Электролитическая диссоциация
Аррениус, исследуя растворы, заметил, что некоторые из них проводят электрический ток. Чтобы разобраться, как именно это происходит, следует вспомнить определение электрического тока. Это упорядоченное движение заряженных частиц. Следовательно, в растворе должны присутствовать эти частицы.
Заряженными частицами, которые переносят электрический ток, являются ионы. Они делятся на положительно заряженные катионы и отрицательно заряженные анионы.
Ионы образуются в результате распада (расщепления) молекул веществ. Это может произойти в растворе под действием молекул воды или при высокой температуре в расплаве. Распад молекул на ионы называется электролитической диссоциацией.
Электролиты и неэлектролиты
Не все вещества распадаются на ионы под воздействием воды. Поэтому выделяют две группы веществ:
электролиты – молекулы распадаются на ионы;
неэлектролиты – молекулы не распадаются на ионы.
К электролитам относятся сложные неорганические вещества:
кислоты;
основания;
расплавы и растворы солей;
твёрдые соли;
некоторые твёрдые оксиды;
гидроксиды.
Неэлектролиты – большинство органических веществ. К ним относятся:
альдегиды;
кетоны;
углеводороды;
углеводы.
Сущностью электролитической диссоциации является распад ковалентных полярных или ионных связей. Молекулы воды оттягивают полярные молекулы, увеличивая полярность, и разрывают их на ионы. В расплавах при высокой температуре ионы в кристаллической решётке начинают совершать колебания, которые приводят к разрушению кристалла. Ковалентные неполярные связи, присутствующие в простых веществах, достаточно прочны и не разрываются молекулами воды или при нагревании.
Исследовав электролиты, Аррениус сформулировал основные положения теории электролитической диссоциации:
вещества при взаимодействии с водой распадаются на ионы – катионы и анионы;
электрический ток заставляет двигаться катионы к катоду, а анионы – к аноду;
диссоциация – обратимый процесс для слабых электролитов.
С помощью теории электролитической диссоциации дают определения и описывают свойства кислот, оснований и солей.
Диссоциация кислот
Кислотами называются электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только катионы водорода (H +).
Например,
HCl - H + + Cl -
HNO 3 - H + + NO 3 -
Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато :
Н3РО4 ↔ Н+ + Н2РО-4 (первая ступень) – дигидроортофосфат ион
Н2РО-4 ↔ Н+ + НРO2-4 (вторая ступень) – гидроортофосфат ион
НРО2-4 ↔ Н+ + PОЗ-4 (третья ступень) – ортофосфат ион
Диссоциация многоосновной кислоты протекает главным образом по первой ступени, в меньшей степени по второй и лишь в незначительной степени - по третьей.
Диссоциация оснований
Основаниями называются электролиты, при диссоциации которых в качестве анионов образуются только гидроксид-ионы (OH -).
Диссоциация щелочей | Диссоциация амфотерных оснований (амфолитов) |
Вспомните! Щёлочи – это основания, растворимые в воде. Это основания щелочных и щелочноземельных металлов: LiOH, NaОН, КОН, Rb ОН, С s ОН, Fr ОН и Са(ОН)2, Sr(ОН)2, Ва(ОН)2, R а(ОН)2, а также N Н4ОН | Амфолиты - это электролиты, которые при диссоциации одновременно образуют катионы водорода (H +) и гидроксид-ионы ( OH -). |
Примеры уравнений диссоциации щелочей KOH - K + + OH -; NH 4OH ↔ NH +4 + OH - Многокислотные основания диссоциируют ступенчато: Ba(ОН)2 - Bа(ОН)+ + OH- (первая ступень) Ba(OH)+ ↔ Ba2++OH- (вторая ступень) | Примеры уравнений диссоциации амфолитов Н2O ↔ Н+ + ОН- Диссоциацию амфотерного гидроксида цинка Zn(ОН)2 можно выразить уравнением: 2ОН- + Zn2+ + 2Н2О ↔ Zn (ОН)2 + 2Н2О ↔ [Zn(ОН)4]2-+ 2Н+ |
Диссоциация солей
Солями называются электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металлов а также катион аммония (NH+4) и анионы кислотных остатков.
Например, диссоциация средних солей :
(NH4)2SO4 - 2NH+4+ SO2-4;
Na3PO 4 - 3 Na + + PO 3- 4
Кислые же и основные соли диссоциируют ступенчато:
Например,
Диссоциация кислых солей | Диссоциация основных солей |
У кислых солей вначале отщепляются ионы металлов, а затем катионы водорода. KHSO4 - K + + HSO -4 HSO -4 ↔ H + + SO 2-4 | У основных солей вначале отщепляются кислотные остатки, а затем гидроксид-ионы. Mg( OH )Cl - Mg( OH )++ Cl - Mg ( OH )+↔ Mg2+ + OH- |
№1. Используя таблицу растворимости солей, кислот, оснований напишите уравнения диссоциации следующих веществ:
HF, Mg(OH)2, CaCl2, Zn(NO3)2,Ba(OH)2, K2SO4, H2SiO3, FeI3, NiCl2, H3PO4
№2.
Используя таблицу растворимости солей, кислот, оснований напишите уравнения диссоциации следующих веществ:
Ca(OH)2
Na2CO3
Na3PO4
HNO3
KOH
Ba(OH)2
H2SO3
Ca(NO3)2
Ca3(PO4)2
H2S
NaOH
HBr