РАВНОВЕСНЫЕ ПРОЦЕССЫ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

1. ДИССОЦИАЦИЯ СЛОЖНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ.

Диссоциация сложных электролитов протекает ступенчато.

Рассмотрим это явление на примере ортофосфорной кислоты:

1ст. Н_ЗР0₄ = H⁺ + Н₂Р0₄^- К₁=7,11∙10^-3

2ст. H₂P0₄^- = Н⁺ + НР0₄^-2 К₂=6,34∙10^-8

Зст. НР0₄^2- = Н⁺+ Р0₄^3- К₃=4,40∙10^-13

Происходит последовательный отрыв ионов водорода. Каждая из ступеней характеризуется своей константой диссоциации. Каждая последующая константа примерно на 5 порядков меньше предыдущей, что свидетельствует о возрастании затрудненности процесса. Видно, что наиболее легко происходит отрыв первого протона, за­тем отрицательный заряд кислотного остатка возрастает и ионы Н⁺ отрываются все тяжелее и тяжелее. Поэтому в разбавленных рас­творах фосфорной кислоты фосфат ионов (Р0₄^3- ) очень мало. Для многоос­новных кислот в большинстве случаев процесс диссоциации ограничивается первой ступенью.

2. ДИССОЦИАЦИЯ КИСЛОТ И ОСНОВАНИЙ.

Теория Аррениуса позволила сформулировать первую теорию кислот и оснований. Согласно ей кислотой является соединение, диссоциирующее на ионы водорода и кислотного остатка:

НАn ↔ Н⁺ + An^- К_д = ,

Основание - это соединение, диссоциирующее на катионы металла и анионы гидроксида

МeОН ↔ Мe⁺ + ОН^- К_д =

Количественной мерой силы кислот и оснований является константа их диссоциации. Чем больше константа, тем более сильным электролитом является вещество и, значит, тем сильнее кислота или основание.

В ряду кислот наиболее сильной будет та, которая при одинаковой молярности даст в раствор наибольшее

число ионов водорода, т.е. чем больше степень диссоциации кислоты, тем она сильнее. То же можно сказать и в отношении оснований. Чем больше a, тем больше гидроксильных групп основание дает при диссоциации, тем оно сильнее. Таким образом, степень диссоциации также является мерой силы кислоты и оснований.

Взаимодействие между кислотой и основанием с образованием соли и воды называется реакцией нейтрализации. Экспериментально было определено, что тепловой эффект этой реакции в расчете на 1 моль воды не зависит от природы кислоты и основания. Этот факт до Аррениуса не имел объяснения, так как тепловой эффект для каждой реакции является ее абсолютной принадлежностью. Оказалось, что реакция нейтрализации по своей природе является реакцией образования только воды, а соль в молекулярном виде в растворе существовать

не может, так как является очень сильным электролитом.

HCl + NaOH = NaCl + H₂O.

В данной реакции все вещества, кроме воды, являются сильными электролитами и в растворе существуют в виде ионов:

H⁺ + Cl^- + Na⁺ + OH^- = Na⁺ + Cl^- + H₂O

Из уравнения видно, что в реакцию вступили только ионы водорода и гидроксида: H⁺ + OH^- = H₂O

Тепловой эффект этой реакции составляет 57,3 кДж/моль и не зависит от природы кислоты и основания.

Теория кислот и оснований, сформулированная в рамках теории Аррениуса, имеет ряд существенных ограничений. Эти ограничения были устранены в рамках протолитической теории Бренстеда – Лоури (1923г.) и электронной теории кислот и оснований Льюса (1924г.).

3. ДИССОЦИАЦИЯ ВОДЫ. Чистая вода обладает крайне незначительной электропроводностью и относится к разряду очень слабых электролитов

Таблица 7.2