложения образуется много микропластика — частиц диаметром менее 5 миллиметров. По данным Всемирной организации здравоохранения, они не вредят человеческому организму. Однако появляется все больше доказательств того, что это не так. Недавно появилось предположение, что микропластик может попадать в легкие и разрушать живые ткани.

Как бы мы этого не хотели, пластик до сих пор не разлагается полностью

Долгое время ученые не могли понять, почему биоразлагаемый пластик не может полностью исчезать и распадается на крошечные частицы. В состав такого пластика обычно входят вещества, которые «разбирают» молекулы объекта до еще более простых соединений. Однако эти вещества имеют свойство запутываться между собой и часто не выполняют свою главную функцию. Недавно обнаруженную проблему удалось решить и теперь пластик может разлагаться даже в обыкновенной воде. Особые условия не нужны, микропластик не образуется и все звучит просто замечательно.

Самый безопасный пластик

По данным научного издания Science News, калифорнийские ученые смогли предотвратить запутывание веществ в составе биоразлагаемого пластика, добавив еще несколько веществ. Не будем углубляться в подробности, потому что для этого нужно очень хорошо знать химию — результат есть, и это главное. Благодаря новому составу пластика, помогающие «разобрать» пластик не спутываются и выполняют свою задачу от начала до конца. В ходе экспериментов выяснилось, что такой пластик может разложиться всего за несколько дней как в почве, так и в водопроводной воде.

Разложение нового вида пластика: до и после

Авторы научной работы уверяют, что новый состав пластика почти не повлияет на стоимость материала. Он сохраняет свою прочность и из него так же просто изготавливать предметы, так что его уже вполне можно использовать в производстве. Было бы хорошо, если новый материал стал основным для изготовления пакетов для продуктов и бутылок — обычно окружающую среду загрязняют именно они. Создатели нового материала уже подали заявку на получение патента и даже основали стартап по изготовлению изделий из полностью биоразлагаемого пластика. Руководительница проекта Тин Сюй (Ting Xu) желает, чтобы изделия из разработанного пластика использовались в каждом продуктовом магазине.

Если вам интересны новости науки и техники, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете статьи, которые не были опубликованы на сайте!

Загрязнение окружающей среды пластиком — это проблема всего мира. Наверное, нет такой страны, которая не загрязняет природу пластиковыми отходами. По данным за 2016 год, только в США ежегодно производится около 42 миллионов тонн пластикового мусора и этот показатель постоянно растет. Много отходов попадает в мировой океан, в результате чего мусор проникает в организмы живых существ и приводит к их вымиранию. Да что там говорить — крошечные частицы пластика прямо сейчас есть даже внутри вашего организма. Если хотите узнать, какая страна сильнее всего загрязняет планету пластиковыми отходами, читайте эту статью.

Источник

Ученые создали пластик, который полностью разлагается в воде или компосте за несколько дней

Ученые из Калифорнийского университета и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли обнаружили, что при добавлении в пластик ферментов, в том числе полимолочной кислоты, он может полностью разложиться в воде или компостной яме за несколько дней. Об этом пишет Science News со ссылкой на исследование.

За последние 70 лет в мире компании произвели более 6 млрд тонн пластика, при этом только 21% от общего объема были переработаны или сожжены. Основная масса пластика находится на свалках и в воде, проникая в живые организмы.

Одно из решений проблемы — биоразлагаемый пластик, но для полного распада его нужно компостировать в специальных условиях. В домашней компостной яме или в водоёме он не может разложиться до конца, создавая огромное количество микропластика.

«Биоразлагаемость не значит компостируемость», — объяснила профессор Калифорнийского университета и одна из авторов исследования Тин Сюй. По ее словам, она часто находит кусочки биоразлагаемого пластика в компосте, который использует для сада своих родителей.

Ученые установили, что добавление ферментов в биоразлагаемый пластик может ускорить его разложение, однако этот процесс тоже приводит к образованию микропластиков.

Дело в том, что ферменты, которые «разбирают» молекулы полимеров до простых веществ, спутываются между собой. Спутанные ферменты, в свою очередь, беспорядочно разрывают молекулярные цепи пластика, что не позволяет ему полностью разложиться.

Чтобы это изменить, ученые добавили в формулу пластика несколько ферментов, в том числе полимолочную кислоту и разлагаемую добавку, ранее разработанную Сюй. В результате отдельные ферменты начали захватывать концы молекулярных цепей и, разрывая каждое звено, смогли полностью разрушить пластик.

Добавление ферментов обычно делает пластик дорогим и ухудшает его свойства, однако ферменты Сюй составляют всего 0,02% от веса материала. В результате он получается прочным, гибким и пригодным для создания упаковки. Кроме того, эксперименты показали, что такой пластик может полностью разрушаться в обычном компосте или водопроводной воде за несколько дней.

Эта технология применима не ко всем пластикам, потому что их молекулярные структуры различаются, — это ограничение, которое команда Сюй пытается преодолеть. Она планирует запатентовать эту технологию, а один из соавторов уже основал стартап для ее коммерциализации. «Мы хотим, чтобы этот [пластик] был в каждом продуктовом магазине», — добавила Сюй.

Источник

Ученые создали пластик, который полностью разлагается в воде 23 апреля 2021, 19:41

Ученые создали пластик, который полностью разлагается в воде или компосте за несколько дней, передает Tengrinews.kz со ссылкой на Berkeley Lab.

Ученые из Калифорнийского университета и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли обнаружили, что при добавлении в пластик ферментов, в том числе полимолочной кислоты, он может полностью разложиться в воде или компостной яме за несколько дней.

Биоразлагаемый пластик существовал и раньше, однако ученые отмечают, что кусочки такого пластика все равно остаются в компосте и не разлагаются до конца. Созданный ими новый материал включает в себя встроенные ферменты, которые разжевывают пластик до нетоксичных молекул, не оставляя следов вредных микропластиков.

Berkeley Lab

По ее словам, однажды этот подход может быть применен для создания продуктов, которые более поддаются биологическому разложению, от одежды из полиэстера до биоразлагаемого клея в телефонах и электронике.

Ранее разлагающийся в воде пластик придумывали и в Японии. Однако биоразлагаемость пластика зависела от количества микроорганизмов в морской воде.

Источник