Елктролітична дисоціація
1 Історичні факти про електролітичноїдисоціації
2 Ступінь електролітичноїдисоціації. Сильні і слабкі електроліти
3 Константа дисоціації
4 Дисоціація води. Водневий показник. Середовища водних розчинів електролітів
5 Властивості розчинів електролітів
6 Лабораторні досліди
7 Домашнє завдання
Історичні факти про електролітичноїдисоціації
У першій половині XIX ст. М. Фарвдей ввів поняття про Електроліти і неелектролітів. Електролітами він назвав речовини, водні розчини яких проводять електричний струм) а неелектролітами – речовині, водні розчини яких не проводять електричний струм.
Для пояснення властивостей водних розчинів електролітів шведський вчений С. Арреііус (1859-1927) в 1887 р запропонував теорію електролітичноїдисоціації.
Відповідно до цієї теорії, при розчиненні у воді електроліти розпадаються на вільні іони. Цей процес назвали електролітичної дисоціацією. Розчини речовин тоді стають провідниками електричного струму, коли вони містять іони (позитивно або негативно заряджені частинки), які в електричному полі приходять в спрямований рух.
Але ця теорія не відповіла на деякі питання: чому одні речовини є електролітами, а інші ні? Яку роль в утворенні іонів грає розчинник?
Уявлення про дисоціації електролітів отримали розвиток в роботах російських хіміків І. А. Каблукова і В. А. Кістаковского. Вони застосували до пояснення процесу електролітичноїдисоціації хімічну теорію розчинів Д. І. Менделєєва. Як відомо, він експериментально довів, що при розчиненні електролітів відбувається хімічна взаємодія розчиненої речовини з водою, яке призводить до утворення гідратів, а потім вони дисоціюють на іони. Ці іони пов’язані з молекулами води, тобто є гід раті роняю. Гідратованих іони в розчині знаходяться в постійному хаотичному русі. Білі ж в цей розчин помістити протилежно заряджені електроди, то позитивні іони почнуть рухатися до катода – їх назвали катіонами, а негативні рухатимуться до анода – і тому їх назвали анионами.
Проникнути в сутність процесу електролітичноїдисоціації допомогло встановлення природи хімічного зв’язку.
Ви, очевидно, пам’ятаєте сині кристали мідного купоросу, цю забарвлення йому надають гідратовані нони міді.
За властивостями іони відрізняються від атомів. Так, атоми натрію утворюють проста речовина – метал натрій. Він активно взаємодієте водою, витісняючи водень, а гідратовані іони натрію цією здатністю не володіють. Атоми хлору об’єднуються в двоатомних молекули Сl2. Проста речовина хлор Сl2 має жовто-зелене забарвлення, задушливий запах, а гідратовані іони хлору безбарвні і не мають запаху. Молекули водню, що складаються з двох атомів Н… утворюють безбарвний горючий газ, який погано розчиняється у воді, а нони водню не горять і існують у водних розчинах у вигляді іона оксония CuS04, фарбувального лакмус в червоний колір.
Електролітами можуть бути тільки речовини з іонним і кував ент ної полярної зв’язками. Ви знаєте такі речовини – це солі, підстави, кислоти. Згадайте визначення класів цих речовин з точки зору теорії електролітичної дисоціації.
Ступінь електролітичноїдисоціації. Сильні і слабкі електроліти
С. Арреніус для кількісної характеристики електролітичноїдисоціації ввів поняття ступеня електролітів-тичної дисоціації, що позначається грецькою буквою a.
Ступінь електролітичноїдисоціації – це відношення числа молекул електроліту, що розпалися на іони, до загального числа розчинених молекул.
A = Число молекул, що розпалися на іон / Загальна кількість розчинених молекул.
Якщо а = 0, то речовина зовсім не розпадається на іони, воно є неелектролітами. До неелектролітів відносяться речовини з кував бітовим і малополярни і менолярнииі зв’язками, такі, як ефіри, вуглеводні, кисень, азот і ін.
Ступінь електролітичноїдисоціації може мати значення від 0 до 1 (у відсотках від 0 до 100%).
Сильні електроліти – це такі електроліти, які у водних розчинах (навіть концентрованих) практично поліостью диссоциируют на нони. У таких електролітів ступінь дисоціації прагне до 1 (100%). До сильних електролітів належать майже всі солі, неорганічні кислоти, луги.
Слабкі електроліти – це такі електроліти, які у водних розчинах в повному обсязі диссоциируют на іони. Їх ступінь дисоціації значно менше 1 (100%), в більшості випадків вона прагне до нуля. Але при розведенні, як ви пам’ятаєте, ступінь дисоціації збільшується.
