Диссоциация оснований, кислот, солей
Урок 35. Химия 8 класс
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Диссоциация оснований, кислот, солей»
При составлении уравнений электролитической диссоциации следует поступать следующим образом: в левой части уравнения записать формулу электролита, затем поставить знак равенства или обратимости в зависимости от силы электролита. В правой части записать формулы образующихся положительно и отрицательно заряженных ионов, указав значения и знаки их зарядов. Перед формулами ионов поставить коэффициенты, затем проверить сумму положительных и отрицательных ионов, она должна быть равна нулю.
Кислоты – это электролиты, при диссоциации которых образуются катионы водорода и анионы кислотного остатка.
Сильные кислоты диссоциируют полностью по одной ступени:
При диссоциации сильных кислот ставится знак равенства, а при диссоциации слабых кислот вместо знака равенства ставится знак обратимости.
Многоосновные слабые кислоты диссоциируют ступенчато. На каждой стадии отщепляется ион водорода. Например, диссоциация фосфорной кислоты идет в 3 ступени:
Следует учитывать, что диссоциация, в данном случае, по второй ступени протекает намного слабее, чем по первой, а диссоциация по третьей ступени при обычных условиях почти не происходит.
Как видно, все кислоты при диссоциации образуют катионы водорода, поэтому они имеют кислый вкус и изменяют окраску индикаторов: лакмус и метилоранж становятся красными.
Основания – это электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металла и в качестве анионов гидроксид-ионы.
Сильные электролиты – щёлочи – диссоциируют полностью по первой ступени.
Многоосновные слабые основания диссоциируют ступенчато и вместо знака равенства ставится знак обратимости. Например, гидроксид меди (II) диссоциирует по двум ступеням:
Т.к. при диссоциации оснований образуются гидроксид-ионы, то они будут иметь схожие свойства, такие как мыльность на ощупь, изменение окраски индикаторов: лакмус становится синим, метилоранж – жёлтым, фенолфталеин – малиновым.
Соли – это электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металлов (или аммония) и анионы кислотного остатка.
Соли диссоциируют по одной ступени, в отличие от кислот и оснований.
Свойства солей определяются как катионами металла, так и анионами кислотного остатка. Например, соли аммония имеют общие свойства, обусловленные наличием иона аммония (NH4 + ), так и различные, обусловленные анионами кислотного остатка. Общие свойства сульфатов – солей серной кислоты – обусловлены наличием сульфат-ионов, а специфические свойства обусловлены различными катионами.
Кислые соли, в отличие от средних, диссоциируют ступенчато: первая ступень сопровождается диссоциацией катиона металла и аниона кислотного остатка, содержащего ион водорода, вторая ступень – это отщепление иона водорода и кислотного остатка.
Диссоциация оснований
Основаниями называются электролиты, диссоциирующие в растворе, которые в качестве анионов образуют только гидроксид-ионы. Например,
Многокислотные основания диссоциируют ступенчато
Ступенчатая диссоциация оснований объясняет образование основных солей.
Существуют электролиты, которые диссоциируют одновременно как основные и как кислотные. Они называются амфотерными.Диссоциируют амфотерные электролиты слабо.
Амфотерность объясняется малым различием прочности связей R–H и О–Н.
В кислой среде амфотерный гидроксид ведет себя, как основание:
В щелочной среде амфотерный гидроксид ведет себя, как кислота:
Диссоциация солей
натрия гидросульфит гидросульфит – ион
Основные соли – это электролиты, которые диссоциируют на кислотный остаток и катион металла, содержащий в своем составе гидроксо- группу. Например,
гидроксомеди хлорид гидроксомеди – катион
Двойные соли – это электролиты, которые при диссоциации образуют два типа катионов металла и кислотный остаток. Например,
Комплексные соли – это электролиты, при диссоциации которых образуются два типа ионов: простой и комплексный. Например,
Степень диссоциации
Количественной характеристикой электролитической диссоциации является степень диссоциации α, равная отношению числа молекул, распавшихся на ионы (n), к общему числу растворенных молекул (N):
Степень диссоциации выражается в долях единицы или процентах. По степени диссоциации все электролиты делятся на сильные (α > 30%), слабые (α
Степень диссоциации зависит:
· от концентрации (разбавления раствора)
зеленый р-р голубой р-р
При разбавлении равновесие сместилось вправо, т.к. при разбавлении увеличилось число катионов.Таким образом, чем больше концентрация, тем меньше степень диссоциации, а чем меньше концентрация, тем больше степень диссоциации.
