Elektroliti in neelektroliti
Iz lekcij fizike je znano, da so raztopine nekaterih snovi sposobne prevajati električni tok, druge pa ne.
Snovi, katerih raztopine prevajajo električni tok, imenujemo elektroliti.
Snovi, katerih raztopine ne prevajajo električnega toka, imenujemo neelektroliti. Na primer, raztopine sladkorja, alkohola, glukoze in nekaterih drugih snovi ne prevajajo električnega toka.
Elektrolitska disociacija in asociacija
Zakaj raztopine elektrolitov prevajajo elektriko?
Švedski znanstvenik S. Arrhenius, ki je preučeval električno prevodnost različnih snovi, je leta 1877 prišel do zaključka, da je vzrok električne prevodnosti prisotnost v raztopini ioni nastane, ko se elektrolit raztopi v vodi.
Postopek, pri katerem elektrolit razpade na ione, se imenuje elektrolitska disociacija.
S. Arrhenius, ki se je držal fizikalne teorije raztopin, ni upošteval interakcije elektrolita z vodo in je menil, da so v raztopinah prisotni prosti ioni. V nasprotju z njim sta ruska kemika I. A. Kablukov in V. A. Kistjakovski uporabila kemijsko teorijo D. I. Mendelejeva za razlago elektrolitske disociacije in dokazala, da ko se elektrolit raztopi, kemična interakcija topljenca z vodo, kar povzroči nastanek hidratov, nato pa ti disociirajo na ione. Verjeli so, da v raztopinah ni prostih, ne "golih" ionov, ampak hidriranih, to je "oblečenih v krzneni plašč" vodnih molekul.
Molekule vode so dipoli(dva pola), saj se vodikovi atomi nahajajo pod kotom 104,5 °, zaradi česar ima molekula kotno obliko. Molekula vode je shematično prikazana spodaj.
Snovi praviloma najlažje disociirajo z ionska vez in v skladu s tem z ionskim kristalna mreža, saj so že sestavljeni iz gotovih ionov. Ko se raztopijo, so dipoli vode usmerjeni z nasprotno nabitimi konci okoli pozitivnih in negativnih ionov elektrolita.
Med elektrolitnimi ioni in vodnimi dipoli nastanejo sile medsebojnega privlačenja. Zaradi tega vez med ioni oslabi in pride do prehoda ionov iz kristala v raztopino. Očitno bo zaporedje procesov, ki se pojavljajo med disociacijo snovi z ionsko vezjo (soli in alkalije), naslednje:
1) orientacija vodnih molekul (dipolov) v bližini kristalnih ionov;
2) hidratacija (interakcija) molekul vode z ioni površinske plasti kristala;
3) disociacija (razpad) kristala elektrolita v hidratirane ione.
Poenostavljeno, tekoče procese je mogoče prikazati z naslednjo enačbo:
Podobno se disociirajo elektroliti, v molekulah katerih obstaja kovalentna vez (na primer molekule vodikovega klorida HCl, glej spodaj); le v tem primeru se pod vplivom vodnih dipolov kovalentna polarna vez spremeni v ionsko; zaporedje procesov v tem primeru bo naslednje:
1) orientacija molekul vode okoli polov molekul elektrolitov;
2) hidratacija (interakcija) molekul vode z molekulami elektrolitov;
3) ionizacija molekul elektrolitov (preoblikovanje kovalentne polarne vezi v ionsko);
4) disociacija (razpad) molekul elektrolitov v hidratirane ione.
Poenostavljeno se lahko proces disociacije klorovodikove kisline odraža z naslednjo enačbo:
Upoštevati je treba, da lahko naključno premikajoči se hidratirani ioni v raztopinah elektrolitov trčijo in se med seboj ponovno združijo. Ta obratni proces se imenuje asociacija. Asociacija v raztopinah poteka vzporedno z disociacijo, zato je v reakcijskih enačbah vstavljen znak reverzibilnosti.
Lastnosti hidratiranih ionov se razlikujejo od lastnosti nehidratiranih. Na primer, nehidrirani bakrov ion Cu 2+ je bel v brezvodnih kristalih bakrovega (II) sulfata in je moder, ko je hidriran, tj. vezan na molekule vode Cu 2+ nH 2 O. Hidrirani ioni imajo konstantno in spremenljivo število vodne molekule.
Stopnja elektrolitske disociacije
V raztopinah elektrolitov so poleg ionov prisotne tudi molekule. Zato so označene raztopine elektrolitov stopnja disociacije, ki je označena z grško črko a ("alfa").
