Растворы электролитов

Молекулы кислот, оснований и солей в водных растворах распадаются (диссоциируют) на ионы.

Количественно диссоциацию оценивают с помощью степени электрической диссоциации α.

α = (число диссоц. молекул)/(общее число растворённых молекул(с))

α = ƒ(природа электролита, температура (Т), концентрация (с)).

с↑Т α↑

с↑с α↓

В зависимости от α электролиты делят на сильные и слабые.

Сильные электролиты: в 0,1 N р-ра α=1 (100%)

кислоты:HNO₃, H₂SO₄, HCl, HBr, HI, HClO₄

основания: щелочных и щелочно-земельных Ме

соли: практически все

Слабые электролиты: в 0,1 N р-ра α<3% (30%)

Основоположником теории электрической диссоциации является Аррениус, согласно его теории диссоциация протекает ступенчато и обратимо (это оказалось справедливо только для слабых электролитов).

H₂S ^→_←H⁺+HS^- K^I=(C_H+⁺C_HS-)/(C_H2S)=1*10^-7

HS^-→_← H⁺+S^2- K^II=(C_H+⁺C_S2-)/(C_HS-)=1*10^-14

Кислоты—соединения, которые при диссоциации дают ионы H⁺

Основания—соединения, которые при диссоциации дают ионы OH^-

NH₄OH ^→_←OH^-+NH₄⁺

Есть электролиты (слабые), которые в зависимости от условий могут проявлять кислотные/основные свойства. Это так называемые амфотерные электролиты (амфолиты). Они с кислотами ведут себя как основания, а с основаниями как кислоты.

(основание)VO₂⁺+OH^-→_←HVO₃^→_←H⁺+VO₃^-(кислота)

Сильные электролиты диссоциируют нацело и необратимо

В ионных уравнениях принято писать сильные электролиты в виде ионов; слабые электролиты, неэлектролиты, газы, осадки в виде молекул.

Ионное произведние воды.

H₂O-очень слабый амфотерный электролит.

H₂O^→_←H⁺+OH^-

(2H₂O^→_←H₃O⁺+OH^-; H⁺+H₂O^→_←H₃O⁺ (гидроксоний))

Kg^H2^O=(C_H+⁺C_OH-)/(^CH₂O)=1?86*10^-16

C_H2O>>C_h+ и С_ОН-

С_Н2О≈const

Kg*C_H2O=Kв=C_H+*C_OH-

Kв(Kw)-ионное произведение воды

T=22°С Kв=1,0*10^-14

C_H+=C_OH-= =1,0*10^-7(г*моль)/(литр)

Отрицательный lg от концентрации ионов водорода в растворе называется водородным показателем

рН=-lgC_H+

рН в различных средах:

нейтральная среда: С_Н+=С_ОН-=10^-7; -lg10^-7=pH=7

кислая среда: С_Н+>С_ОН-=>pH<7

щелочная среда: С_Н+<С_ОН-=>pH<7

Приблизительно pH можно определить с помощью цветных индикаторов, меняющих свою окраску в зависимости от уровня pH. (свёкла, сок смородины)

фенолфталеин – щелочная среда

лакмус – кислая

Более точно можно измерить с помощью рН метра.

Гидролиз солей.

Гидро - вода, лиз – разложение. Гидролиз – разложение вещества водой.

Гидролиз соли – реакция взаимодействия ионов соли с молекулами воды, в результате которой происходит смещение ионного равновесия воды и pH среды изменяется.

Кислота + основание соль + H₂O

Реакция нейтрализации протекает необратимо только при взаимодействии сильной кислоты с сильным основанием.

Любую соль можно рассматривать как продукт взаимодействия кислоты и основания.

В зависимости от силы кислоты и основания все соли можно разделить на 4 типа:

Тип соли	1	2	3	4
основание	сильное	сильное	слабое	слабое
кислота	сильная	слабая	сильная	слабая
характер среды (pH)	Нейтральная (7)	Щелочная (>7)	Кислая (<7)	Нейтральная (7) Кислая (<7) Щелочная (>7)

1) Гидролиз сильного основания и сильной кислоты: NaCl, Ba(NO₃)₂, CaCl₂, Na₂SO₄

Соли этого типа гидролизу не подвергаются, pH=7

Гидролиз солей основных 3-х типов является, как правило, процессом обратимым и ступенчатым. На каждой ступени принимает участие 1 молекула воды. С водой всегда взаимодействует ион слабого компонента, а сильный определяет характер среды. Преимущественно гидролиз идёт по I ступени, а по остальным не значительно.

2) Соли сильного основания и слабой кислоты: K₂Te, Na₂CO₃, CH₃COONa.

K₂Te=2K⁺+Te^2-

H₂O^→_←H⁺+OH^-

Te^2-+HOH^→←HTe^-+OH^- K2Te+H2O^→←KHTe+KOH	)I ступень
HTe^-+HOH^→←H2Te+OH^- KHTe+H2O^→←H2Te+KOH	)II ступень

3. Соли слабого основания и сильной кислоты: NH₄Cl, CuSO₄, Al(NO₃),…

NH₄Cl =NH₄+Cl^-

H₂O^→_←H⁺+OH^-

NH4^++HOH^→← NH4OH+H^+ NH4Cl+ H2O^→← NH4OH+H Cl

)I ступень

Дальше гидролиз не идёт.

CuSO₄=Cu⁺²+ SO₄^2-

H₂O^→_←H⁺+OH^-

Cu^2++HOH^→←CuOH^++ H^+ 2 CuSO4+2H2O^→←(CuOH)2SO4+ H2SO4	)I ступень
CuOH^++HOH^→← Cu(OH)2+H^+(CuOH)2SO4+2H2O^→← Cu(OH)2+ H2SO4	)II ступень

4) Соли слабого основания и слабой кислоты: NH₄ClO, (CH₃COO)₂Pb, NH₄CN

Соли этого типа подвергаются гидролизу, т.к. оба иона взаимодействуют с водой, реакция среды определяется относительной силой кислоты и основания и может быть нейтральной, слабокислой в зависимости от соотношения констант диссоциации соответствующей кислоты и основания.

NH₄ClO =NH₄+ClO^-

H₂O^→_←H⁺+OH^-

NH₄⁺+HOH+ClO^-→_← NH₄OH+HClO

NH₄ClO+ H₂O ^→_← NH₄OH+HClO

K_NH4OH=1,8*10^-5> K_HClO=3,0*10^-8 (pH>7)

Соли Al³⁺, Cl³⁺, Te³⁺ с S^2-, PO₄^3-, SO₃^2-, CO₃^2-

Al₂S₃+6H₂O→Al(OH)₃↓+H₂S↑