· от природы электролита: цинк реагирует с равными объемами кислот одинаковой молярной концентрации идет с разными скоростями:
Реакция с хлороводородной кислотой протекает бурно и быстрее, чем с уксусной кислотой, так как она образует меньшее число ионов.
· от добавления к раствору первого электролита электролита II с одноименным ионом степень диссоциации электролита уменьшается.
Рассмотрим опыт:В пробирку нальем 1 мл раствора воды и добавим по 2 капли растворов NH4OH и фенолфталеина. Раствор окрасится в малиновый цвет. Затем добавим электролит с одноименным ионом – NH4Cl (твердый), при этом раствор обесцвечивается:
· от температуры: при ее повышении степень диссоциации увеличивается для слабых электролитов (эндотермическая реакция).
· от числа атомов кислорода в молекуле кислот одного и того же элемента. Чем больше атомов кислорода в молекуле кислот, тем больше степень ее диссоциации.
Например, HСlO (хлорноватистая кислота) – практически не распадается на ионы, она слабее угольной (a
Диссоциация кислот, оснований, амфотерных гидроксидов и солей в водных растворах
Число ступеней диссоциации зависит от основности слабой кислоты Нх(Ас), где х — основность кислоты.
Пример: Составим уравнения электролитической диссоциации слабой двухосновной угольной кислоты Н2СО3.
Первая ступень диссоциации (отщепление одного иона водорода Н + ):
Константа диссоциации по первой ступени:
Вторая ступень диссоциации (отщепление иона водорода Н + от сложного иона НСО3 — ):
Растворы кислот имеют некоторые общие свойства, которые, согласно теории электролитической диссоциации, объясняются присутствием в их растворах гидратированных ионов водорода Н + (Н3О + ).
Составим уравнение электролитической диссоциации однокислотного основания гидроксида калия КОН:
Сильное двухкислотное основание Ca(OH)2 диссоциирует так:
Слабые многокислотные основания диссоциируют ступенчато. Число ступеней диссоциации определяется кислотностью слабого основания Ме(ОН)у, где у — кислотность основания.
Составим уравнения электролитической диссоциации слабого двухкислотного основания — гидроксида железа (II) Fe(OH)2.
Первая ступень диссоциации (отщепляется один гидроксид-ион ОН — ):
Вторая ступень диссоциации (отщепляется гидроксид-ион ОН — от сложного катиона FeOH + ):
Каждая ступень диссоциации слабых многоосновных кислот и слабых многокислотных оснований характеризуется определенной константой диссоциации: K1, K2, K3, причем K1 > K2 > K3. Это объясняется тем, что энергия, которая необходима для отрыва иона Н + или ОН — от нейтральной молекулы кислоты или основания, минимальна. При диссоциации по следующей ступени энергия увеличивается, потому что отрыв ионов происходит от противоположно заряженных частиц.
Амфотерные гидроксиды могут реагировать и с кислотами, и с основаниями. Теория электролитической диссоциации объясняет двойственные свойства амфотерных гидроксидов.
К амфотерным гидроксидам относятся Ве(ОН)2, Zn(OH)2, Sn(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3 и другие. Амфотерным электролитом является также вода Н2O.
Составим уравнение электролитической диссоциации гидроксида цинка Zn(OH)2 без учета ее ступенчатого характера:
Нормальные соли — сильные электролиты, образующие при диссоциации катионы металла и анионы кислотного остатка.
Составим уравнения электролитической диссоциации нормальных солей: а) карбоната калия K2CO3, б) сульфата алюминия Al2(SO4)3:
Кислые соли — сильные электролиты, диссоциирующие на катион металла и сложный анион, в состав которого входят атомы водорода и кислотный остаток.
Составим уравнения электролитической диссоциации кислой соли гидрокарбоната натрия NaHCО3.
