1.Электролиты и неэлектролиты; 2.Электролитическая диссоциация; 3.Причины диссоциации веществ; 4.Уравнения диссоциации; 5.Диссоциация кислот, оснований и солей; 6.Степень диссоциации и сила электролитов; 7.Ионные реакции. Изучаемые вопросы:

Все вещества по электрической проводимости подразделяются на электролиты и неэлектролиты. Электролитами называют вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток. К ним относится большинство неорганических веществ, например, кислоты, основания, соли, оксиды металлов. Для электролитов характерны ионные или ковалентные полярные связи. Неэлектролитами называются вещества, которые не проводят электрический ток ни в растворах, ни в расплавах. Сюда относится большинство органических веществ (спирт, ацетон, бензин, сахар, масло и другие) и некоторые неорганические вещества (дистиллированная вода, углекислый газ, кислород). Для неэлектролитов характерны ковалентные неполярные или малополярные химические связи.

Процесс распада электролитов на заряженные частицы ионы называют электролитической диссоциацией («dissociation» разобщение). Основные положения теории электролитической диссоциации сформулированы в 1887 году шведским учёным Сванте Аррениусом. Большой вклад в развитие этого учения внесли русские учёные И.А.Каблуков, В.А.Кистяковский, Д.И.Менделеев.

Диссоциация протекает или в водных растворах, или при расплавлении электролита. В первом случае причиной диссоциации является особое свойство воды высокая диэлектрическая проницаемость: молекулы H 2 O в 81 раз ослабляют химические связи между ионами, поэтому кристалл легко распадается на ионы. Каждый ион окружается «рубашкой» из молекул воды (гидратируется), которая не позволяет ионам вновь соединиться между собой. При плавлении электролитов усиливаются колебательные движения ионов, в результате чего ионная кристаллическая решётка разрушается, а положительные (катионы) и отрицательные ионы (анионы) становятся свободными.

Уравнение, отражающее обратимый процесс () диссоциации данного вещества, называется уравнением диссоциации. В растворе или расплаве преимущественно находятся ионы (). При испарении воды или охлаждении расплава вновь образуются кристаллы или молекулы(): KOH K + + OH HCl H + + Cl K 2 SO 4 2K + + SO 4 2 Fe 2 (SO 4 ) 3 2Fe SO 4 2 При написании уравнений диссоциации следите, чтобы сумма положительных и отрицательных зарядов в правой части уравнения была равна 0.

Кислотами называют электролиты, которые при диссоциации образуют катионы только Н +, например: HNO 3 H + + NO 3 H 2 SO 4 H + + HSO 4 2 H + + SO 4 2 H 3 PO 4 H + + H 2 PO 4 2 H + + HPO 4 2 3H + + PO 4 3 Одноосновные кислоты диссоциируют в одну стадию, а многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато. Двухосновные и трёхосновные кислоты наряду с нормальными (средними) солями образуют кислые соли, например: KHSO 4 гидросульфат калия, KH 2 PO 4 дигидрофосфат калия, K 2 HPO 4 гидрофосфат калия и другие. Кислоты окрашивают все индикаторы в красный цвет разных оттенков.

Основаниями называют электролиты, которые при диссоциации образуют анионы только OH : NaOH Na + + OH Ca(OH) 2 CaOH + + OH Ca OH Ba(OH) 2 BaOH + + OH Ba OH Однокислотные основания диссоциируют в одну стадию, а многокислотные ступенчато. Многокислотные основания наряду с нормальными (средними) солями образуют основные соли, например: Ca(OH)Cl гидроксохлорид кальция; Al(OH) 2 Cl дигидроксохлорид алюминия. Основания (щёлочи) окрашивают бесцветный фенолфталеин в малиновый цвет, а лакмус и универсальный индикатор в синий.

Солями называют электролиты, которые при диссоциации образуют катионы металла (или аммония NH 4 + ) и анионы кислотного остатка: K 3 PO 4 3K + + PO 4 3 Al 2 (SO 4 ) 3 2Al SO 4 2 NH 4 NO 3 NH NO 3 Кислые соли могут при диссоциации образовать кроме названных ионов ещё и катионы водорода H + : NaHSO 4 Na + + HSO 4 Na + + H + + SO 4 2

Сила электролитов определяется их степенью диссоциации α (альфа). Степень диссоциации это отношение числа диссоциированных молекул к общему числу молекул, находящихся в растворе: α = n/N где n – число диссоциированных молекул, N - общее число молекул в растворе. Сильные электролиты имеют α от 30% до 100% например, серная кислота H 2 SO 4 ( α = 58% ). Слабые электролиты имеют α от 0% до 2% например, угольная H 2 CO 3 ( α = 0,17% ) и сероводородная H 2 S( α = 0,07% ) кислоты.

Итак, не все электролиты в одинаковой степени распадаются на ионы. Растворимые соли в водных растворах диссоциируют полностью, то есть являются сильными электролитами. К сильным электролитам относятся также щёлочи и некоторые кислоты соляная, серная, азотная, хлорная. Вещества лучше диссоциируют в разбавленных растворах, а с повышением концентрации раствора степень диссоциации понижается

Реакции обмена между растворами или расплавами электролитов называют ионообменными или ионными реакциями. Протекание таких реакций обнаруживается легко, если в результате образовался осадок (), выделился газ () или получилась практически не диссоциирующая вода H 2 O. В таком случае говорят, что реакция протекает до конца. Уравнения ионных реакций записывают подробно в 3 видах молекулярном, полном ионном и сокращённом ионном.