To je razmerje med številom delcev, razgrajenih na ione (N g) in skupnim številom raztopljenih delcev (N p).
Stopnjo disociacije elektrolitov določimo empirično in jo izrazimo v frakcijah ali odstotkih. Če je a \u003d 0, potem ni disociacije, in če je a \u003d 1 ali 100%, potem se elektrolit popolnoma razgradi na ione. Različni elektroliti imajo različne stopnje disociacije, kar pomeni, da je stopnja disociacije odvisna od narave elektrolita. Odvisno je tudi od koncentracije: z redčenjem raztopine stopnja disociacije narašča.
Glede na stopnjo elektrolitske disociacije delimo elektrolite na močne in šibke.
Močni elektroliti- to so elektroliti, ki pri raztapljanju v vodi skoraj popolnoma disociirajo na ione. Za takšne elektrolite se vrednost stopnje disociacije nagiba k enotnosti.
Močni elektroliti vključujejo:
1) vse topne soli;
2) močne kisline, na primer: H 2 SO 4, HCl, HNO 3;
3) vse alkalije, na primer: NaOH, KOH.
Šibki elektroliti- to so elektroliti, ki pri raztapljanju v vodi skoraj ne disociirajo na ione. Za takšne elektrolite se vrednost stopnje disociacije nagiba k ničli.
Šibki elektroliti vključujejo:
1) šibke kisline - H 2 S, H 2 CO 3, HNO 2;
2) vodna raztopina amoniaka NH 3 H 2 O;
4) nekaj soli.
Konstanta disociacije
V raztopinah šibkih elektrolitov zaradi njihove nepopolne disociacije dinamično ravnotežje med nedisociiranimi molekulami in ioni. Na primer za ocetna kislina:
Za to ravnotežje lahko uporabite zakon delovanja mase in zapišete izraz za konstanto ravnotežja:
Konstanta ravnotežja, ki označuje proces disociacije šibkega elektrolita, se imenuje disociacijska konstanta.
Disociacijska konstanta označuje sposobnost elektrolita (kislina, baza, voda) disociirajo na ione. Večja kot je konstanta, lažje elektrolit razpade na ione, zato je močnejši. Vrednosti disociacijskih konstant za šibke elektrolite so podane v referenčnih knjigah.
Glavne določbe teorije elektrolitske disociacije
1. Ko se elektroliti raztopijo v vodi, disociirajo (razpadejo) na pozitivne in negativne ione.
ioni- to je ena od oblik obstoja kemičnega elementa. Na primer, atomi natrijeve kovine Na 0 močno medsebojno delujejo z vodo, pri čemer tvorijo alkalijo (NaOH) in vodik H 2, medtem ko natrijevi ioni Na + ne tvorijo takih produktov. Klor Cl 2 ima rumeno-zeleno barvo in oster vonj, strupen, klorovi ioni Cl pa so brezbarvni, nestrupeni, brez vonja.
ioni so pozitivno ali negativno nabiti delci, v katere se pretvorijo atomi ali skupine atomov enega ali več atomov kemični elementi z oddajanjem ali pridobivanjem elektronov.
V raztopinah se ioni naključno gibljejo v različnih smereh.
Po sestavi ione delimo na preprosto- Cl - , Na + in kompleksen- NH 4 +, SO 2 -.
2. Vzrok za disociacijo elektrolita v vodnih raztopinah je njegova hidratacija, to je interakcija elektrolita z molekulami vode in prekinitev kemične vezi v njej.
Kot rezultat te interakcije nastanejo hidratirani, tj. povezani z molekulami vode, ioni. Zato se ioni glede na prisotnost vodne lupine delijo na hidrirano(v raztopini in kristalnih hidratih) in nehidrirano(v brezvodnih soli).
3. Pod delovanjem električnega toka se pozitivno nabiti ioni premikajo proti negativnemu polu vira toka - katodi in se zato imenujejo kationi, negativno nabiti ioni pa proti pozitivnemu polu vira toka - anodi in se zato imenujejo anioni. .
Zato obstaja še ena klasifikacija ionov - po predznaku njihovega naboja.
Vsota nabojev kationov (H +, Na +, NH 4 +, Cu 2+) je enaka vsoti nabojev anionov (Cl -, OH -, SO 4 2-), kot rezultat od tega ostanejo elektrolitske raztopine (HCl, (NH 4) 2 SO 4, NaOH, CuSO 4) električno nevtralne.