Сложный анион НСО3 — (гидрокарбонат-ион) частично диссоциирует по уравнению:
Составим уравнение электролитической диссоциации основной соли Fe(OH)2Cl — дигидроксохлорида железа (III):
Сложный катион частично диссоциирует по уравнениям:
Урок №8. Диссоциация кислот, оснований и солей
Диссоциация кислот, оснований и солей в водных растворах
С помощью теории электролитической диссоциации дают определения и описывают свойства кислот, оснований и солей.
Диссоциация кислот
Кислотами называются электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только катионы водорода (H + )
Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато:
НРО 2- 4 ↔ Н + + PО З- 4 (третья ступень) – ортофосфат ион
Диссоциация оснований
Примеры уравнений диссоциации щелочей:
Многокислотные основания диссоциируют ступенчато:
Диссоциация амфотерных оснований (амфолитов)
Диссоциацию амфотерного гидроксида цинка Zn(ОН) 2 можно выразить уравнением:
Диссоциация солей
Солями называются электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металлов, а также катион аммония (NH + 4 ) и анионы кислотных остатков.
Диссоциация средних солей
Na 3 PO 4 →3Na + + PO 3- 4
Кислые и основные соли диссоциируют ступенчато.
Диссоциация кислых солей
У кислых солей вначале отщепляются ионы металлов, а затем катионы водорода.
Диссоциация основных солей
У основных солей вначале отщепляются кислотные остатки, а затем гидроксид-ионы.
ЗАДАНИЕ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ
Свойства оснований, амфотерных гидроксидов, кислот и солей. Ионный обмен и диссоциация
Теория к заданию 31 из ЕГЭ по химии
Химические свойства оснований и амфотерных гидроксидов
Основания — это сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп ($–OH$).
Свойства щелочей — гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов
1. Водные растворы щелочей мылкие на ощупь, изменяют окраску индикаторов: лакмуса — в синий цвет, фенолфталеина — в малиновый.
2. Водные растворы диссоциируют:
3. Взаимодействуют с кислотами, вступая в реакцию обмена:
$NaOH+HCl=NaCl+H_2O$ — реакция нейтрализации.
Многокислотные основания могут давать средние и основные соли:
4. Взаимодействуют с кислотными оксидами, образуя средние и кислые соли в зависимости от основности кислоты, соответствующей этому оксиду:
5. Взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами:
6. Взаимодействуют с растворимыми в воде солями, если образуется осадок или газ:
Нерастворимые основания ($Cr(OH)_3, Mn(OH)_2$ и др.) взаимодействуют с кислотами и разлагаются при нагревании:
Амфотерные оксиды и гидроксиды.
| $H_2ЭO_2$ Кислотная форма | —-$ЭO$—- $BeO, ZnO, GeO, SnO, PbO, …$ | $Э(OH)_2$ Основная форма |
| $H_3ЭO_3$ Кислотная ортоформа $НЭO_2$ Кислотная метаформа | —-$Э_2O_3$—- $Al_2O_3, Ga_2O_3, In_2O_3, Tl_2O_3,$ $Cr_2O_3, Fe_2O_3, Sb_2O_3, …$ | $Э(OH)_3,$ чаще $Э_2O_3·nH_2O,ЭO(OH)$ Основная форма |
| $H_4ЭO_4$ Кислотная ортоформа $Н_2ЭO_3$ Кислотная метаформа | —-$ЭO_2$—- $GeO_2,SnO_2, PbO_2, VO_2, TiO_2, …$ | $Э(OH)_4,$ чаще $ЭO·nH_2O,ЭO(OH)_2$ Основная форма |
Химические свойства амфотерных соединений
1. Взаимодействуя с сильными кислотами, они обнаруживают основные свойства:
2. Взаимодействуя со щелочами — сильными основаниями, они обнаруживают кислотные свойства:
$Zn(OH)_2+2NaOH=Na_2[Zn(OH)_4]$ — комплексная соль;
$Al(OH)_3+NaOH=Na[Al(OH)_4]$ — комплексная соль.
Комплексными называют соединения, в которых хотя бы одна ковалентная связь образовалась по донорно-акцепторному механизму.
Химические свойства кислот
Кислотами называются сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов водорода, способных замещаться на атомы металла, и кислотных остатков.
Классификация кислот.
