ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ

СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Распад вещества в растворе или в расплаве на ионы называетсяэлектролитической диссоциацией.

Вещества, распадающиеся в растворах или расплавах на ионы, называются электролитами.

К электролитам относятся вещества, имеющие ионную кристаллическую решетку (большинство солей и оснований), или вещества, состоящие из молекул с полярной связью (кислоты).

Положительно заряженные ионы называются катионами. Отрицательно заряженные ионы называются анионами.

Теорию электролитической диссоциации разрабатывали Аррениус, Д.И. Менделеев, И.А. Каблуков, Нернст, Дебай, Хюккель и другие ученые.

Основные положения теории электролитической диссоциации:

· возможность диссоциации определяется природой растворенного вещества и растворителя;

· электролитической диссоциации подвергаются ионные соединения и молекулярные соединения с полярным типом связи в полярных растворителях;

· вещества распадаются на ионы под действием растворителя;

· диссоциация – процесс обратимый. Наряду с прямым процессом диссоциации, происходит обратный процесс – ассоциация.

· ионы в растворе сольватированы (в водном растворе гидратированы), т. е. окружены оболочкой из молекул растворителя.

Источником энергии, необходимой для разрушения связей в растворяемом веществе, является взаимодействие растворенного вещества с растворителем. В общем случае это взаимодействие называется сольватацией, а если растворителем является вода, то взаимодействие называется гидратацией. Схематически гидратация ионов при растворении NaCl показана на рис. 1.

–

+

+ -

+

+

+

+

+

–

–

–

–

–

–

+

+ -

- +

- +

- +

- +

+

– то

+

– то

+

– то

+

–

+

–

++

+

+

–

–

–

Cl^—

+

– то

–

–

–

–

–

–

–

+

+

+

+

+

+

+

Na⁺

NaCl

Рис. 1. Электролитическая диссоциация соли в раствор

В водном растворе ионы гидратированы, т. е. окружены оболочкой из молекул воды. Гидратированные (сольватированные) ионы – это соединения с сильно полярной связью между катионом или анионом, с одной стороны, и окружающей их гидратной (сольватной) оболочкой, с другой стороны.

Иначе протекает диссоциация полярных молекул (рис. 2). Молекулы воды, притянувшиеся к концам полярной молекулы (диполь - дипольное взаимодействие) вызывают расхождение ее полюсов - поляризуют молекулу. Такая поляризация в сочетании с колебательным тепловым движением атомов в молекуле, а также с непрерывным тепловым движением окружающих ее молекул воды приводит к распаду полярной молекулы на ионы. Как и в случае растворения ионного кристалла, эти ионы гидратируются. При этом ион водорода Н⁺ (протон) оказывается прочно связанным с молекулой воды в ион гидроксония Н₃О⁺. Так, при растворении в воде хлороводорода происходит процесс, который схематически можно выразить уравнением:

HCl + H₂O ® H₃O⁺ + Cl^-.

Рис. 2. Схема электролитической диссоциации

полярных молекул в растворе.

Теория электролитической диссоциации определяет кислоты, основания и соли по характеру их диссоциации.

Кислоты диссоциируют на катионы водорода (точнее – ионы гидроксония) и анионы кислотного остатка. Одноосновные кислоты диссоциируют в одну ступень, а многоосновные – в несколько ступеней:

Одноосновная кислота HNO₃ + H₂O ® H₃O⁺ + NO₃^-,

или в упрощенном виде HNO₃ ® H⁺ + NO₃^-.

Трёхосновная кислота

1 ступень: H₃PO₄Û H⁺ + H₂PO₄^-

2 ступень: H₂PO₄^-Û H⁺ + HPO₄^2-

3 ступень: HPO₄^2-Û H⁺ + PO₄^3-.

Основания диссоциируют на катион металла и анионы ОН^-. Однокислотные основания диссоциируют в одну ступень, а многокислотные – в несколько ступеней:

Однокислотноеоснование КОН ® К⁺ + ОН^-

Двухкислотное основание

1 ступень: Mg(OH)₂ ® MgОH⁺ + ОH^-

2 ступень: MgОH⁺ ® Mg²⁺ + ОH^-

Амфотерные гидроксиды могут диссоциировать как по типу кислоты, так и по типу основания: