Теория электролитической диссоциации. Что такое диссоциация в химии?

Чем активнее электролит, образующий ионы, тем он сильнее и тем выше постоянная. Более слабые имеют меньшую размерность константы. Значения констант диссоциации для различных элементов, составляющих матрицу Менделеева, приведены в справочниках. Эти значения действительны только для водных растворов. Химические элементы ведут себя по-разному в неводных растворах.

Электролитическая диссоциация

Водные растворы некоторых веществ являются проводниками электричества. Эти вещества называются электролитами. Кислоты, основания и соли, расплавы некоторых веществ являются электролитами.

Процесс разложения электролитов на ионы в водных растворах и расплавах под действием электрического тока называется электролитическим разложением.

Растворы некоторых веществ в воде не проводят электрический ток. Такие вещества называются неэлектролитами. Они включают многие органические соединения, такие как сахара и спирты.

Теория электролитической диссоциации

Теория электролитического разложения была сформулирована шведским ученым С. Аррениусом (1887). Основными положениями теории С. Аррениуса являются:

— Электролиты растворяются (разделяются) на положительно и отрицательно заряженные ионы при растворении в воде,

— положительные ионы движутся к катоду (катионы), а отрицательные ионы движутся к аноду (анионы) под действием электрического тока,

— Разложение — это обратимый процесс.

Механизм электролитического разложения основан на ионно-дипольном взаимодействии между ионами воды и диполями (Рисунок 1).

Электролитическая диссоциация раствора хлорида натрия

Рисунок 1. Электролитическое разложение раствора хлорида натрия.

Легче всего разделить вещества с ионными связями. Молекулы с полярной ковалентной связью (тип взаимодействия — диполь-дипольное) расщепляются аналогичным образом.

Диссоциация кислот, оснований, солей

Ионы водорода (H + ), а точнее гидроксильные ионы (H3O + ), которые отвечают за свойства кислот (кислый вкус, эффект маркера, взаимодействие с основаниями и т.д.).

При разложении оснований всегда образуются гидроксид-ионы водорода (OH — ), которые отвечают за свойства оснований (изменение цвета на маркерах, взаимодействие с кислотами и т.д.).

Соли — это электролиты, при разложении которых образуются катионы металлов (или катион аммония NH4+ ) и кислотные остаточные анионы.

Кислоты и полибазисные основания разделяются постепенно.

HSO4— ↔ H + + SO42- (шаг II)

Ca(OH)2↔ CaOH + + OH — (шаг I)

CaOH + ↔ Ca 2+ + OH —

Что такое электролитическая диссоциация

Как известно, электрический ток — это направленное движение свободных электронов или ионов, то есть заряженных частиц. В растворах электролитов, в которых возникает ток, за ток отвечают свободные ионы.

  Органические вещества. Какие вещества относятся к органическим?

В 1882 году шведский химик С. Аррениус, исследуя свойства растворов электролитов, заметил, что они содержат больше частиц, чем присутствует в сухой массе. Например, раствор хлорида натрия содержит 2 молекулы частиц

Растворы электролитов приобретают способность проводить электричество в результате разложения. Сванте Аррениус не смог объяснить, почему различные вещества значительно отличаются по электропроводности, а Д. И. Менделеев смог. Он подробно описал процесс расщепления электролитов на ионы, который объясняется взаимодействием с молекулами воды (или других растворителей).

Схема электролитического разложения.

Уравнение разложения иллюстрируется на примере хлорида натрия: NaCl ⇄ Na + Cl — .

Иногда можно встретить выражение «теория электрических измерений», но так говорить нельзя. В этом случае можно предположить, что расщепление молекул на ионы происходит под действием электрического тока. В конце концов, процесс разложения не зависит от того, протекает ли в данный момент ток через раствор или нет. Все, что требуется, это контакт между электролитом и водой (растворителем).

Бесплатный урок для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Зарегистрируйтесь и примите участие в розыгрыше 8 уроков

Все вещества с ионными связями могут разлагаться при контакте с водой или другими растворителями. Они также могут растворяться в ионах, поскольку ковалентные полярные связи под действием воды превращаются в ионы и затем растворяются.

Механизм диссоциации электролита можно легко изучить на примере хлорида натрия NaCl. Его кристаллическая решетка состоит из катионов натрия Na+ и анионов хлора Cl-, которые удерживаются вместе ионными связями. При растворении в воде каждый кристалл хлорида натрия окружен молекулами хлорида натрия.

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Механизм электролитической диссоциации

Обратите внимание, что молекулы воды являются диполями. На одном конце они несут атомы водорода с частичным положительным зарядом, а на другом конце — атомы кислорода с частичным отрицательным зарядом. Так, атомы кислорода притягиваются к катионам натрия, а атомы водорода — к анионам хлора. Это электростатическое притяжение ослабляет ионную связь между натрием и хлором и в конечном итоге разрушает ее. Вещество распадается на ионы.

После расщепления хлорида натрия образовавшиеся ионы Na+ и Cl- окружают молекулы воды и образуют водную оболочку. Ионы с такой оболочкой называются гидратированными ионами.

  Типы химических реакций. Что такое химическая реакция?