Разделение кислот на группы по различным признакам представлено в таблице.
| Признаки классификации | Группы кислот | Примеры |
| Наличие кислорода в кислотном остатке | а) кислородные б) бескислородные | $H_3PO_4, HNO_3$ $H_2S, HCl, HBr$ |
| Основность | а) одноосновные б) двухосновные в) трехосновные | $HCl, HNO_3$ $H_2S, H_2SO_4$ $H_3PO_4$ |
| Растворимость в воде | а) растворимые б) нерастворимые | $H_2SO_4, H_2S, HNO_3$ $H_2SiO_3$ |
| Летучесть | а) летучие б) нелетучие | $H_2S, HCl, HNO_3$ $H_2SO_4, H_2SiO_3, H_3PO_4$ |
| Степень электролитической диссоциации | а) сильные б) слабые | $H_2SO_4, HCl, HNO_3$ $H_2S, H_2SO_3, H_2CO_3$ |
| Стабильность | а) стабильные б) нестабильные | $H_2SO_4, H_3PO_4, HCl$ $H_2SO_3, H_2CO_3, H_2SiO_3$ |
Свойства кислот
Кислый вкус, воздействие на индикаторы, электрическая проводимость, взаимодействие с металлами, основными и амфотерными оксидами, основаниями и солями, образование сложных эфиров со спиртами — эти свойства являются общими для неорганических и органических кислот.
1. В воде кислоты диссоциируют на катионы водорода и анионы кислотных остатков, например:
Растворы кислот изменяют цвет индикаторов: лакмуса — в красный, метилового оранжевого — в розовый, цвет фенолфталеина не изменяют.
2. Растворы кислот реагируют с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений левее водорода, при соблюдении ряда условий, важнейшим из которых является образование в результате реакции растворимой соли:
3. Неорганические и органические кислоты взаимодействуют с основными и амфотерными оксидами при условии, что образуется растворимая соль:
4. И те, и другие кислоты вступают в реакцию с основаниями. Многоосновные кислоты могут образовывать как средние, так и кислые соли (это реакции нейтрализации):
5. Реакция между кислотами и солями идет только в том случае, если образуется осадок или газ:
Продукты взаимодействия простых веществ с азотной и серной кислотами.
| $<\text"Простые вещества">/<\text"Кислоты">$ | $Mg$ | $Al$ | $Zn$ | $Fe$ |
| $HNO_3$ разбавленная | $Mg(NO_3)_2$ $NH_4NO_3$ $N_2$ | $Al(NO_3)_3$ $NH_4NO_3$ $N_2$ | $Zn(NO_3)_2$ $NH_4NO_3$ $N_2$ | $Fe(NO_3)_3$ $NH_4NO_3$ $N_2$ |
| $HNO_3$ концентрированная | $Mg(NO_3)_2$ $N_2O$ | пассивирует | $Zn(NO_3)_2$ $N_2O$ | пассивирует |
| $H_2SO_4$ разбавленная | $MgSO_4$ $H_2$ | $Al_2(SO_4)_3$ $H_2$ | $ZnSO_4$ $H_2$ | $FeSO_4$ $H_2$ |
| $H_2SO_4$ концентрированная горячая | $MgSO_4$ $H_2S$ | $Al_2(SO_4)_3$ $H_2S$ | $ZnSO_4$ $H_2S$ $S$ | $Fe_2(SO_4)_3$ $SO_2$ $S$ |
| $<\text"Простые вещества">/<\text"Кислоты">$ | $Cr$ | $Cu$ | $P$ | $S$ |
| $Fe(NO_3)_3$ $NH_4NO_3$ $N_2$ | $Cr(NO_3)_3$ $NO$ | $Cu(NO_3)_2$ $NO$ | $H_3PO_4$ $NO$ | $H_2SO_4$ $NO$ |
| пассивирует | пассивирует | $Cu(NO_3)_2$ $N_2O$ | $H_3PO_4$ $N_2O$ | $H_2SO_4$ $N_2O$ |
| $FeSO_4$ $H_2$ | $CrSO_4$ $H_2$ | — | — | — |
| $Fe_2(SO_4)_3$ $SO_2$ $S$ | $Fe_2(SO_4)_3$ $SO_2$ | $CuSO_4$ $SO_2$ | $H_3PO_4$ $SO_2$ | $SO_2$ $H_2O$ |
Химические свойства солей: средних, кислых, основных, комплексных
Соли — это класс химических соединений, состоящих из ионов металла и ионов кислотного остатка.