4. Elektrolitska disociacija je reverzibilen proces za šibke elektrolite.
Skupaj s procesom disociacije (razpad elektrolita na ione) poteka tudi obratni proces - združenje(povezava ionov). Zato je v enačbah elektrolitske disociacije namesto enakega znaka postavljen znak reverzibilnosti, na primer:
5. Vsi elektroliti ne disociirajo na ione v enaki meri.
Odvisno od narave elektrolita in njegove koncentracije. Kemijske lastnosti raztopine elektrolitov določajo lastnosti ionov, ki jih tvorijo med disociacijo.
Lastnosti raztopin šibkih elektrolitov so posledica v procesu disociacije nastalih molekul in ionov, ki so med seboj v dinamičnem ravnovesju.
Vonj ocetne kisline je posledica prisotnosti molekul CH 3 COOH, kisli okus in sprememba barve indikatorjev sta povezana s prisotnostjo H + ionov v raztopini.
Lastnosti raztopin močnih elektrolitov določajo lastnosti ionov, ki nastanejo med njihovo disociacijo.
Na primer, splošne lastnosti kislin, kot so kisel okus, razbarvanje indikatorjev itd., So posledica prisotnosti vodikovih kationov v njihovih raztopinah (natančneje, oksonijevih ionov H 3 O +). Splošne lastnosti alkalije, kot so milnost na dotik, sprememba barve indikatorjev itd., So povezane s prisotnostjo hidroksidnih ionov OH - v njihovih raztopinah in lastnosti soli - z njihovim razpadom v raztopini v kovino (ali amonij ) kationi in anioni kislinskih ostankov.
Po teoriji elektrolitske disociacije vse reakcije v vodne raztopine elektroliti so reakcije med ioni. To je razlog za visoko hitrost številnih kemičnih reakcij v raztopinah elektrolitov.
Reakcije, ki potekajo med ioni, imenujemo ionske reakcije
, in enačbe teh reakcij - ionske enačbe.
Reakcije ionske izmenjave v vodnih raztopinah lahko potekajo:
1. nepovratno, Na konec.
2. reverzibilen to pomeni, da teče v dve nasprotni smeri hkrati. Reakcije izmenjave med močnimi elektroliti v raztopinah potekajo do konca ali so praktično nepovratne, ko ioni med seboj tvorijo snovi:
a) netopna;
b) nizka disociacija (šibki elektroliti);
c) plinasto.
Tukaj je nekaj primerov molekularnih in zmanjšanih ionskih enačb:
Reakcija je ireverzibilna, saj je eden od njegovih produktov netopna snov.
Reakcija nevtralizacije je ireverzibilna, saj nastane nizko disociacijska snov - voda.
Reakcija je ireverzibilna, saj nastane plin CO 2 in voda, ki slabo disociira.
Če so med izhodnimi snovmi in produkti reakcije šibki elektroliti ali slabo topne snovi, so takšne reakcije reverzibilne, to pomeni, da ne potekajo do konca.
Pri reverzibilnih reakcijah se ravnovesje premakne v smeri nastanka najmanj topnih ali najmanj disociiranih snovi.
Na primer:
Ravnotežje se premakne v smeri tvorbe šibkejšega elektrolita - H 2 O. Vendar se taka reakcija ne bo nadaljevala do konca: v raztopini ostanejo nedisociirane molekule ocetne kisline in hidroksidnih ionov.
Če so izhodne snovi močni elektroliti, ki med interakcijo ne tvorijo netopnih ali rahlo disociirajočih snovi ali plinov, potem takšne reakcije ne potekajo: ko se raztopine mešajo, nastane mešanica ionov.
Referenčni material za opravljanje testa:
Mendelejeva tabela
Tabela topnosti
Predavanje: Elektrolitska disociacija elektrolitov v vodnih raztopinah. Močni in šibki elektroliti
Elektrolitska disociacija
To že veš kemične vezi med atomi so lahko ionski, kovalentni, kovinski in vodikovi. Večina kemičnih reakcij poteka v raztopinah. In kako se snov obnaša v teh raztopinah, je odvisno od narave teh vezi.
Pri pouku fizike ste izvedeli, da nekatere snovi lahko prevajajo elektriko. Ta sposobnost je določena s prisotnostjo nabitih ionov v njihovih molekulah. Te snovi vključujejo raztopine kislin, soli, baz in jih imenujemo elektroliti. Te snovi tvorijo ionske in zelo polarne kovalentna vez. Snovi, ki ne spadajo v nobeno od naštetih skupin, so neelektroliti. Tej vključujejo: preproste snovi, oksidi, organske snovi (na primer alkoholi, ogljikovodiki, ogljikovi hidrati, klorirani ogljikovodiki). Te snovi tvorijo nepolarne ali nizkopolarne kovalentne vezi.
