Hidrolisis

En Química, la Hidrólisis es el fenómeno en el que los compuestos iónicos sumergidos en el Agua (H₂O) formando una disolución se separan químicamente en sus respectivos Anión (ion de carga negativa) y Catión (ion de carga positiva).

¿Qué es la Hidrólisis?

Muchas disoluciones de una sal pura en agua dan una reacción ácida o alcalina al tornasol. Esta acidez o alcalinidad obedece a una reacción entre los cationes o los aniones de la sal y el agua o sus iones, una reacción que se llama Hidrólisis.

De la extensión en que los iones de la sal reaccionen con el agua depende que la disolución de una sal dada sea ácida, neutra o alcalina. En un sentido más amplio, la hidrólisis comprende asimismo la reacción del Agua con ciertas moléculas, como las del Tricloruro de Fósforo:

PCl₃ + 3H₂O --> P(OH)₃ + 3HCl

Las Disoluciones de sales en Agua pueden dividirse en tres categorías:

1.- Cuando el catión hidratado de una sal es un ácido tan enérgico como lo es su anión hidratado en concepto de base, la disolución de la sal es neutra. En tales casos, ni el catión ni el anión se hidrolizan mucho, o bien se hidrolizan ambos en igual grado. Una disolución de Cloruro Sódico (NaCl) es neutra porque el ion Sodio hidratado (Na⁺) es muy débil como ácido, y el ion Cloruro es igualmente débil como base:

Na(H₂O)_X + 2H₂O --> 3O⁺ + NaOH + XH₂O

(Acido 1) + (Base 1) 3O⁺ + (Base 2) + (Acido 2)

H₂O + Cl^- -

(Acido 1) + (Base 1)

Las concentraciones de H₃O⁺ y OH^- en la disolución son iguales. El Acetato Amónico [CH₃COONH₄] es una sal que se hidroliza en extensión apreciable para dar una disolución neutra, porque las reacciones entre los iones y el agua alcanzan prácticamente la misma amplitud:

NH₄⁺ + H₂O --> H₃O⁺ + NH₃

(Acido 1) + (Base 1) --> (Acido 2) + (Base 2)

H₂O + CH₃COO^- --> CH₃COOH + OH^-

(Acido 1) + (Base 1) --> (Acido 2) + (Base 2)

La concentración del H₃O⁺ formado en la primera reacción es aproximadamente igual a la del OH^- que produce la segunda

2.- Cuando el catión de una sal es más fuerte como ácido que su anión como base, la sal da disoluciones ácidas. Una disolución de Cloruro Amónico (NH₄Cl) es ácida porque el ion Amonio (NH₄⁺) es más enérgico como ácido (tendencia a ceder un protón) que el ion Cloruro como base (tendencia a aceptar un protón). El ion cloruro (Cl^-) es tan débil como base que puede despreciarse su reacción con el agua, y la acidez de la disolución  proviene únicamente de la reacción del ion amonio con el agua:

NH₄⁺ + H₂O --> H₃O⁺ + NH₃

(Acido 1) + (Base 1) --> (Acido 2) + (Base 2)

H₂O + Cl^- -

(Acido 1) + (Base 1)

El Cloruro Amónico (NH₄Cl) es el producto de una reacción entre una Base débil (NH₃) y un Ácido fuerte (HCl), o es la unión de un Catión Ácido-fuerte (NH₄⁺) y un Anión Base-débil (Cl^-). La disolución de la sal presenta la característica del componente más enérgico de la sal, esto es, el componente ácido.

Una disolución de Cloruro de Aluminio (AlCl₃) es ácida porque el ion Aluminio hidratado reacciona con el Agua y cede un protón para formar H₃O⁺, mientras que el ion Cloruro muestra sólo una reacción insignificante:

Al(H₂O)₆⁺³ + H₂O --> H₃O⁺ + Al(H₂O)₅OH⁺²

(Acido 1) + (Base 1) --> (Acido 2) + (Base 2)

H₂O + Cl^- -

(Acido 1) + (Base 1)

Cuando se alcanza el equilibrio, la concentración de H₃O⁺ es mayor que la de OH^-. El Cloruro de Aluminio AlCl₃ es un compuesto de un Catión Acido-fuerte, Al(H₂O)₆⁺³ y un Anión Base-débil (Cl^-).