Номенклатура солей
| Название кислоты | Формула | Название солей | Формула (пример) |
| Азотистая | $HNO_2$ | Нитриты | $KNO_2$ |
| Азотная | $HNO_3$ | Нитраты | $Al(NO_3)_3$ |
| Хлороводородная (соляная) | $ HCl$ | Хлориды | $FeCl_3$ |
| Сернистая | $ H_2SO_3$ | Сульфиты | $K_2SO_3$ |
| Серная | $H_2SO_4$ | Сульфаты | $Na_2SO_4$ |
| Сероводородная | $H_2S$ | Сульфиды | $FeS$ |
| Фосфорная | $H_3PO_4$ | Фосфаты | $Ca_3(PO_4)_2$ |
| Угольная | $H_2CO_3$ | Карбонаты | $CaCO_3$ |
| Кремниевая | $H_2SiO_3$ | Силикаты | $Na_2SiO_3$ |
Растворимость солей
По растворимости в воде соли делятся на растворимые ($Р$), нерастворимые ($Н$) и малорастворимые ($М$). Для определения растворимости солей пользуются таблицей растворимости кислот, оснований и солей в воде. Если таблицы под рукой нет, то можно воспользоваться правилами. Их легко запомнить.
Классификация солей
Из всех химических соединений соли являются наиболее многочисленным классом веществ. Это твердые вещества, они отличаются друг от друга по цвету и растворимости в воде.
В начале XIX в. шведский химик И. Берцелиус сформулировал определение солей как продуктов реакций кислот с основаниями или соединений, полученных заменой атомов водорода в кислоте металлом. По этому признаку различают соли средние, кислые и основные.
Средние, или нормальные, соли — это продукты полного замещения атомов водорода в кислоте на металл.
Именно с этими солями вы уже знакомы и знаете их номенклатуру. Например:
$Na_2CO_3$ — карбонат натрия,
$CuSO_4$ — сульфат меди (II) и т. д.
Диссоциируют такие соли на катионы металла и анионы кислотного остатка:
Кислые соли — это продукты неполного замещения атомов водорода в кислоте на металл.
Названия этих солей складываются из названий средних солей с прибавлением приставки гидро-, например:
$Mg(HSO_4)_2$ — гидросульфат магния.
Диссоциируют кислые соли следующим образом:
Основные соли — это продукты неполного замещения гидроксогрупп в основании на кислотный остаток.
Последние диссоциируют так:
Свойства солей
Типичные реакции солей.
Первые две реакции обмена были подробно рассмотрены ранее.
Третья реакция также является реакцией обмена. Она протекает между растворами солей и сопровождается образованием осадка, например:
Четвертая реакция солей связана с положением металла в электрохимическом ряду напряжений металлов.
Второе правило ряда напряжений: каждый металл вытесняет из растворов солей все другие металлы, расположенные правее его в ряду напряжений. Это правило соблюдается при выполнении следующих условий:
а) обе соли (и реагирующая, и образующаяся в результате реакции) должны быть растворимыми;
Комплексные соединения
При взаимодействии со щелочами амфотерных оксидов и гидроксидов в растворе образуются комплексные соли, состав которых может быть отражен формулой
Комплексными называют соединения, в которых хотя бы одна ковалентная связь образовывалась по донорно-акцепторному механизму.
В переводе с латинского complexus означает «сочетание». Действительно, очень многие комплексные соединения получают из двух или трех веществ, например:
Комплексные, или, как их еще называют, координационные соединения, построены так: в центре находится атом или ион (он называется комплексообразователем), а вокруг него — атомы, молекулы или ионы, образовавшие с ним ковалентные связи по донорно-акцепторному механизму (называются лигандами). Это могут быть анионы кислот, молекулы небольшого размера ($H_2O, NH_3, CO$), имеющие атомы с неподеленными электронными парами.
Например, строение тетрагидроксоалюмината натрия:
и уравнение его диссоциации:
Комплексные соединения играют большую роль в жизнедеятельности живых организмов. Почти все ферменты, гормоны, хлорофилл растений и гемоглобин животных, лекарства представляют собой комплексные соединения.