Spodaj elektrolitska disociacija razumeti je treba razgradnjo snovi na proste ione, ko je ta raztopljena v vodi.
Avtor teorije elektrolitske disociacije je švedski fizik in kemik Svante Arrhenius. Njegova glavna ideja je, da se elektroliti pod delovanjem vode kot topila razgradijo na proste ione, ki nosijo električni naboj:
- « + » - kation;
- « - » - anion.
Pod delovanjem električnega toka se kationi premikajo proti katodi z znakom "-", anioni pa proti anodi z znakom "+".
Ne pozabite, da je reakcija elektrolitske disociacije reverzibilna. Prednja reakcija se imenuje elektrolitska disociacija, obratna reakcija pa se imenuje molarizacija.
Število molekul, razgrajenih na ione, kaže stopnjo disociacije, ki jo označujemo s črko alfa - α. Odvisno je od narave reagentov, njihove koncentracije in t.
Stopnjo disociacije izračunamo po formuli a = n / N, kjer je n število razpadlih ionov, N je število molekul.
Močni in šibki elektroliti
Če imamo pred seboj snovi, katerih molekule popolnoma razpadejo na ione, potem imamo opravka z močni elektroliti. In tiste, katerih molekule malo razpadejo na ione, so šibka.
Močni so:
- HCl, HBr, HClO 4, H 2 SO 4 in druge močne kisline;
- LiOH, NaOH, RbOH in druge alkalije;
- Ba(OH) 2 , Ca(OH) 2 in drugi hidroksidi zemeljskoalkalijskih kovin;
- Vse soli, topne v vodi
- voda;
- Skoraj vse organske kisline (CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH), nekatere anorganske kisline (H 2 CO 3, H 2 S)
- Slabo topne soli v vodi (Ca 3 (PO 4) 2)
- Težko topne baze in amonijev hidroksid; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH).
Upoštevajte značilnosti poteka elektrolitske disociacije soli, baz, kislin:
Elektrolitska disociacija baz
Disociacija alkalij daje kovinske katione in vedno anione hidrokso skupine OH.
Npr. Ca (OH) 2 ↔ Ca 2 + 2OH -
Šibke polikislinske baze disociirajo po stopnjah. Vzemimo za primer železov oksid:
- Fe(OH) 2 ↔ (FeOH) + +OH -
- (FeOH) + ↔ Fe 2 + OH -
Disociacija amfoternih baz, ki se v reakcijah kažejo bodisi kot kisline bodisi kot baze, lahko poteka na dva načina. Po tipu disociacije baz ali po tipu disociacije kislin.
Elektrolitska disociacija kislin
Pri disociaciji kislin nastanejo anioni kislinskega ostanka in vedno vodikovi kationi (H +).
Npr. HCl ↔ H + + Cl -
Šibke polibazične kisline disociirajo po stopnjah. Razmislite o primeru fosforne kisline:
- H 3 RO 4 ↔ H + + H 2 RO 4 -1
- H 2 RO 4 -1 ↔ H + + HPO 4 -2
- HRO 4 -2 ↔ H + + PО 4 -3
Elektrolitska disociacija soli
Soli disociirajo na kovinski kation in anion kislinskega ostanka.
- aluminijev sulfat: Al 2 (SO 4) 3 ↔ 2Al 3+ + 3 (SO 4) 2-
Pri tej reakciji sta nastala 2 mola ionov Al 3+ in 3 moli SO 4 2-, zato je kationov manj kot enkrat in pol anionov.
- Natrijev fosfat: Na 3 PO 4 ↔ 3Na + + PO 4 3 -
Pri tej reakciji je nastalo trikrat več kationov kot anionov. Kot je razvidno iz enačb, so soli razpadle na kovinske katione in anione kislinskega ostanka. V teh reakcijah ne vidite glavnega udeleženca v nobeni reakciji elektrolitske disociacije: H 2 O. Običajno je, da te snovi ne napišete v diagram, vendar ne pozabite, da je voda.