До слабких електролітів належать: багато неорганічних кислоти, органічні кислоти, підстави (за винятком лугів), гідроксид амонію, деякі солі.
Константа дисоціації
У розчинах слабких електролітів внаслідок їх неповної дисоціації встановлюється динамічна рівновага між педіссоцііро ванни ми молекулами і іонами.
Можна застосувати до цієї рівноваги закон діючих мас і записати вираз константи рівноваги.
Константу рівноваги, що характеризує процес дисоціації слабкого електроліту, називають константою дисоціації. Константа дисоціації характеризує здатність електроліту (кислоти, підстави, води) диссоциировать на іони. Чим більше константа дисоціації, тим легше електроліт розпадеться на іони, отже, тим він сильніший. Значення констант дисоціації для слабких електролітів наводяться в довідниках.
Фторіводородная кислота сильніший електроліт, ніж оцтова.
Багатоосновними кислоти, а також міогокпелотние підстави диссоциируют поступово.
Дисоціація води. Водневий показник. Середовища водних розчинів електролітів
Вода, як було зазначено раніше, слабкий електроліт. Без урахування гідратації іонів Н2 рівняння дисоціації води має вигляд:
Електролітична дисоціація
Твір концентрації іонів водню і гідроксид-іонів називають іонним твором води.
У розбавлених водних розчинах електролітів, як і в воді, твір концентрацій іонів водню Н2 і гідроксид-іонів ОН – величина постійна при певній температурі. Іонний добуток води дає можливість обчислити концентрацію гідроксид-іонів ОН “в будь-якому водному розчині, якщо відома концентрація іонів водню Н і навпаки.
Розрізняють три типи середовищ: нейтральну, лужну, кислотну.
Нейтральна – це середовище, в якій концентрація іонів водню дорівнює концентрації гідроксид-іонів:
[Н +] = [ОН-] = 10-7 моль / л
Кислотна – це середовище, в якій концентрація іонів водню більше концентрації гндроксід-іонів:
[Н +]> [ОН], [Н +]> 10-7 моль / л
Лужна – це середовище, в якій концентрація іонів водню менше концентрації гідроксид-іонів:
[Н +] <[0Н-], [Н +] <10-7 моль / л
Для характеристики середовищ розчинів зручно використовувати так званий водневий показник рН (пе-аш), введений датським хіміком Серенсеном.
Водневим показником рН називається негативний десятковий логарифм концентрації іонів водню.
Чим рН більше 7, тим більше лужність розчини. Наочно залежність між концентрацією іонів водню, значенням рН з реакцією середовища розчину показана на схемі:
Електролітична дисоціація
Існують різні методи вимірювання рН. Якісно тип середовища і рН водних розчинів електролітів визначають за допомогою індикаторів – речовин, які можна зупинити змінюють свій колір залежно від середовища розчинів, тобто рН розчинів. На практиці, кік ви знаєте. дли зтого застосовують такі індикатори, як лакмус, метиловий оранжевий, фенолфталеїн, універсальний.
Водневий показник має велике значення в хімічних і біологічних процесах, так як в залежності від типу середовища ці процеси можуть протікати з різною швидкістю і в різних напрямках.
Вимірювання рН крові або шлункового соку є діагностичним тестом в медицині.
Властивості розчинів електролітів
Властивості розчинів слабких електролітів обумовлені і молекулами, і іонами, утвореними в процесі дисоціації, які знаходяться в динамічній рівновазі один з одним.
Запах оцтової кислоти зумовлений наявністю молекул СН3СООН. кислий смак і зміна забарвлення індикаторів пов’язані з наявністю в розчині іонів Н *.
Властивості розчинів сильних електролітів визначаються властивостями іонів, які утворюються при їх дисоціації.
Наприклад, загальні властивості кислот, такі, як кислий смак, зміна забарвлення індикаторів і ін.. обумовлені наявністю в їх розчинах катіонів водню Н ~ (точніше іонів Н30 +). Загальні властивості лугів, такі, як милкость на дотик, зміна забарвлення індикаторів і ін. Пов’язані з присутністю в їх розчинах гідроксид-іонів ОН, а властивості солей – з розпадом їх в розчині на катіони металу (або амонію) і аніони кислотних залишків.
Як ви знаєте, велика швидкість багатьох хімічних реакцій в розчинах електролітів пояснюється тим. що вони протікають не між молекулами, а між іонами.
Реакції, що протікають між іонами, називають іонними реакціями.
Реакції іонного обміну в водних розчинах можуть протікати:
1) необоротно, до кінця;
2) можна зупинити, тобто протікати одночасно в двох протилежних напрямках.
Як вам відомо, реакції обміну між сильними електролітами в розчинах протікають до кінця або практично незворотні, коли нони, з’єднуючись один з одним, утворюють речовини:
А) нерозчинні;
б) малодиссоциирующие (слабкі електроліти);
в) газоподібні.
