Электролитическая диссоциация кислот, солей и оснований

Составляем уравнение диссоциации:

Как определить степень электролитической диссоциации?

Все вещества по их поведению в растворах принято условно делить на две группы: а) электролиты и б) неэлектролиты.

Электролитами называют сложные вещества, растворы и расплавы которых способны проводить электрический ток. Неэлектролиты, наоборот, электрический ток не проводят.

К электролитам относят большинство неорганических кислот, щелочей и солей.

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.).

Слабыми электролитами являются:

почти все органические кислоты и вода;
некоторые неорганические кислоты: HF, HClO, HClO2, HNO2, HCN, H2S, HBrO, H3PO4,H2CO3, H2SiO3, H2SO3 и др. ;
некоторые малорастворимые гидроксиды металлов: Fe(OH)3, Zn(OH)2 и др. ;
гидроксид аммония NH4OH.

К неэлектролитам относят многие органические соединения, например спирты, углеводы (сахара), а также газообразные вещества и оксиды.

В химии диссоциацией принято называть распад кристаллов и молекул на ионы, который приводит к электрической проводимости растворов. Следовательно, причиной электрической проводимости растворов и расплавов некоторых веществ является образование носителей электричества — свободных заряженных частиц, называемых ионами.

Диссоциация происходит под действием молекул растворителя (чаще воды) или температуры. При этом химические связи между частицами в кристаллической решетке разрушаются.

Типичными видами связи для электролитов являются ионная или ковалентная полярная.

Таким образом, под электролитической диссоциацией понимают процесс распада электролитов на ионы под действием молекул воды или при расплавлении.

Основные положения теории электролитической диссоциации сформулировал шведский ученый Сванте Аррениус. Изучая электропроводность растворов различных веществ, он пришел к выводу, что причиной электропроводности является наличие в растворе ионов, которые образуются при растворении электролита в воде. Этот процесс получил название электролитическая диссоциация. В 1887 году Аррениус сформулировал основные положения теории электролитической диссоциации.

В составе кислот, солей и оснований (щелочей) можно выделить части, определяющие их химические свойства. У кислот это ионы водорода, у солей — ионы металлов и кислотных остатков, у щелочей — ионы гидроксогрупп.

Кислоты - электролиты, в растворах которых нет других катионов, кроме катионов водорода. Кислоты диссоциируют на катионы водорода (упрощенно) и анионы кислотных остатков.

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато (примерами многоосновных кислот могут служить серная и фосфорная кислоты)

H₂SO₄ = H(+) + HSO₄(-) - сильный электролит.

HSO₄(-)=H(+) + SO₄(2-) - слабый электролит.

Основания — электролиты, в растворах которых нет других анионов, кроме гидроксид-ионов. (примерами могут служить NaOH, KOH, RbOH, FrOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂)

KOH = K(+) + OH(-)

Ca(OH)₂ = CaOH(+) + OH(-)

BaOH(+)=Ba(2+) + OH(-)

Соли – это электролиты, которые диссоциируют в растворе на катионы металлов (и NH4+) и анионы кислотных остатков. По своему составу бывают кислые, основные и средние.
Кислые соли характерны для слабых многоосновных кислот, основные – для слабых многокислотных оснований, а средние соли могут быть образованы как сильными, так и слабыми кислотами и основаниями.

Однако, независимо от состава, соли первично диссоциируют на катион металла и кислотный остаток.

Средняя соль: $AlCl_3 \rightarrow Al^{+3} + 3Cl^{-}$

Кислая соль: $KHCO_3 \rightarrow K^{+} + HCO_3^{-}$

Основная соль: $ZnOHCl \rightarrow ZnOH^{+} + CI^{-};\;\;\; Cr(OH)_2NO_3 \rightarrow Cr(OH)_2^{+} + NO_3^{-}$

Что такое кислоты, основания и соли с точки зрения теории электролитической диссоциации?

Свойства кислот обусловлены присутствием ионов водорода. Они вступают в реакцию с основаниями.