Snovi, katerih raztopine (ali taline) prevajajo električni tok, imenujemo elek t r o l i t a m i Pogosto se same raztopine teh snovi imenujejo tudi elektroliti. Te raztopine (taline) elektrolitov so prevodniki druge vrste, saj se prenos električne energije v njih izvaja z gibanjem i o n o v - nabiti delci. Delec, ki je pozitivno nabit, se imenuje kation (Ca +2), delec z negativnim nabojem - anion (ON -). Ioni so lahko enostavni (Ca +2, H +) in kompleksni (RO 4 ־ 3, HCO 3 ־2).
Ustanovitelj teorije elektrolitske disociacije je švedski znanstvenik S. Arrhenius. Po teoriji elektrolitska disociacija imenujemo razpad molekul v ione, ko so raztopljeni v vodi, in to se zgodi brez vpliva električnega toka. Vendar pa ta teorija ni odgovorila na vprašanja: kaj povzroča pojav ionov v raztopinah in zakaj pozitivni ioni ob trku z negativnimi ne tvorijo nevtralnih delcev.
K razvoju te teorije so prispevali ruski znanstveniki: D.I. Mendeleev, I. A. Kablukov - podporniki kemijske teorije raztopin, ki so bili pozorni na učinek topila v procesu disociacije. Kablukov je trdil, da topljenec medsebojno deluje s topilom ( solvatacijski postopek ) oblikovanje izdelkov spremenljive sestave ( s o l v a t y ).
Solvat je ion, obdan z molekulami topila (solvatna lupina), ki jih je lahko različnih količin (zaradi tega dosežemo spremenljivo sestavo). Če je topilo voda, potem se proces interakcije molekul topljenca in topila imenuje g i d r a t a c i j, in produkt interakcije je g i d r a t o m.
Tako je vzrok elektrolitske disociacije solvatacija (hidratacija). In solvatacija (hidratacija) ionov preprečuje povratno povezavo v nevtralne molekule.
Kvantitativno je proces disociacije označen z vrednostjo stopnje elektrolitske disociacije (α), kar je razmerje med količino snovi, razgrajene na ione, in celotno količino raztopljene snovi. Iz tega sledi, da za močne elektrolite α = 1 ali 100 % (v raztopini so prisotni ioni raztopine), za šibke elektrolite 0< α < 1 (в растворе присутствуют наряду с ионами растворенного вещества и его недиссоциированные молекулы), для неэлектролитов α = 0 (v raztopini ni ionov). Poleg narave topljenca in topila je količina α odvisno od koncentracije raztopine in temperature.
Če je topilo voda, močni elektroliti vključujejo:
1) vse soli;
2) naslednje kisline: HCl, HBr, HI, H 2 SO 4 , HNO 3 , HClO 4 ;
3) naslednje baze: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH) 2 , Sr(OH) 2 , Ba(OH) 2 .
Proces elektrolitske disociacije je reverzibilen, zato ga lahko označimo z vrednostjo ravnotežne konstante, ki jo v primeru šibkega elektrolita imenujemo disociacijska konstanta (K D) .
Večja kot je ta vrednost, lažje se elektrolit razgradi na ione, več njegovih ionov je v raztopini. Na primer: HF ═ H + + F־
Ta vrednost je konstantna pri dani temperaturi in je odvisna od narave elektrolita, topila.
Polibazične kisline in polikisle baze disociirajo po stopnjah. Na primer, molekule žveplove kisline najprej odstranijo en vodikov kation:
H 2 SO 4 ═ H + + HSO 4 ־.
Izločanje drugega iona po enačbi
HSO 4 ־ ═ H + + SO 4 ־2
gre veliko težje, saj mora premagati privlačnost s strani dvojno nabitega iona SO 4 ־2, ki vodikov ion seveda pritegne k sebi močneje kot enoelektrični ion HSO 4 ־ . Zato se druga stopnja disociacije pojavlja v veliko manjšem obsegu kot prva.
Baze, ki vsebujejo več kot eno hidroksilno skupino v molekuli, prav tako disociirajo po stopnjah. Na primer:
Ba(OH) 2 ═ BaOH + + OH -;
BaOH + \u003d Ba 2+ + OH -.
Srednje (normalne) soli vedno disociirajo na kovinske ione in kislinske ostanke:
CaCl 2 \u003d Ca 2+ + 2Cl -;
Na 2 SO 4 \u003d 2Na + + SO 4 2-.
Kisle soli, tako kot polibazične kisline, disociirajo po stopnjah. Na primer:
NaHCO 3 \u003d Na + + HCO 3 -;
HCO 3 - \u003d H + + CO 3 2-.
Vendar pa je stopnja disociacije v drugi stopnji zelo majhna, tako da raztopina kisle soli vsebuje le majhno število vodikovih ionov.
