Розділ 8. Електролітична дисоціація. РН розчинів

План

§8.1. Положення теорії електролітичної дисоціації.

§8.2. Особливості розчинів кислот, основ та солей.

§8.3. Ступінь дисоціації. Сильні та слабкі електроліти. Константа дисо­ціації.

§8.4. Йонні рівняння реакцій.

§8.5. Дисоціація води. Водневий показник. рН розчинів.

§8.6. Гідроліз солей. Ступінь та константа гідролізу.

§8.1. Положення теорії електролітичної дисоціації

ДИСОЦІАЦІЯ – це процес розпаду молекул електролітів на йони за допомогою полярних молекул води в розчинах.

CaCl₂  Ca²⁺ + 2Clˉ.

ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНОЇ ДИСОЦІАЦІЇ (розробив швед­сь­кий учений Сванте Арреніус в 1887 році, доповнили російські учені Д.І.Менделєєв, Й.Каблуков та В.Кистяковский).

• 1. Всі речовини діляться на електроліти та неелектроліти.

ЕЛЕКТРОЛІТИ – це речовини, розчини і розплави яких проводять електричний струм (кислоти, луги, розчинні солі).

Розчини НЕЕЛЕКТРОЛІТІВ не проводять електричний струм. До неелектролітів відносяться оксиди, нерозчинні неорганічні речовини т­а всі органічні речовини (крім кислот).

• 2. Молекули електролітів у воді розпадаються на йони: КА­ТІ­О­НИ (⁺) та АНІОНИ (^–)

• 3. Сума зарядів катіонів в розчині дорівнює сумі заряді аніонів. Тому розчин – електронейтральний.

Наприклад, для Al₂(SO₄)₃ –– 2 • (+3) + 3 • (-2) = +6 - 6 = 0

• 4. Дисоціація – оборотній процес (). Паралельно з дисоціа­цією () йде асоціація ().

Наприклад, рівняння дисоціації молекули електроліту КА на катіон К⁺ та аніон А^- записується так:

• 5. Йони в розчині рухаються хаотично. Але при пропусканні електричного струму через розчин катіони починають рухатися до катода, аніони – до анода. На електродах відбувається електроліз.

• 6. Властивості молекул та йонів – різні. Наприклад, Сl₂ – газ, зеленого кольору, з різким, неприємним запахом, ОТРУТА. Сl^– в розчині ні запаху, ні кольору не має, корисний для організму.

• 7. Реакції в розчинах електролітів йдуть між йонами. Реакції йдуть у бік утворення слабших електролітів, ніж початкові.

Причини та умови електролітичної дисоціації.

1. Молекули електроліту повинні бути полярні (зв'язки в молекулах іонні або ковалентні полярні).

2. Молекули розчинника також повинні бути полярними. Вода – найполярніший розчинник.

3. Між молекулами електроліту та розчинника має відбуватись взаємодія. Електроліт повинен бути розчинним у воді (гідрофільним).

Механізм дисоціації:

Процес дисоціації ділиться на три стадії:

1. Гідрофільна речовина у воді притягає деяку кількість диполів води. Ця взаємодія називається ГІДРАТАЦІЯ кристалу або молекули. Це – екзотермічний процес, ΔQ>0, ΔН<0.

2. Сили взаємодії речовини з водою приводять до РУЙНУВАННЯ кристала або молекули та ДИСОЦІАЦІЇ. Це – ендотермічний процес. ΔQ<0, ΔН>0.

3. Потім відбувається ДИФУЗІЯ гідратованих йонів. Дифузія – самовільний процес. ΔQ = 0, ΔН = 0.

Рис.8.1. Схема дисоціації полярної молекули на йони:

1 - полярна молекула на початку гідратації;

2 - перехід полярної молекули в іонну під дією диполів води розчинника;

3 - гідратований катіон (К⁺mH₂O);

4 - гідратований аніон (A‾nH₂O);

Гідратація йонів (у загальному випадку – сольватація) – основна при­чина дисоціації. Вона частково ускладнює їх зворотне сполучення в молекулу.

Гідратовані йони можуть мати як сталу, так і змінну кількість молекул води. Гідрат сталого складу утворює йон водню Н⁺ з молекулою води – Н₃О⁺, його називають йоном гідроксонію.

У розчинах існують тільки йони Н₃О⁺, які для спрощення умовно позначають символом Н⁺.