Свойства оснований обусловлены присутствием OH-ионов. Они реагируют с кислотами. С точки зрения теории электролитической диссоциации основания - это вещества, диссоциирующие в водном растворе с образованием анионов одного вида - гидроксид-ионов ОН-

С точки зрения теории электролитической реакции соли - это вещества, которые в водном растворе диссоциируют с образованием катионов основания и анионов кислотного остатка.

Составляем уравнение диссоциации:

В левой части уравнения записать формулу электролита, затем поставить знак равенства или обратимости, что определяется силой электролита.
В правой части уравнения записать формулы образующихся положительно и отрицательно заряженных ионов, указав значения и знаки их зарядов.
Величина заряда иона равна валентности, ставится перед знаком заряда:
$BaS → Ba^{2+} + S^{2−}$ (сульфид-ион)
Перед формулами ионов поставить коэффициенты: $K_2S → 2K^{+} + S^{2−}$
Число ионов кислотного остатка также показываем с помощью коэффициентов: $Сa(NO_3)_2 → Сa^{2+} + 2NO_3^{−}$
Проверить сумму положительных и отрицательных зарядов (она должна быть равна нулю).

Какой процесс называется электролитической диссоциацией? Какой показатель является количественной характеристикой процесса диссоциации?

Процесс электролитической диссоциации - процесс распада электролита на ионы. Основным ее показателем является степень диссоциации - отношение количества продиссоциировавших (распавшихся) молекул к общему количеству молекул.

Опишите механизм процесса диссоциации ионных соединений в воде

При растворении соединений с ионными связями (например, NaCl) процесс гидратации начинается с ориентации диполей воды вокруг всех выступов и граней кристаллов соли.
Ориентируясь вокруг ионов кристаллической решетки, молекулы воды образуют с ними либо водородные, либо донорно-акцепторные связи. При этом процессе выделяется большое количество энергии, которая называется энергией гидратации.
Энергия гидратации, величина которой сравнима с энергией кристаллической решетки, идет на разрушение кристаллической решетки. При этом гидратированные ионы слой за слоем переходят в растворитель и, перемешиваясь с его молекулами, образуют раствор.

Что является причиной электролитической диссоциации?

Причиной диссоциации электролита в водных растворах является его гидратация, то есть взаимодействие электролита с молекулами воды и разрыв химической связи в нём.

Почему при разбавлении раствора электролита степень его диссоциации увеличивается?

Ионы и оторвавшиеся от них заряды находятся в растворе в динамическом равновесии. Чем больше концентрация, тем выше вероятность захвата ионами свободного заряда. И наоборот.

Откуда берутся цифры, плюсы и минусы в уравнениях электролитической диссоциации? Как их находить и откуда брать?

Плюсы, минусы и цифры - это ни что иное, как степени окисления. Их можно найти в таблице растворимости или по таблице Менделеева. До 4 группы элемент имеет степень окисления по номеру группы, а после пятой группы степень окисления можно найти по формуле №группы - 8.

Как определить степень электролитической диссоциации?

Степень электролитической диссоциации определяется путем деления количества молекул, что продиссоциировало, на общее количество молекул, которое было перед диссоциацией

Степень диссоциации равна отношению продиссоциировавших молекул вещества n к общему числу его молекул N. Выражается в долях или процентах. $$ α=\frac{n}{N}\cdot 100% $$

Чем электролиз отличается от электролитической диссоциации?

Электролитическая диссоциация — процесс распада электролита на ионы при растворении его в полярном растворителе или при плавлении.

Электролиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах.

Можно сказать, что это взаимные термины. Они оба образуют один полноценный термин.

Что общего в диссоциации всех кислот? Приведите не менее двух примеров уравнений электролитической диссоциации кислот

При диссоциации кислот в качестве катионов образуются только ионы водорода.

$HCl = H^{+} + Cl^{-}$

$H_2SO_4 = 2H^{+} + SO_4^{2-}$

При диссоциации кислот в качестве катионов образуются только катионы водорода, в качестве анионов кислотные остатки.

H3PO4 → 3H(+) + PO4(3-)

HNO3 → H(+) + NO3(-)