Bazične soli disociirajo na ione bazičnih in kislinskih ostankov. Na primer:
Fe(OH)Cl 2 = FeOH 2+ + 2Cl -.
Sekundarna disociacija ionov glavnih ostankov na kovinske in hidroksilne ione skoraj ne pride.
Pravila za sestavljanje enačb elektrolitske disociacije snovi
Proces uničenja ali razgradnje elektrolita na ione imenujemo elektrolitska disociacija. Sestavni deli razpadlih molekul ali kristalov so delci, ki imajo naboj. Imenujejo se ioni.
Ioni so negativni in pozitivni. Pozitivni ioni se imenujejo kationi, negativni pa anioni.
Raztopine snovi, katerih molekule ali kristali se lahko razgradijo na IONE (disociirajo), lahko prevajajo električni tok. Zato se imenujejo elektroliti. Pogosto se proces elektrolitske disociacije preprosto imenuje: disociacija.
Proces raztapljanja snovi se od disociacije razlikuje po tem, da se med raztapljanjem delci snovi enakomerno porazdelijo med molekule topila (vode) po celotnem volumnu raztopine, v procesu disociacije pa se delci snovi snov (kristali ali molekule) razpadejo na sestavne dele.
Zato ob dobri topnosti snov ne disociira vedno dobro.
Obstajajo snovi, katerih molekule ali kristali se zlahka razgradijo na ione. Imenujejo se močni elektroliti.
Močni elektroliti:
Disociacija močnih elektrolitov je ireverzibilna
Obstajajo snovi, katerih molekule ali kristali se ne razgradijo zlahka na ione. Imenujejo se šibki elektroliti.
Šibki elektroliti:
Disociacija šibkih elektrolitov se pojavi reverzibilno, tj. ioni, ki nastanejo med razpadom molekule, se ponovno združijo in tvorijo prvotno molekulo. Reverzibilnost reakcije je prikazana z večsmernimi puščicami: ↔ pri šibkih elektrolitih prevladuje obratna reakcija (asociacija) nad razpadom molekul v ione.
1. Disociacija močnih elektrolitov
Pri disociaciji kislin se njihove molekule vedno razgradijo na pozitivno nabite vodikove none H in negativno nabite ione kislinskih ostankov.
Razmislite o enačbi za disociacijo kisline v močnem elektrolitu. (video lekcija)
Pri disociaciji baz se njihove molekule vedno razgradijo na pozitivno nabite kovinske none in negativno nabite hidroksidne ione (OH -).
2. Razmislite o disociacijski enačbi baze - močnega elektrolita. (Video lekcija)
3. Pri disociaciji soli se njihove molekule vedno razgradijo na pozitivno nabite kovinske ione in negativno nabite kisle ostanke.
Razmislite o enačbi za disociacijo soli, močnega elektrolita. (video lekcija)
4. Sestavljanje enačbe disociacije soli, v kateri je kislinski ostanek sestavljen iz enega elementa (klorid (C1), sulfidi ( S ), razlikuje od tistih enačb, v katerih imajo molekule soli dva elementa v kislinskem ostanku. (video lekcija)
5. Disociacija šibkih elektrolitov(video lekcija)
disociacija polibazičnih kislin šibkih elektrolitov v ione poteka postopoma (stopenjsko). V tem primeru na vsaki stopnji disociacije nastane en vodikov ion H in negativno nabiti ioni kislinskih ostankov. Oglejmo si disociacijsko enačbo za kislinsko šibek elektrolit (H 2 CO 3)
6 Druga stopnja disociacije HCO 3 - ↔ H + + CO 3 -
Število stopenj disociacije kisline, šibkega elektrolita, je enako številu vodikovih atomov H v njeni molekuli.