Если вместо воды используется другой растворитель — например, этанол, — молекулы образуют оболочку растворителя. В этом случае ионы называются растворенными ионами.

Диссоциация хлорида натрия

Процесс электролитического разложения показан на рисунке:

Хотя электролитическое разложение происходит независимо от действия электрического тока, между этими явлениями существует взаимосвязь. Чем больше способность вещества расщепляться на ионы при взаимодействии с растворителем, тем лучше оно притягивает электрический ток. По этому критерию известный физик-химик М. Фарадей различал электролиты и неэлектролиты.

Электролиты — это вещества, которые после расщепления на ионы в растворах и расплавах пропускают через себя электрический ток. Их молекулы обычно имеют ионные или полярные ковалентные связи.

Сущность процесса электролитической диссоциации

Электролиты и неэлектролиты

Неэлектролиты — это вещества, которые не разделяются на ионы в растворах и расплавах и поэтому не являются проводящими в растворенном виде. Они характеризуются ковалентно неполярными или слабополярными ковалентными связями.

Молекулы сильных электролитов необратимо распадаются на ионы, поэтому в уравнениях следует ставить знак =. Реакции со слабыми электролитами обратимы, отсюда и символ ⇄.

Занимайтесь по 15 минут в день. Изучайте английскую грамматику и лексику. Сделайте язык частью своей жизни.

Различие между электролитами и неэлектролитами

Степень диссоциации

Вещества с ионной кристаллической решеткой разделяются более активно. Они уже состоят из мельчайших элементов, которые содержат положительно и отрицательно заряженные элементы. Молекула воды представляет собой диполь — два противоположно заряженных полюса. Частицы вещества притягиваются к ним, когда они растворяются. В то же время связи в кристаллической решетке ослабевают. Кристалл разрушается, и раствор насыщается элементами. Схематично процесс электролитического разложения можно представить следующим образом:

Разложение электролитов, состоящих из ковалентно связанных молекул, происходит аналогичным образом. Диполи воды воздействуют на молекулы вещества. Ковалентная связь преобразуется в ионную. Механизм разложения следующий:

В естественных условиях частицы в растворе движутся хаотично. В процессе некоторые из них сталкиваются и объединяются. Этот процесс называется ассоциацией. Если эти реакции выражены в виде формулы или уравнения электролитического разложения, то определяется знак обратимости. Это означает, что реакции в противоположных направлениях происходят одновременно. Гидроксиды, обладающие этим свойством, называются амфотерными веществами.

  Химические свойства кислот. С чем реагируют кислоты?

Некоторые слабые электролиты разделяются обратимо и постепенно. К ним относятся углекислота, сероводород и гидроксид магния. Гидратированные и негидратированные частицы имеют разные свойства. Например, катион или анион меди становится синим, когда он гидратирован. Когда он не увлажнен, он становится белым.

  • слабые — ;
  • средние — ;
  • сильные — .

Таблица степеней диссоциации

В гидратированном элементе число молекул воды может быть как постоянным, так и переменным.

В водном растворе вещества ионы и молекулы присутствуют одновременно. Их количество варьируется. Чтобы понять, сколько частиц находится в растворе в любой момент времени, химия разработала специальный показатель — степень диссоциации. Обычно он обозначается буквой «альфа» (a). Определение этого показателя следующее: a. — это отношение количества ионов к общему количеству частиц, растворенных в жидкости. Соотношение выражается в процентах (%) или долях.

Бесплатные занятия по английскому с носителем

Обратимость реакции

Если a = 100% или 1, это означает, что электролит полностью растворен в ионах. Если a = 0, реакция не происходит. Степень диссоциации варьируется от жидкости к жидкости. Он определяется исходными свойствами электролита. Интенсивность разложения также зависит от того, сколько электролита и воды присутствует в растворе. Чем выше концентрация соединения, тем ниже степень, и наоборот.

Молекулы воды

  1. Молекулы воды ориентируются вокруг частиц противоположно заряженными концами.
  2. Диполи взаимодействуют с ионами, расположенными в поверхностных слоях кристаллической решётки.
  3. Кристалл электролита диссоциирует с образованием гидратированных элементов.

В зависимости от способности разделяться на ионы, жидкости с электролитическим компонентом делятся на сильные и слабые. Самыми сильными являются те, кто реагирует полностью. Их степень диссоциации равна единице или 100%. Список самых сильных электролитов:

Теории электролитической диссоциации

  1. Диполи воды притягиваются к полюсам электролита.
  2. Молекулы жидкого и твёрдого компонентов раствора вступают во взаимодействие.
  3. Ковалентная полярная связь преобразуется в ионную — происходит ионизация.
  4. Молекулы электролита распадаются на гидратированные ионы.

Степень диссоциации слабых электролитов почти всегда минимальна или стремится к нулю. Такие вещества практически не распадаются на элементарные частицы. Категории соединений, классифицируемых как слабые электролиты:

Определение степени

Ионы и молекулы

Типы электролитов

Типы электролитов

  • щёлочи;
  • сильные кислоты (серная, соляная);
  • растворимые соли (хлориды, ацетат калия).
  • вода;
  • некоторые соли;
  • водный раствор аммиака;
  • слабые кислоты.
Оцените статью
Дорога Знаний
Добавить комментарий