В оборотних реакціях рівновага зміщується в бік утворення найменш розчинних або найменш дисоційованому речовин.
наприклад:
СН3СО0Н + КОН СН3СО0К + H2O
Слабкий слабкий
електроліт електроліт
Якщо вихідні речовини – сильні електроліти, які при взаємодії не утворюють нерозчинних або малодиссоциирующие речовин або газів, то такі реакції не протікають: при змішуванні розчинів утворюється суміш іонів.
1. Які речовини відносять до електролітів, а які – до неелектролітів?
2. Які з наступних рідин проводить електричний струм: етиловий спирт, водний розчин глюкози, водний розчин натрію, розчин кисню в воді, водний розчин карбонату натрію, розплав гідроксиду калію? Відповідь поясніть.
3 *. Заповніть наступну таблицю:
Електролітична дисоціація
9. Визначте можливість протікання реакцій обміну між водними розчинами речовин:
А) сульфату калію і гілроксілн барію;
б) карбоніту натрію і хлориду кальцію; нітриту міді (ІІ) і сульфату заліза (ІІ);
г) пцроксцяа натрію і сірчаної кислоти;
д) сульфіту калію та азотної кислоти;
е) нітрату алюмінію і хлориду калію.
Складіть рівняння можливих реакцій в молекулярній, повної та скороченої іонних формах.
Лабораторні досліди
Сьогоднішній наш урок був присвячений вивченню електролітичноїдисоціації, на якому ви дізналися, що так називають розпад нейтральних молекул речовини на позитивні і негативні іони, який відбувається під впливом розчинника.
Крім цього, вам вже відомо, що в залежності від електричних властивостей, рідини діляться на дві групи:
досліди
А тепер давайте проведемо досліди і на практиці перевіримо деякі речовини на електричну провідність. А щоб зрозуміти, чи проводить узяте нами речовина електричний струм, необхідно в нього помістити електроди.
І в тому випадку, якщо взяте нами речовина проводить електричний струм, то ми з вами будемо спостерігати процес, при якому відбувається замикання ланцюга і лампочка при цьому загоряється. А якщо ж взяте нами речовина не має електропровідність, то в цьому випадку ланцюг як і раніше залишиться розімкнутої і природно, що ми не зможемо спостерігати, як загориться лампочка.
А тепер приступимо до випробування речовин на його електропровідність:
– Перше, що ми з вами зробимо, так це насипаємо в чашку Петрі кристалічний хлорид натрію NaCl, а нам вже відомо, що це проста кухонна сіль, і далі підносимо до електродів. Тепер уважно дивимося і бачимо, що в даному випадку лампочка не загоряється. Звідси ми робимо висновок, що кухонна сіль електричний струм не проводить.
– Друге, що ми з вами зробимо, так це візьмемо якийсь органічна речовина і перевіримо його на наявність електропровідності. Нехай цим органічною речовиною буде, наприклад, цукор. Проробляємо наш досвід заново і знову бачимо, що лампочка все також не горить. Який ми можемо зробити висновок з цього досвіду? А висновок буде такий, що тверді речовини, також не здатні проводити електричний струм.
– На третьому досвіді ми з вами спробуємо перевірити електропровідність на дистильованої воді і дізнаємося, чи є вона електролітом? І знову ми спостерігаємо, що лампочка все також не горить. Чому так відбувається? А все дуже просто, виявляється, що в дистильованої воді іонів зовсім мізерна кількість і за рахунок цього вода має дуже низьку електропровідність. Тому робимо висновок, що дистильована вода, є досить слабким електролітом.
– Ну і наступне, що ми зробимо, так це перевіримо на електропровідність розчини солей, лугів, кислот. Проводячи досвід з розчином гідроксиду натрію, ми спостерігаємо, як спалахує лампочка. І звідси робимо висновок, що гідроксиду натрію має електропровідність. При випробуванні на електропровідність розчину кухонної солі, лампочка також запалилася. Той же ефект ми отримаємо і проробляючи досвід з розчином соляної кислоти HCl. Як бачите, всі випробування, що проводяться з розчинами довели, що вони є електролітами.
Тепер спробуємо підбити підсумок наших випробувань і зробити висновки про те, які речовини є електролітами, а які електричний струм не проводять. Після проведених дослідів ми можемо впевнено стверджувати, що тверді речовини не є електролітами і тому не здатні проводити електричний струм. А ось розчини солей, лугів, кислот здатні проводити електричний струм, так як є електролітами. Але, також слід запам’ятати, що не всі розчини є електропровідними, так як у деяких відсутні заряджання частинки і природно, що такі розчини електролітами не можуть бути.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)