Загальна характеристика розчинів електролітів

Електролітами називаються речовини, розчини чи розплави яких проводять електричний струм за рахунок іонів, що утворюються внаслідок дисоціації молекул електроліту. Ці положення були сформульовані в теорії електролітичної дисоціації шведським ученим Сванте Арреніусом (1887):

1) розчинення електроліту супроводиться розпадом його молекул на іони;

2) при дії постійного електричного струму позитивні іони рухаються до катода, а негативні – до анода (перші називаються катіонами, а другі – аніонами);

3) електролітична дисоціація є оборотним процесом.

Подальший розвиток теорія електролітичної дисоціації дістала в роботах російських хіміків І.А.Каблукова, В.А.Кистяковського і П.В.Писаржевського.

Основна причина утворення іонів – це іон-дипольна взаємодія між розчинником і розчиненою речовиною. Чим більша полярність молекул розчинника і чим більший полярний чи іонний зв’язок у молекулах електроліту, тим сильніше проявляється ця взаємодія й електроліти краще дисоціюють на іони.

Здатність електроліту дисоціювати на іони кількісно оцінюють за допомогою ступеня дисоціації a, який є відношенням числа молекул, що розпалися на іони (С_дис), до загального числа розчинених молекул (С_заг ) (може виражатися в долях одиниці, або у відсотках).

, 0 ≤ α ≤1

Наприклад, якщо a=30%, це означає, що із 100 молекул електроліту розпалося на іони лише 30.

Ступінь дисоціації електроліту залежить від природи розчинника й розчиненої речовини, температури, концентрації розчину, наявності однойменних іонів.

Усі електроліти умовно поділяють на сильні (a>0,3), середньої сили (0,03<a<0,3) і слабкі (a<0,03).

До сильних електролітів відносять майже всі солі, багато кислот: HCl, HBr, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄, HMnO₄, гідроксиди лужних і лужноземельних металів.

Сильні електроліти у водних розчинах цілком розпадаються на іони, тобто процес дисоціації сильних електролітів є необоротним. Тому при написанні рівнянь дисоціації сильних електролітів використовують знак рівності. Наприклад:

NaCl=Na⁺+Cl^-

CuSO₄=Cu²⁺+

До слабких електролітів відносять майже всі органічні кислоти, деякі неорганічні кислоти (H₂CO₃, H₂S, H₃PO₄, HCN, H₂SiO₃, HClO, HNO₂, H₂SO₃ та ін.), слабо розчинні гідроксиди металів, а також добре розчинний, але слабо дисоціюючий гідроксид амонію NН₄ОН (NH₃·H₂O).

Процес дисоціації слабких електролітів оборотний, рівновага сильно зміщена в напрямку утворення молекул електроліту. Тому процес дисоціації таких електролітів зображають за допомогою знака оборотності («).

HClO « Н⁺ + СlO^-

За характером утворених іонів усі електроліти поділяють на три групи: кислоти, основи і солі.

Кислоти. Молекули кислот складаються із атомів водню і кислотних залишків. Тому при дисоціації будь-якої кислоти у розчині утворюються позитивно заряджені іони водню й різні аніони:

HNO₃=Н⁺+; H₂SO₄=2Н⁺+

Дисоціація багатоосновних слабких кислот йде ступінчасто:

H₂СO₃«Н⁺+

«Н⁺+

Основи. Основами (гідроксидами) називають електроліти, що при дисоціації у розчині утворюють лише один вид аніонів – гідроксид-іони і різні катіони

NaOH=Na⁺+OH^-; NH₄OH«+OH^-

Багатокислотні гідроксиди дисоціюють ступінчасто:

Cu(OH)₂«CuOH⁺+OH^-

CuOH⁺«Cu²⁺+OH^-

Амфотерні гідроксиди (амфоліти). До амфотерних відносять гідроксиди, які залежно від умов можуть взаємодіяти як із кислотами, так і з основами. Це Be(OH)₂, Zn(OH)₂, Sn(OH)₂, Pb(OH)₂, Al(OH)₃, Cr(OH)₃ і деякі інші. Така поведінка амфотерних гідроксидів пояснюється тим, що в їх молекулах міцність зв’язків Ме-О і О-Н приблизно однакова. Тому амфоліти можуть дисоціювати і за типом кислоти і за типом гідроксиду:

Солі – це електроліти, що утворюють при розчиненні у воді іони металів і кислотних залишків. Солі бувають середні, кислі і основні. Розчинні середні солі є сильними електролітами і дисоціюють повністю на іони.

Кислі солі утворені за рахунок іонного та полярного типу хімічного зв’язку. Тому дисоціація кислої солі йде ступінчасто: на першому ступені – цілком (у результаті розриву іонного зв’язку), а на другому – незначно (внаслідок розриву ковалентного полярного зв’язку):

До складу основних солей входять гідроксильні групи. Основні солі погано розчиняються у воді й дисоціюють ступінчасто:

Cu(OH)Cl=Cu(OH)⁺+Cl^-, Cu(OH)⁺«Cu²⁺+OH^-,

Основні солі слабкої основи майже не дисоціюють за другим ступенем. Тому в розчині основної солі гідроксильних іонів дуже мало.

Із наведених прикладів видно, що характер іонів, що утворюються при дисоціації солей, визначається природою останніх.

Константа дисоціації К_дис слабких електролітів пов’язана зі ступенем дисоціації та концентрацією слабких електролітів законом розведення Освальда:

, якщо α<<1, то

 

 

Развернуть

Открыть в широком формате