Электролитическая диссоциация в водных растворах. Слабые и сильные электролиты
Электролиты и неэлектролиты
Из уроков физики известно, что растворы одних веществ способны проводить электрический ток, а других — нет.
Вещества, растворы которых проводят электрический ток, называются электролитами.
Растворы сахара, спирта, глюкозы и некоторых других веществ не проводят электрический ток.
Вещества, растворы которых не проводят электрический ток, называются неэлектролитами.
Электролитические диссоциация и ассоциация
Почему же растворы электролитов проводят электрический ток?
Шведский ученый Сванте Аррениус, изучая электропроводность различных веществ, пришел в 1877 г. к выводу, что причиной электропроводности является наличие в растворе ионов, которые образуются при растворении электролита в воде.
Процесс распада электролита на ионы называется электролитической диссоциацией.
С. Аррениус, который придерживался физической теории растворов, не учитывал взаимодействия электролита с водой и считал, что в растворах находятся свободные ионы. В отличие от него, русские химики И. А. Каблуков и В. А. Кистяковский применили к объяснению электролитической диссоциации химическую теорию Д. И. Менделеева и доказали, что при растворении электролита происходит химическое взаимодействие растворенного вещества с водой, которое приводит к образованию гидратов, а затем они диссоциируют на ионы. Они считали, что в растворах находятся не свободные, не «голые» ионы, а гидратированные, т.е. «одетые в шубку» из молекул воды.
Как правило, легче всего диссоциируют вещества с ионной связью и соответственно с ионной кристаллической решеткой, так как они уже состоят из готовых ионов. При их растворении диполи воды ориентируются противоположно заряженными концами вокруг положительных и отрицательных ионов электролита.
Между ионами электролита и диполями воды возникают силы взаимного притяжения. В результате связь между ионами ослабевает, и происходит переход ионов из кристалла в раствор. Очевидно, что последовательность процессов, происходящих при диссоциации веществ с ионной связью (солей и щелочей), такова:
а) ориентация молекул (диполей) воды около ионов кристалла;
б) гидратация (взаимодействие) молекул воды с ионами поверхностного слоя кристалла;
в) диссоциация (распад) кристалла электролита на гидратированные ионы.
Упрощенно происходящие процессы можно отразить с по мощью следующего уравнения:
а) ориентация молекул воды вокруг полюсов молекул электролита;
б) гидратация (взаимодействие) молекул воды с молекулами электролита;
в) ионизация молекул электролита (превращение ковалентной полярной связи в ионную);
г) диссоциация (распад) молекул электролита на гидратированные ионы.
Упрощенно уравнение диссоциации соляной кислоты можно отразить с помощью следующего уравнения:
Степень электролитической диссоциации
Степень диссоциации — это отношение числа частиц, распавшихся на ионы ($N_g$), к общему числу растворенных частиц ($N_р$):
По степени электролитической диссоциации электролиты делятся на сильные и слабые.
Сильные и слабые электролиты
Сильные электролиты — это электролиты, которые при растворении в воде практически полностью диссоциируют на ионы. У таких электролитов значение степени диссоциации стремится к единице.
К сильным электролитам относятся:
1) все растворимые соли;
Слабые электролиты — это такие электролиты, которые при растворении в воде почти не диссоциируют на ионы. У таких электролитов значение степени диссоциации стремится к нулю.
К слабым электролитам относятся:
Константа диссоциации
В растворах слабых электролитов вследствие их неполной диссоциации устанавливается динамическое равновесие между недиссоциированными молекулами и ионами. Например, для уксусной кислоты:
Можно применить к этому равновесию закон действующих масс и записать выражение константы равновесия:
Константу равновесия, характеризующую процесс диссоциации слабого электролита, называют константой диссоциации.
Константа диссоциации характеризует способность электролита (кислоты, основания, воды) диссоциировать на ионы. Чем больше константа, тем легче электролит распадается на ионы, следовательно, тем он сильнее. Значения констант диссоциации для слабых электролитов приводятся в справочниках.
Основные положения теории электролитической диссоциации
1. При растворении в воде электролиты диссоциируют (распадаются) на положительные и отрицательные ионы.