3.- Cuando el Anión de una sal es más fuerte como Base que el Catión lo es como Ácido, la sal da disoluciones básicas o alcalinas. Las disoluciones de Carbonato sódico son básicas porque el ion Carbonato (CO₃^-2) es más enérgico como Base que el ion Sodio Hidratado (Na⁺) lo es como Ácido.

H₂O + CO₃^-2 --> HCO₃^- + OH^-

(Ácido 1) + (Base 1) --> (Ácido 2) + (Base 2)

Na(H₂O)_X + 2H₂O --> 3O⁺ + NaOH + XH₂O

(Ácido 1) + (Base 1)

La concentración de OH^- resultante de la primera reacción decide la naturaleza de la disolución, porque la extensión de la segunda reacción es prácticamente nula. Las sales formadas por reacción de un ácido débil (Ácido Carbónico en este caso) y un Hidróxido alcalino (NaOH en este caso) son todas de este tipo y dan disoluciones básicas o alcalinas.

El Carbonato Sódico Na₂CO₃ contiene un Catión Acido-débil, Na(H₂O)_X⁺ y un Anión Base-fuerte, CO₃^-2; por consiguiente, una disolución de esta sal presenta la reacción característica de su componente más enérgico.

Si uno de los productos de la hidrólisis se separa de la disolución como precipitado ligeramente soluble o como gas, aumenta mucho la extensión de la hidrólisis.

Así, el Sulfuro de Aluminio Al₂S₃ se hidroliza por completo, porque el ion sulfuro S^-2 reacciona totalmente con el agua por reacciones sucesivas para formar H₂S:

H₂O + S^-2 --> HS^- + OH^-

(Acido 1) + (Base 1) --> (Acido 2) + (Base 2)

H₂O + HS^- --> H₂S + OH^-

(Acido 1) + (Base 1) --> (Acido 2) + (Base 2)

Al aumentar la concentración de OH-, se favorece la Hidrólisis del ion Aluminio Hidratado, hasta producirse un precipitado de Hidróxido de Aluminio:

Al(H₂O)₆⁺³ + H₂O --> H₃O⁺ + Al(H₂O)₅OH⁺²

(Acido 1) + (Base 1) --> (Acido 2) + (Base 2)

Al(H₂O)₅OH⁺² + H₂O --> H₃O⁺ + Al(H₂O)₄(OH)₂⁺

(Acido 1) + (Base 1) --> (Acido 2) + (Base 2)

Al(H₂O)₄(OH)₂⁺ + H₂O --> H₃O⁺ + Al(H₂O)₃(OH)₃

(Acido 1) + (Base 1) --> (Acido 2) + (Base 2)

Los iones H₃O⁺ y OH^- se unen para formar agua H₂O, favoreciendo así la hidrólisis completa; el H₂S se desprende, y el Hidróxido de Aluminio Al(OH)₃ precipita.

Ejemplos de Hidrólisis

El Cloruro de Sodio NaCl en solución acuosa se hidroliza para formar iones Sodio (Na⁺) y Cloruro (Cl^-)

El Hidróxido de Sodio NaOH en solución acuosa se hidroliza para formar iones Sodio (Na⁺) e Hidróxido (OH^-)

El Sulfato de Sodio Na₂SO₄ en solución acuosa se hidroliza para formar iones Sodio (Na⁺) y Sulfato (SO₄^-2)

El Cloruro de Calcio CaCl₂ en solución acuosa se hidroliza para formar iones Calcio (Ca⁺²) y Cloruro (Cl^-)

El Sulfato de Calcio CaSO₄ en solución acuosa se hidroliza para formar iones Calcio (Ca⁺²) y Sulfato (SO₄^-2)

El Cloruro de Hidrógeno HCl en solución acuosa se hidroliza para formar iones Hidrógeno (H⁺) y Cloruro (Cl^-)

El Ácido Sulfúrico H₂SO₄ en solución acuosa se hidroliza para formar iones Hidrógeno (H⁺) y Sulfato (SO₄^-2)

El Ácido Fosfórico H₃PO₄ en solución acuosa se hidroliza para formar iones Hidrógeno (H⁺) y Fosfato (PO₄^-3)

El Hidróxido de Calcio Ca(OH)₂ en solución acuosa se hidroliza para formar iones Calcio (Ca⁺²) e Hidróxido (OH^-)

El Cloruro de Amonio NH₄Cl en solución acuosa se hidroliza para formar iones Amonio (NH₄⁺) y Cloruro (Cl^-)