С образованием осадка ( при написании уравнений используем «Таблицу растворимости» ): 1) NaCl + AgNO 3 AgCl + NaNO 3 Na + + Cl + Ag + + NO 3 AgCl + Na + + NO 3 Cl + Ag + AgCl (белый творожистый, синеет на свету) 2) BaCl 2 + K 2 SO 4 BaSO 4 + 2KCl Ba Cl + 2K + + SO 4 2 BaSO 4 + 2K + + 2Cl Ba 2+ + SO 4 2 BaSO 4 (белый, не растворяется в кислотах) 3) CuSO 4 + 2KOH Cu(OH) 2 + K 2 SO 4 Cu 2+ + SO K + + 2OH Cu(OH) 2 + 2K + + SO 4 2 Cu OH Cu(OH) 2 (бирюзовый, постепенно чернеет)

С выделением газа: 1) K 2 CO 3 + 2HCl 2KCl + H 2 CO 3 < H 2 O + CO 2 2K + + CO H + + 2Cl 2K + + 2Cl + H 2 O + CO 2 CO H + H 2 O + CO 2 2) NH 4 Cl + NaOH NaCl + NH 4 OH < NH 3 + H 2 O NH Cl + Na + + OH Na + + Cl + NH 4 OH < NH 3 + H 2 O NH OH NH 3 + H 2 O 3) 2KCl (крист.) + H 2 SO 4(конц.) K 2 SO 4 + 2HCl 2K + + 2Cl + 2H + + SO 4 2 2K + + SO HCl 2Cl + 2H + 2HCl Cl + H + HCl

С образованием воды (нейтрализация): 1) NaOH + HNO 3 NaNO 3 + H 2 O Na + + OH + H + + NO 3 Na + + NO 3 + H 2 O OH + H + H 2 O 2) H 3 PO 4 + 3KOH K 3 PO 4 + 3H 2 O 3H + + PO K + + 3OH 3K + +PO H 2 O 3H + + 3OH 3H 2 O H + + OH H 2 O

Ионные реакции между некоторыми солями и водой, протекающие с образованием новых ионов, называются гидролизом солей («водным разрушением»). Известны следующие случаи взаимодействий между солью и водой: 1) Вода и соль сильного основания и сильной кислоты не образуют новых ионов KCl, Na 2 SO 4, Ba(NO 3 ) 2 и другие, гидролиза нет.

2) Вода и соль сильного основания, но слабой кислоты образуют недиссоциирующие ионы слабой кислоты, а в растворе накапливаются гидроксид-анионы OH, определяющие щелочную среду раствора: K 2 CO 3 2K + + CO HOH H + + OH H + + CO 3 2 H CO K 2 CO 3 + HOH H CO 3 + 2K + + OH В растворах карбонатов, силикатов и сульфидов щелочных и щелочноземельных металлов индикаторы показывают присутствие щёлочи (фенолфталеин становится малиновым, а лакмус синеет).

3) Вода и соль слабого основания, но сильной кислоты образуют недиссоциирующие ионы слабого основания, а в растворе накапливаются катионы водороды, H + определяющие кислотную среду раствора: FeSO 4 Fe 2+ + SO 4 2 HOH H + + OH Fe 2+ + OH Fe OH FeSO 4 + HOH Fe OH + + SO H + В растворах солей тяжёлых металлов (железа, свинца, меди, цинка, ртути и других) с сильными кислотами индикаторы окрашиваются в красный цвет, то есть свидетельствуют о кислотной среде.

4) Соли, образованные слабыми основаниями и слабыми кислотами необратимо разрушаются водой, иными словами происходит их полный гидролиз с образованием новых недиссоциирующих веществ. К числу таких солей относится сульфид железа (+3) Fe 2 S 3 : Fe 2 S 3 2Fe S 2 + 6HOH 6H + + 6OH 2Fe OH 2Fe(OH) 3 6H + + 3S 2 3H 2 S Fe 2 S 3 + 6HOH 2Fe(OH) 3 + 3H 2 S

Электролиты это вещества, которые при растворении в воде или расплавлении распадаются на ионы, их растворы и расплавы проводят электрический ток. Ионы это атомы или группы атомов, обладающие положительным (катионы) или отрицательным (анионы) электрическим зарядом. Распад электролитов на ионы называют электролитической диссоциацией и записывают в виде уравнений диссоциации.

Кислотами называют электролиты, которые при диссоциации образуют катионы только Н +. Основаниями называют электролиты, которые при диссоциации образуют анионы только OH (гидроксид-анионы). Солями называют электролиты, которые при диссоциации образуют катионы металлов и анионы кислотных остатков. Химические реакции между электролитами называются ионными, они протекают до конца в 3 случаях: если выпадает осадок, если выделяется газ, если образуется вода.

Вода является очень слабым электролитом, вступая в химическую реакцию с некоторыми солями, она вызывает их разрушение гидролиз, с образованием кислотной или щелочной среды, а иногда необратимое разрушение (полный гидролиз). Гидролиз солей необходимо учитывать при хранении различных солей, особенно их растворов, при изготовлении водных растворов лекарств, при использовании питательных растворов удобрений в сельском хозяйстве, в химических лабораториях и так далее.