Теория электролитической диссоциации Сванте Август Аррениус

ЭЛЕКТРОЛИТИ ЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ полный или частичный распад молекул растворенного вещества на катионы и анионы. Электролитичес кой диссоциацией называют также распад на катионы и анионы ионных кристаллов при растворении или расплавлении. Электролитическая диссоциация, как правило, происходит в полярных растворителях. При электролитической диссоциации разрываются обычно лишь наиб. полярные связи молекул, напр. карбоновые кислоты RCOOH диссоциируют на и Н+. Электролитической диссоциацией могут подвергаться молекулы некоторых растворителей, например воды.

Электролитическая диссоциация лежит в основе деления р-ров на два класса - растворы неэлектролитов и растворы электролитов. Наблюдаемое различие в коллигативных св-вах разбавленных р-ров электролитов и неэлектролитов объясняется тем, что из-за электролитической диссоциации увеличивается общее число частиц в р-ре. Это, в частности, приводит к увеличению осмотич. давления р-ра сравнительно с р-рами неэлектролитов, понижению давления пара р-рителя над р-ром, увеличению изменения т-ры кипения и замерзания р-ра относительно чистого р-рителя. Электролитическая диссоциация объясняется также ионная электропроводность электролитов.

Константа диссоциации вид константы равновесия, которая показывает склонность большого объекта диссоциировать (разделяться) обратимым образом на маленькие объекты, как например когда комплекс распадается на составляющие молекулы, или когда соль разделяется в водном растворе на ионы. Константа диссоциации обычно обозначается К d где комплекс A x B y разбивается на x единиц A и y единиц B, константа диссоциации определяется так:

В случае диссоциации электролитов с многовалентными ионами, диссоциация происходит по ступеням, причём для каждой ступени существует собственное значение константы диссоциации. Пример: Диссоциация многоосновной (борной) кислоты: I стадия: H3BO3 H+ + H2BO3-, II стадия: H2BO3- H+ + HBO32-, III стадия: HBO32- H+ + BO33-, Диссоциация электролитов с многовалентными ионами

Количественная характеристика диссоциации электролитов называется степенью диссоциации (обозначение α); для веществ-электролитов всегда больше нуля (α = 0 в случае неэлектролитов). Степень диссоциации может выражаться как в долях от 1, так и в процентах. Для сильных электролитов в водном растворе по определению α = 1: диссоциация таких электролитов протекает необратимо (до конца), и степень превращения растворенного вещества в ионы полная. Для слабых электролитов степень диссоциации (отношение молярной концентрации продиссоциировавшего вещества cд к общей концентрации вещества cB в растворе): α = cд / cB всегда меньше единицы, но больше нуля (0 < α < 1)

Степень диссоциации α зависит от природы и концентрации электролита, а также от температуры раствора. Так, α растет при нагревании (поскольку диссоциации - процесс эндотермический, нагревание смещает равновесие вправо, в сторону продуктов диссоциации). При уменьшении концентрации вещества в растворе (то есть при разбавлении) степень диссоциации также увеличивается.

Сильные электролиты химические соединения, молекулы которых в разбавленных растворах практически полностью диссоциированы на ионы. Степень диссоциации таких электролитов близка к 1. 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.).

Слабые электролиты химические соединения, молекулы которых даже в сильно разбавленных растворах не полностью диссоциировали на ионы, которые находятся в динамическом равновесии с недиссоциированными молекулами. К слабым электролитам относится большинство органических кислот и многие органические основания в водных и неводных растворах. Фосфорная кислота

Произведение растворимости (ПР, Ksp) произведение концентрации ионов малорастворимого электролита в его насыщенном растворе при постоянной температуре и давлении. Произведение растворимости величина постоянная. В общем виде, произведение растворимости для вещества с формулой A m B n, которое диссоциирует на m ионов An+ и n ионов Bm-, рассчитывается по уравнению:

В чистой воде содержатся в очень низких концентрациях диссоциированные ионы Н+ и ОН-. Для обозначения концентрации водородных ионов в воде, например 10-5 молей Н+ в 1 л, пользуются отрицательным десятичным логарифмом этой величины, обозначая ее символом рН, при этом отрицательный знак отбрасывают. В данном случае концентрация водородных ионов будет рН = 5,0. При 25° С рН чистой воды равен 7,0.

Растворы, рН которых обычно остается постоянным при добавлении небольших количеств кислоты или щелочи, называются буферными. Эта неизменность концентрации водородных ионов объясняется тем, что кислоты и основания слабо диссоциированы. При поступлении ионов Н+ или ОН- в буферный раствор они начинают изменять химическое равновесие раствора, в результате чего кислота или основание превращается в соль. До завершения этой реакции величина рН раствора остается относительно постоянной.

При комнатной температуре в нейтральных растворах рН = 7, в кислых растворах рН 7. Приблизительно значение рН водного раствора можно определить с помощью индикаторов. Например, метиловый оранжевый при рН 4,4 – желтый; лакмус при рН 8 – синий и т.д. Более точно (до сотых долей) значение рН можно определить с помощью специальных приборов – рН-метров. Такие приборы измеряют электрический потенциал специального электрода, погруженного в раствор; этот потенциал зависит от концентрации ионов водорода в растворе, и его можно измерить с высокой точностью. Сильно- кислая Слабо- кислая нейт раль ная Слабо щелочна я Сильно щелочная