Електролітична дисоціація – хімія

Як ви знаєте з уроків фізики, розчини одних речовин здатні проводити електричний струм, а інших – ні. Щоб досвідченим шляхом перевірити цю здатність у розчинів різних речовин, скористаємося наступним приладом (рис. 129). Він складається зі склянки, в який наливають розчин досліджуваної речовини. На склянку ставлять пластинку з ебоніту з вмонтованими в неї двома вугільними електродами, до клем яких приєднані дроти. Один з них з’єднаний з лампочкою. Вихідний контакт від лампочки та провід від іншої клеми йдуть до джерела струму. Якщо розчин, налитий в склянку, проводить електричний струм, то лампочка загоряється, і чим краще ця здатність, тим яскравіше горить лампочка. Проводять електричний струм розчини солей, лугів, кислот. Шведський учений Сванте Арреніус, вивчаючи електропровідність розчинів різних речовин, прийшов в 1877 р до висновку, що причиною електропровідності є наявність в розчині іонів, які утворюються при розчиненні електроліту у воді.

С. Арреніус, який дотримувався фізичної теорії розчинів, не враховував взаємодії електроліту з водою і вважав, що в розчинах знаходяться вільні іони. На відміну від нього російські хіміки І. А. Каблуков і В. А. Кістяківський застосували до пояснення електролітичноїдисоціації хімічну теорію Д. І. Менделєєва і довели, що при розчиненні електроліту відбувається хімічна взаємодія розчиненої речовини з водою, яке призводить до утворення гідратів, а потім вони дисоціюють на іони. Вони вважали, що в розчинах знаходяться не вільні, а не «голі» іони, а гідратовані, т. Е. «Одягнені в шубку» з молекул води.

Молекули води являють собою диполі (два полюси), так як атоми водню розташовані під кутом 104,5 °, завдяки чому молекула має кутову форму.

Як правило, найлегше диссоциируют речовини з іонним зв’язком і відповідно з іонною кристалічною решіткою, оскільки вони вже складаються з готових іонів. При їх розчиненні диполі води орієнтуються протилежно зарядженими кінцями навколо позитивних і негативних іонів електроліту (рис. 130).

Між іонами електроліту і диполями води виникають сили взаємного тяжіння. У результаті хімічний зв’язок між іонами слабшає, і відбувається перехід іонів з кристала в розчин. Очевидно, що послідовність процесів, що відбуваються при дисоціації речовин з іонним зв’язком (солей і лугів), буде такою:

1) орієнтація молекул – диполів води близько іонів кристала;

2) гідратація (взаємодія) молекул води з протилежно зарядженими іонами поверхневого шару кристала;

3) дисоціація (розпад) кристала електроліту на гідратованих іони.

Аналогічно диссоциируют і електроліти, в молекулах яких ковалентний полярна зв’язок (наприклад, молекули хлороводню НСl, рис. 131), тільки в цьому випадку під впливом диполів води відбувається перетворення ковалентного полярного зв’язку в іонну, і послідовність процесів, що відбуваються при цьому, буде така:

1) орієнтація молекул води навколо полюсів молекули електроліту;

2) гідратація (взаємодія) молекул води з молекулами електроліту;

3) іонізація молекул електроліту (перетворення ковалентного полярного зв’язку в іонну);

4) дисоціація (розпад) молекул електроліту на гідратованих іони.

У розчинах електролітів хаотично рухомі гідратованих іони можуть зіткнутися і об’єднатися. Цей зворотний процес називають асоціацією.

Властивості гідратованих і негідратірованних іонів розрізняються. Наприклад, негідратірованний іон міді Си2 + – безбарвний в безводних кристалах сульфату міді (II) CuSO4 і має блакитний колір, коли гидратирован, т. Е. Пов’язаний з молекулами води Си2 + • пН2O. Гідратованих іони мають як постійне, так і змінне число молекул води.

У розчинах електролітів поряд з іонами присутні і молекули. Тому розчини електролітів характеризуються ступенем дисоціації, яку позначають грецькою буквою α («альфа»).

Ступінь дисоціації електроліту визначають дослідним шляхом і виражають у частках або у відсотках. Якщо α = 0, то дисоціація відсутнє, а якщо α = 1, або 100%, то електроліт повністю розпадається на іони. Електроліти мають різну ступінь дисоціації, т. Е. Ступінь дисоціації залежить від природи електроліту. Вона також залежить і від концентрації: з розведенням розчину ступінь дисоціації збільшується.

За ступенем електролітичноїдисоціації електроліти поділяють на сильні і слабкі.

Гостре електроліти при розчиненні у воді практично повністю дисоціюють на іони. У таких електролітів значення ступеня дисоціації прагне до одиниці в розведених розчинах.

До сильних електролітів відносять:

1) практично всі солі;

2) сильні кислоти, наприклад: H2SO4, HCl, HNO3;

3) всі луги, наприклад: NaOH, КОН.

Слабкі електроліти при розчиненні у воді майже не дисоціюють на іони. У таких електролітів значення ступеня дисоціації прагне до нуля.

До слабких електролітів відносять:

1) слабкі кислоти, наприклад: H2S, H2CO3, HNO2;

2) водний розчин аміаку NH3 • Н2O.

Посилання на основну публікацію