Disociacija šibkih elektrolitov polikislinskih baz v ione poteka postopoma (stopenjsko). V tem primeru na vsaki stopnji disociacije nastane 1 hidroksidni ion (OH-) (video lekcija)
Takšne baze običajno vsebujejo več OH skupin. Oglejmo si disociacijsko enačbo za bazo - šibek elektrolit Mg (OH) 2
Prva faza disociacije
Mg (OH) 2 ↔ MgOH + + OH -
Število stopenj disociacije baze - šibkega elektrolita je enako številu OH skupin v njegovi molekuli. (video lekcija)
Enačbe disociacije soli šibkih elektrolitov v ione so zapisane v eni stopnji. V tem primeru nastanejo pozitivno nabiti kovinski IONI in negativno nabiti IONI kislinskega ostanka. Razmislite o enačbi za disociacijo soli - šibkega elektrolita Ca 3 (RO 4) 2
Ca 3 (RO 4) 2 ↔ 3Ca 2+ + 2RO 4 3- (video lekcija)
Odzivi na poskuse (video lekcija)
1. Reakcije ionske izmenjave z nastajanjem plina
Na 2 CO 3 + 2HCl \u003d CO 2 + H 2 O + 2NaCl
2. Reakcije ionske izmenjave, ki vodijo do tvorbe svetlo obarvanih soli
FeCl 3 + 3KNCS \u003d Fe (NCS) 3 + 3KCl
BaCl 2 + K 2 CrO 4 = BaCrO 4 ↓+ 2KCl
NiSO 4 + 2NaOH \u003d Ni (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4
CuSO 4 + 2NaOH \u003d Cu (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4
3. Reakcija nevtralizacije
NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O
4. Spremembe v disociaciji elektrolitov pri različnih temperaturah
Sposobnost molekul topila, da igrajo določeno vlogo pri elektrolitski disociaciji, je tudi makroskopska lastnost topila - njegova dielektrična konstanta (Shema elektrolitske disociacije).
Disociacija pri taljenju
Pod vplivom visokih temperatur začnejo ioni kristalne mreže nihati, kinetična energija se poveča in prišel bo trenutek (pri tališču snovi), ko bo presegla interakcijsko energijo ionov. Posledica tega je razpad snovi na ione.
Klasična teorija elektrolitske disociacije
Klasično teorijo elektrolitske disociacije sta leta 1887 ustvarila S. Arrhenius in W. Ostwald. Arrhenius se je držal fizikalne teorije raztopin, ni upošteval interakcije elektrolita z vodo in verjel, da so v raztopinah prisotni prosti ioni. Ruska kemika I. A. Kablukov in V. A. Kistjakovski sta uporabila kemijsko teorijo raztopin D. I. Mendelejeva za razlago elektrolitske disociacije in dokazala, da ko se elektrolit raztopi, kemično sodeluje z vodo, zaradi česar elektrolit disociira na ione.
Klasična teorija elektrolitske disociacije temelji na predpostavki nepopolne disociacije topljenca, ki jo označuje stopnja disociacije α, to je delež razpadlih molekul elektrolita. Dinamično ravnovesje med nedisociiranimi molekulami in ioni opisuje zakon delovanja mase. Na primer, elektrolitska disociacija binarnega elektrolita KA je izražena z enačbo, kot je:
Konstanta disociacije je določena z aktivnostmi kationov, anionov in nedisociiranih molekul, kot sledi:
Vrednost je odvisna od narave topljenca in topila ter od temperature in jo je mogoče določiti z več eksperimentalnimi metodami. Stopnja disociacije ( α ) se lahko izračuna pri kateri koli koncentraciji elektrolita z uporabo razmerja:
,kjer je povprečni koeficient aktivnosti elektrolita.
Šibki elektroliti
Šibki elektroliti- kemične spojine, katerih molekule so tudi v zelo razredčenih raztopinah rahlo disociirane na ione, ki so v dinamičnem ravnovesju z nedisociiranimi molekulami. Šibki elektroliti vključujejo večino organskih kislin in številne organske baze v vodnih in nevodnih raztopinah.
Šibki elektroliti so:
- skoraj vse organske kisline in voda;
- nekatere anorganske kisline: HF, HClO, HClO 2, HNO 2, HCN, H 2 S, HBrO, H 3 PO 4, H 2 CO 3, H 2 SiO 3, H 2 SO 3 in druge;
- nekateri težko topni kovinski hidroksidi: Fe (OH) 3, Zn (OH) 2 itd.
Močni elektroliti
Močni elektroliti- kemične spojine, katerih molekule so v razredčenih raztopinah skoraj popolnoma disociirane na ione. Stopnja disociacije takih elektrolitov je blizu 1. Močni elektroliti vključujejo številne anorganske soli, nekatere anorganske kisline in baze v vodnih raztopinah, pa tudi v topilih z visoko disociacijsko sposobnostjo (alkoholi, amidi itd.).
