Теория электролитической диссоциации

Процесс распада вещества электролитов на ионы под действием растворителя или в расплаве называется электролитической диссоциацией.

По наличию или отсутствию электролитической диссоциации растворы низкомолекулярных соединений подразделяют на два класса – растворы электролитов и неэлектролитов.

Электролиты - это вещества, растворы и расплавы которых проводят электрический ток. К ним относятся вещества с ионной и ковалентной полярной связью (соли, кислоты, основания). Электрическая проводимость растворов электролитов выше, чем растворителя.

Неэлектролиты – это вещества, растворы и расплавы которых не проводят электрический ток. К неэлектролитам относятся газообразные вещества, органические вещества: сахар, бензин, спирты, хлороформ, мочевины и др. Электрическая проводимость растворов неэлектролитов мало отличается от растворителя.

 

Рис. 12. Сванте Август Аррениус - шведский

физико-химик, автор теории

электролитической диссоциации (1887 г.)

 

Основные положения электролитической диссоциации:

1.Электролиты при растворении в воде распадаются (диссоциируют) на ионы – положительные (катионы) и отрицательные (анионы).

HCl ↔ Н ⁺ + Cl ^–

NaOH ↔ Na⁺ + OH^–

K₂SO₄ ↔ 2K⁺ + SO₄^2–

2.Под действием электрического тока ионы приобретают направленное движение: положительно заряженные частицы движутся к катоду, отрицательно заряженные – к аноду. Поэтому положительно заряженные частицы называются катионами, а отрицательно заряженные – анионами. В обычных условиях ионы (без тока) совершают хаотичные движения.

Рис. 13. Направленное движение катионов и

анионов под действием электрического тока.

3.Направленное движение происходит в результате притяжения их противоположно заряженными электродами (катод заряжен отрицательно, а анод – положительно).

4.Ионизация – обратимый процесс: параллельно с распадом молекул на ионы (диссоциация) протекает процесс соединения ионов в молекулы (ассоциация).

Al₂(SO₄)₃ ↔ 2Al³⁺ + 3SO₄^2-.

Электролиты делятся на слабые, средние и сильные.

Слабые электролиты — химические соединения, молекулы которых даже в сильно разбавленных растворах незначительно диссоциированны на ионы, которые находятся в динамическом равновесии с недиссоциированными молекулами. К слабым электролитам относится большинство органических кислот и многие органические основания в водных и неводных растворах. Слабыми электролитами являются:

- почти все органические кислоты и вода;

- некоторые неорганические кислоты: HF, HClO, HClO₂, HNO₂, HCN, H₂S, HBrO, H₂CO₃, H₂SiO₃, H₂SO₃ и др.;

- некоторые малорастворимые гидроксиды металлов: Fe(OH)₃, Zn(OH)₂ и др.

 

Электролиты средней силы Н₃РО₄, НNO₃, H₂F₂.

 

Сильные электролиты — химические соединения, молекулы которых в разбавленных растворах практически полностью диссоциированны на ионы. Степень диссоциации таких электролитов близка к 1. К сильным электролитам относятся многие неорганические соли, некоторые неорганические кислоты и основания в водных растворах, а также в растворителях, обладающих высокой диссоциирующей способностью (спирты, амиды и др.). Сильными электролитами являются:

- кислоты (HCl, HBr, HJ, HNO₃, H₂SO₄, HClO₃, HClO₄, HMnO₄, H₂SeO₄ и др.);

- основания (NaOH, KOH, LiOH, RbOH, CsOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂ и др.);

- все растворимые в воде соли, кроме роданида железа (Ш), хлорида ртути (П), хлората ртути (П).

Таблица 2.

Таблица электролитов и неэлектролитов.

 

ЭЛЕКТРОЛИТЫ	НЕЭЛЕКТРОЛИТЫ (α =0)
СИЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ (α ≈1)	СЛАБЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ (α<<1)	Оксиды, не взаимодействующие с водой.   Простые вещества.   Органические соединения кроме карбоновых кислот.
Растворимые соли (в том числе соли органических кислот)	Некоторые малорастворимые и нерастворимые соли
Сильные кислоты (HC1, HI и др.)	Слабые кислоты, в том числе органические (HCOOH, CH3COOH и др.)
Сильные основания – щелочи (NaOH, KOH и др.)	Нерастворимые основания и NH4OH

 

Диссоциация кислот

 

Кислотами называются электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только катионы водорода. Например,

HNO₃ ↔H⁺ + NO₃^-

нитрат-ион

 

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато. Ступенчатая диссоциация кислот объясняет образование кислых солей. Например, сероводородная кислота диссоциирует ступенчато:

H₂S ↔ H⁺ + HS^- (первая ступень)

гидросульфид-ион

HS^- ↔ H⁺ + S^2- (вторая ступень)

сульфид-ион

 

 

Диссоциация многоосновных кислот протекает, главным образом, по первой ступени. Это объясняется тем, что энергия, которую нужно затратить для отрыва иона от нейтральной молекулы, минимальна и становится больше при диссоциации по каждой следующей ступени – положительная частица отрывается от отрицательнозаряженной частицы, которая хорошо притягивает катион водорода.