Лекція 11. Розчини електролітів. Електролітична
Ключові слова. електроліти, сольватация, ступінь дисоціації, константа дисоціації, іонна сила, активність іонів, коефіцієнт активності, закон розведення Оствальда, фактори, що впливають на ступінь дисоціації.
За здатністю проводити електричний струм все речовини діляться на електроліти (проводять електричний струм) і неелектролітів (що не проводять електричний струм). Електроліти - речовини, що володіють іонною провідністю; їх називають провідниками другого роду - проходження струму через них супроводжується перенесенням речовини. До електролітів відносяться більшість неорганічних кислот, основ і солей. У середовищі високої діелектричної проникності (спирти, вода і ін.) Вони розпадаються на іони. Процес розпаду молекул на іони називається електролітичної дисоціацією: NaCl Na + + Cl -. Дисоціація електролітів на іони супроводжується сольватацией, тобто взаємодією іонів з полярними молекулами розчинника. Якщо розчинником є вода, то термін «сольватация» замінюється терміном «гідратація».
Кількісною характеристикою процесу дисоціації являетсястепень дисоціації (a), яка показує відношення числа молекул, що розпалися на іони (Nіон), до загального числа розчинених молекул (Nобщ):
a = Nіон / Nобщ. За ступенем дисоціації електроліти діляться:
1) на сильні. які в 0,1 М розчині мають a> 30%; до них відносяться: майже всі солі (крім HgCl2. СdCl2. Fe (SCN) 3. Pb (CH3 COO) 2 і деякі інші); сильні мінеральні кислоти (HNO3. HCl, H2 SO4. HI, HBr, HСlO4); підстави лужних (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH) і лужноземельних металів (Ca (OH) 2. Sr (OH) 2. Ba (OH) 2);
2) середні (a = 3 - 30% в 0,1 М розчинах); до них відносяться, наприклад, H3 PO4. H2 SO3. HF, Mg (OH) 2;
3) слабкі (a <3 % в 0,1 М растворах); слабыми электролитами являются H2 S, H2 CO3. HNO2. HCN, H2 SiO3. H3 BO3. HClO и др. а также большинство оснований многовалентных металлов, NH4 OH и вода.
Сильні електроліти практично без остачі диссоциируют на іони, і цей процес можна зобразити таким чином:
Для оцінки стану іонів в розчині користуються активністю - умовної (ефективної) концентрацією іонів, відповідно до якої вони діють в хімічних процесах. Активність іона а (моль / л) пов'язана з його молярної концентрацією в розчині (См) співвідношенням: а = f · Див. де f - коефіцієнт активності іона (безрозмірна величина).
Коефіцієнти активності іонів залежать від складу і концентрації розчину, заряду і природи іона і інших умов. Значення коефіцієнтів активності по розрахованої іонної силі розчину можна визначити з використанням відповідних таблиць. Іонна сила розчину (# 921;) дорівнює напівсумі творів молярних концентрації (См) кожного іона на квадрат його заряду (Z):
Слабкі електроліти дисоціюють частково і зупинити. В їх розчинах переважали не іони, а молекули. До рівноваги, яке встановлюється в розчині слабкого електроліту між молекулами і іонами, можна застосувати закони хімічної рівноваги і записати константу рівноваги, яка називається константою дисоціації (КД) і наводиться в таблицях. Константа дисоціації характеризує силу електроліту: чим більше величина КД .. тим сильніше електроліт, і навпаки.
HNO2 H + + NO2 - (рівняння електролітичноїдисоціації)
1, де [H +], [NO2 -], [HNO2] - молярні рівноважні концентрації відповідних часток в розчині, КД - константа дисоціації азотистої кислоти HNO2
Рівноваги в слабких електролітах підкоряються закону розведення Оствальда. Якщо загальна молярна концентрація слабкого електроліту, наприклад, слабкої кислоти HNO2 дорівнює С (моль / л), тоді концентрація іонів H + і NO2 - буде визначатися виразом [H +] = [NO2 -] = С · a (моль / л), а концентрація недиссоциированного електроліту [HNO2] = (С-С · a). тоді
при a <<1 получим КД = С. a 2 и .
Ступінь дисоціації залежить від природи електроліту, його концентрації, природи розчинника, присутності в розчині однойменних іонів, температури. Для одного і того ж електроліту при даної температурі ступінь дисоціації (a) збільшується з розведенням розчину; при великих розведеннях електроліт повністю дисоціює (a®1). Зі збільшенням температури a також збільшується.
1. Які речовини називаються електролітами і неелектролітами?
2. Дайте визначення кислот, підстав і солей з точки зору теорії електролітичної дисоціації.
3. Що таке ступінь і константа дисоціації?
4. У яких випадках термін «концентрація» замінюється терміном «активність»?
С.Б. Денисова, О.Б.Чалова