Теория электролитической диссоциации
- При растворении в воде (или расплавлении) электролиты распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы (подвергаются электролитической диссоциации).
- Под действием электрического тока катионы (+) движутся к катоду (-), а анионы (-) – к аноду (+).
- Электролитическая диссоциация — процесс обратимый (обратная реакция называется моляризацией).
- Степень электролитической диссоциации (α) зависит от природы электролита и растворителя, температуры и концентрации.
Степень электролитической диссоциации показывает отношение числа молекул, распавшихся на ионы (Nдисс.) к общему числу молекул (N0).
![](https://kemuk.ru/wp-content/uploads/2023/07/image-6.jpg)
Механизм электролитической диссоциации ионных веществ
При растворении соединений с ионными связями (например, NaCl) процесс гидратации начинается с ориентации диполей воды вокруг всех выступов и граней кристаллов соли.
![](https://kemuk.ru/wp-content/uploads/2023/07/130.jpg)
Ориентируясь вокруг ионов кристаллической решетки, молекулы воды образуют с ними либо водородные, либо донорно-акцепторные связи. При этом процессе выделяется большое количество энергии, которая называется энергией гидратации.
Энергия гидратации, величина которой сравнима с энергией кристаллической решетки, идет на разрушение кристаллической решетки. При этом гидратированные ионы слой за слоем переходят в растворитель и, перемешиваясь с его молекулами, образуют раствор.
Электролиты и неэлектролиты
Электролитическая диссоциация веществ, идущая с образованием свободных ионов объясняет электрическую проводимость растворов.
Процесс электролитической диссоциации принято записывать в виде схемы, не раскрывая его механизма и опуская растворитель (H2O), хотя он является основным участником.
CaCl2 <=> Ca2++ 2Cl—
KAl(SO4)2 <=> K+ + Al3+ + 2SO42-
HNO3 <=> H+ + NO3—
Ba(OH)2 <=> Ba2+ + 2OH—
Из электронейтральности молекул вытекает, что суммарный заряд катионов и анионов должен быть равен нулю.
Например, для
Al2(SO4)3 –– 2 • (+3) + 3 • (-2) = +6 — 6 = 0
KCr(SO4)2 –– 1 • (+1) + 3 • (+3) + 2 • (-2) = +1 + 3 — 4 = 0
Сильные электролиты
Это вещества, которые при растворении в воде практически полностью распадаются на ионы. Как правило, к сильным электролитам относятся вещества с ионными или сильно полярными связями:
1. все хорошо растворимые соли,(NaCl, KF, NaNO3, BaSO4 )
2. сильные кислоты (HCl, HBr, HI, HClO4, H2SO4,HNO3)
3. сильные основания (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba(OH)2,Sr(OH)2,Ca(OH)2).
![](https://kemuk.ru/wp-content/uploads/2023/07/maxresdefault-1024x579.jpg)
В растворе сильного электролита растворённое вещество находится в основном в виде ионов (катионов и анионов); недиссоциированные молекулы практически отсутствуют.
Слабые электролиты
Вещества, частично диссоциирующие на ионы. Растворы слабых электролитов наряду с ионами содержат недиссоциированные молекулы. Слабые электролиты не могут дать большой концентрации ионов в растворе.
![](https://kemuk.ru/wp-content/uploads/2023/07/053.jpg)
К слабым электролитам относятся:
- почти все органические кислоты (CH3COOH, C2H5COOH и др.);
- некоторые неорганические кислоты (H2CO3, H2S и др.);
- почти все малорастворимые в воде соли, основания и гидроксид аммония (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH);
- вода.
Они плохо (или почти не проводят) электрический ток.
СH3COOH ⇄ CH3COO— + H+
Cu(OH)2 ⇄ [CuOH]+ + OH— (первая ступень)
[CuOH]+ ⇄ Cu2+ + OH— (вторая ступень)
H2CO3 ⇄ H+ + HCO— (первая ступень)
HCO3— ⇄ H+ + CO32- (вторая ступень)
Неэлектролиты
Вещества, водные растворы и расплавы которых не проводят электрический ток. Они содержат ковалентные неполярные или малополярные связи, которые не распадаются на ионы.
![](https://kemuk.ru/wp-content/uploads/2023/07/нем.jpg)
Электрический ток не проводят газы, твердые вещества (неметаллы), некоторые органические соединения (сахароза, бензин, спирт…).
Константа диссоциации
Концентрация ионов в растворах зависит от того, насколько полно данный электролит диссоциирует на ионы. В растворах сильных электролитов, диссоциацию которых можно считать полной, концентрацию ионов легко определить по концентрации (c) и составу молекулы электролита (стехиометрическим индексам), например:
![](https://kemuk.ru/wp-content/uploads/2023/02/1-2.png)
Концентрации ионов в растворах слабых электролитов качественно характеризуют степенью и константой диссоциации.
Константа диссоциации вычисляется как отношение произведения молярных концентраций ионов к общей концентрации молекул.
Запишем константу диссоциации для следующего уравнения диссоциации:
Ba(OH)2 ⇄ Ba2+ + 2OH—
[Ba2+] — молярная концентрация ионов Ba2+
[OH—] — молярная концентрация ионов OH—
[Ba(OH)2] — молярная концентрация молекул Ba(OH)2
Тогда константа диссоциации:
![](https://kemuk.ru/wp-content/uploads/2023/10/Кд-2.png)
Задачи:
Записать уравнения диссоциации:
- Сернистой кислоты
- Гидроксида кальция
- Сульфата алюминия
- Фосфата бария