Ионы — это положительно или отрицательно заряженные частицы, в которые превращаются атомы или группы атомов одного или нескольких химических элементов в результате отдачи или присоединения электронов.
В растворах ионы беспорядочно передвигаются в различных направлениях.
2. Причиной диссоциации электролита в водных растворах является его гидратация, т.е. взаимодействие электролита с молекулами воды и разрыв химической связи в нем.
В результате такого взаимодействия образуются гидратированные, т.е. связанные с молекулами воды, ионы.
Следовательно, по наличию водной оболочки ионы делятся на гидратированные (в растворах и кристаллогидратах) и негидратированные (в безводных солях).
3. Под действием электрического тока положительно заряженные ионы движутся к отрицательному полюсу источника тока — катоду и поэтому называются катионами, а отрицательно заряженные ионы движутся к положительному полюсу источника тока — аноду и поэтому называются анионами.
Следовательно, существует еще одна классификация ионов — по знаку их заряда. Сумма зарядов катионов ($Н^<+>, Na^<+>, NH_4^<+>, Cu^<2+>$) равна сумме зарядов анионов ($Cl^<–>, OH^<–>, SO_4^<2−>$), вследствие чего растворы электролитов ($HCl, (NH_4)_2SO_4, NaOH, CuSO_4$) остаются электронейтральными.
4. Электролитическая диссоциация — процесс обратимый для слабых электролитов.
Наряду с процессом диссоциации (распад электролита на ионы) протекает и обратный процесс — ассоциация (соединение ионов). Поэтому в уравнениях электролитической диссоциации вместо знака равенства ставят знак обратимости, например:
5. Не все электролиты в одинаковой мере диссоциируют на ионы. Степень диссоциации зависит от природы электролита и его концентрации.
6. Химические свойства растворов электролитов определяются свойствами тех ионов, которые они образуют при диссоциации.
Реакции ионного обмена
Свойства растворов слабых электролитов обусловлены молекулами и ионами, образовавшимися в процессе диссоциации, которые находятся в динамическом равновесии друг с другом.
Свойства растворов сильных электролитов определяются свойствами ионов, которые образуются при их диссоциации.
Свойства кислот можно разделить на три группы.
Первая группа объединяет общие свойства кислот, определяемые наличием в их растворах ионов водорода. Это вкус, окраска индикаторов, взаимодействие с металлами, основными оксидами, щелочами, основаниями. Приведем соответствующие сокращенные ионные уравнения:
— с металлами, стоящими в ряду напряжений металлов левее водорода:
— с основными оксидами:
— с нерастворимыми основаниями:
Ко второй группе относятся реакции, определяемые свойствами кислотных остатков. Это специфические для каждой кислоты реакции: образование малорастворимых, иногда окрашенных солей.
Третью группу составляют реакции, протекание которых обусловлено такими свойствами кислот, как сила кислоты, ее растворимость в воде, прочность молекулы, летучесть. Сильная кислота вытесняет слабую:
Как известно, высокая скорость многих химических реакций в растворах электролитов объясняется тем, что они протекают не между молекулами, а между ионами.
Реакции, протекающие между ионами, называют ионными реакциями.
Реакции ионного обмена в водных растворах могут протекать:
1) необратимо, до конца;
2) обратимо, т.е. протекать одновременно в двух противоположных направлениях.
Как вам известно, реакции обмена между сильными электролитами в растворах протекают до конца или практически необратимы, когда ионы, соединяясь друг с другом, образуют вещества:
б) малодиссоциирующие (слабые электролиты);
Приведем несколько примеров молекулярных и сокращенных ионных уравнений:
Реакция необратима, потому что один из ее продуктов уходит из сферы реакции в виде нерастворимого вещества.
Реакция нейтрализации необратима, т.к. образуется малодиссоциирующее вещество — вода.
Если среди исходных веществ и среди продуктов реакции имеются слабые электролиты или малорастворимые вещества, то такие реакции являются обратимыми, т.е. до конца не протекают. В обратимых реакциях равновесие смещается в сторону образования наименее растворимых или наименее диссоциированных веществ.
Если исходные вещества — сильные электролиты, которые при взаимодействии не образуют нерастворимых или малодиссоциирующих веществ или газов, то такие реакции не протекают: при смешивании растворов образуется смесь ионов.
