1.7. Електролітична дисоціація. Реакції іонного обміну
Електролітична дисоціація- це процес розпаду молекул електроліту на іони під дією полярних молекул розчинника.
Електроліти- це речовини, розплави або водні розчини яких проводять електричний струм. До них відносяться розчини кислот, розплави та розчини лугів та солей.Неелектроліти- це речовини, які не проводять електричний струм. До них відносяться багато органічних речовин.
Електроліти, які практично повністю дисоціюють на іони, називаютьсясильними;електроліти, які частково дисоціюють на іони, називаютьсяслабкими.Для кількісної оцінки повноти дисоціації введено поняття ступеня дисоціації.Степенею дисоціаціїелектроліту називають відношення числа молекул, що розпалися на іони, до загального числа молекул, що знаходяться в розчині.
Зазвичай ступінь дисоціації (α) виражають у частках одиниці або %:
деn- число частинок, що зазнали електролітичної дисоціації;
n0– загальна кількість частинок у розчині.
Сильні електроліти дисоціюють на іони практично націло (тобто процес дисоціації є незворотним) і одностадійно:
Слабкі електроліти дисоціюють частково (тобто процес дисоціації є оборотним) і східчасто.Наприклад, для багатоосновних кислот на кожній стадії відбувається відрив одного іону водню:
Таким чином, число стадій багатоосновних кислот визначається основністю кислоти (числом іонів водню), а число стадій багатокислотних основ буде визначатися кислотністю основи (або числом гідроксильних груп):NH4OH⇄NH4++OH–.Процес електролітичної дисоціації завершується встановленням усистемі стану хімічної рівноваги, що характеризується константою рівноваги:
Константа рівноваги процесу електролітичної дисоціації називається константою дисоціації -КД. Константа дисоціації залежить від природи електроліту, природи розчинника, температури, але залежить від концентрації електроліту.
МіжКДтаαіснує кількісний зв'язок:
Співвідношення (13) називають законом розведення Оствальда:ступінь дисоціації слабкого електроліту зростає з розведенням розчину.
Вода є слабким електролітом, тому дисоціює оборотно:
Константа дисоціації води:
Ступінь дисоціації води дуже мала (це дуже слабкий електроліт). Так як вода присутня у великому надлишку, то її концентрація може вважатися величиною постійною і становить , тоді
Оскільки у воді концентрації катіонів водню та гідроксид-іонів рівні, то:[H+] = [OH-] =.
Розчинення у воді інших речовин (кислот, основ, солей) змінює концентрацію іонівН+абоОН–,а їх добуток завжди залишається постійним і рівним 10 -14 при Т=25 0 С. Концентрація іонівН+може бути мірою кислотності або лужності розчину. Зазвичай з цією метою використовується водневий показник:pH= -lg[H+].Таким чином,водневий показник- це десятковий логарифм концентрації іонів водню, взятий із зворотним знаком.
Залежно від концентрації іонів водню розрізняють три середовища.
Унейтральнійсередовищі[H+] = [OH-]= 10-7моль/л, рН= -lg10-7= 7>. Це середовищехарактерна як чистої води, так нейтральних розчинів. Укислихрозчинах[H+] > 10-7моль/л, рН+]–]і[H+]-7моль/л, отже,рН > 7. Межі зміни рН:7+абоОН–. Це призводить до усунення іонної рівноваги води і в залежності від природи солі повідомляє розчину кисле або лужне середовище (див. приклади розв'язання задач).