Klasična teorija elektrolitske disociacije je uporabna samo za razredčene raztopine šibkih elektrolitov. Močni elektroliti v razredčenih raztopinah so skoraj popolnoma disociirani, zato je koncept ravnotežja med ioni in nedisociiranimi molekulami nesmiseln. Po zamislih, predstavljenih v 20-30-ih letih 20. 20. stoletje V. K. Semenchenko (ZSSR), N. Bjerrum (Danska), R. M. Fuoss (ZDA) in drugi, v raztopinah močnih elektrolitov pri srednjih in visokih koncentracijah nastajajo ionski pari in kompleksnejši agregati. Sodobni spektroskopski podatki kažejo, da je ionski par sestavljen iz dveh ionov nasprotnega predznaka, ki sta v stiku ("kontaktni ionski par") ali ločena z eno ali več molekulami topila ("ločen ionski par"). Ionski pari so električno nevtralni in ne sodelujejo pri prenosu elektrike. V razmeroma razredčenih raztopinah močnih elektrolitov lahko ravnovesje med posameznimi solvatiranimi ioni in ionskimi pari, podobno kot v klasični teoriji elektrolitske disociacije, približno označimo z disociacijsko konstanto (ali recipročno vrednostjo asociacijske konstante). To omogoča uporabo zgornje enačbe za izračun ustrezne stopnje disociacije iz eksperimentalnih podatkov.
V najpreprostejših primerih (veliki monoatomski enojno nabiti ioni) je mogoče teoretično izračunati približne vrednosti disociacijske konstante v razredčenih raztopinah močnih elektrolitov na podlagi koncepta čisto elektrostatične interakcije med ioni v neprekinjenem mediju - topilu.
Primeri močnih elektrolitov: nekatere kisline (HClO 4, HMnO 4, H 2 SO 4, HCl, HBr; HI), hidroksidi alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin (NaOH, KOH, Ba (OH) 2); večina soli.
Poglej tudi
Povezave
Fundacija Wikimedia. 2010.
Oglejte si, kaj je "elektrolitska disociacija" v drugih slovarjih:
elektrolitska disociacija- Disociacija str str. snovi v raztopini ali talini elektrolitov. Teme metalurgija na splošno EN elektrolitska disociacija … Priročnik tehničnega prevajalca
ELEKTROLITSKA DISOCIACIJA-cm … Velika politehnična enciklopedija
Popolni ali delni razpad molekul topljenca v ione kot posledica interakcije s topilom. Določa ionsko prevodnost raztopin elektrolitov ... Veliki enciklopedični slovar
elektrolitska disociacija- - popolna ali delna razgradnja topljenca na ione. Splošna kemija: učbenik / A. V. Zholnin ... Kemični izrazi
Elektrolitska disociacija- - popolna ali delna razgradnja molekul topljenca kot posledica interakcije s topilom; določa ionsko prevodnost raztopin elektrolitov. [Terminološki slovar za beton in armirani beton. Zvezno državno enotno podjetje "Raziskovalni center ... ... Enciklopedija izrazov, definicij in razlag gradbenih materialov
Elektrolitska disociacija- ELEKTROLITSKA DISOCIACIJA, popolna ali delna razgradnja topljenca na ione kot posledica interakcije s topilom. Določa električno prevodnost elektrolitov. … Ilustrirani enciklopedični slovar
Ali ionizacija (lit. Svante Arrhenius, Ueber die Dissociation der in Wasser gelösten Stoffe, Zeitschr. für physikalische Chemie, 1887; Sv. Arrhenius, La dissociation électrolytique des solutions. Rapport au Congrès internat. à Paris 1900; Max ... Enciklopedični slovar F.A. Brockhaus in I.A. Efron
Popolna ali delna razgradnja molekul topljenca v ione kot posledica interakcije s topilom. Določa ionsko prevodnost raztopin elektrolitov. * * * ELEKTROLITNA DISOCIACIJA ELEKTROLITNA DISOCIACIJA, popolna… … enciklopedični slovar
elektrolitska disociacija- elektrolitinė disociacija statusas T sritis chemija apibrėžtis Ištirpintos medžiagos virtimas jonais jai sąveikaujant su tirpiklio molekulėmis. atitikmenys: angl. elektrolitska disociacija eng. elektrolitska disociacija... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas
elektrolitska disociacija- elektrolitinė disociacija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. elektrolitska disociacija vok. elektrolitična disoziacija, f rus. elektrolitska disociacija, f pranc. disociation electrolytique, f … Fizikos terminų žodynas
knjige
- Komplet miz. kemija. Razred 8-9 (20 tabel), . Izobraževalni album 20 listov. Valenca. Struktura atoma, izotopi. Elektronske konfiguracije atomov. Tvorba kovalentnih in ionskih kemijskih vezi. Vrste kristalnih mrež...