Определете силните и слабите страни. Силни и слаби електролити

Които са в динамично равновесие с недисоциирани молекули. Слабите електролити включват повечето органични киселини и много органични основи във водни и неводни разтвори.

Слабите електролити са:

почти всички органични киселини и вода;
някои неорганични киселини: HF, HClO, HClO 2, HNO 2, HCN, H 2 S, HBrO, H 3 PO 4, H 2 CO 3, H 2 SiO 3, H 2 SO 3 и други;
някои трудноразтворими метални хидроксиди: Fe(OH) 3, Zn(OH) 2 и други; както и амониев хидроксид NH4OH.

Литература

М. И. Равич-Шербо. В. В. Новиков "Физическа и колоидна химия" М: Висше училище, 1975 г.

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е "слаби електролити" в други речници:

слаби електролити- - електролити, леко дисоцииращи във водни разтвори на йони. Процесът на дисоциация на слабите електролити е обратим и се подчинява на закона за масовото действие. Обща химия: учебник / А. В. Жолнин ... Химически термини

Вещества с йонна проводимост; те се наричат проводници от втори вид, преминаването на ток през тях е придружено от пренос на материя. Електролитите включват разтопени соли, оксиди или хидроксиди, както и (което се случва значително ... ... Енциклопедия на Collier

В широк смисъл, течност или твърдо вещество във ва и системи, в които йоните присъстват в забележима концентрация, причинявайки преминаването на електричество през тях. ток (йонна проводимост); в тесен смисъл във va, които се разпадат на йони в пре. При разтваряне на Е. ... ... Физическа енциклопедия

електролити- течни или твърди вещества, в които в резултат на електролитна дисоциация се образуват йони във всяка забележима концентрация, причинявайки преминаването на постоянен електрически ток. Електролити в разтвори ... ... Енциклопедичен речник по металургия

В wa, в k ryh в забележима концентрация има йони, които причиняват преминаването на електричество. ток (йонна проводимост). Д. също т.нар. проводници от втори вид. В тесния смисъл на думата, E. in va, молекули до ryh в p re поради електролитни ... ... Химическа енциклопедия

- (от Electro ... и гръцки lytos разложим, разтворим) течни или твърди вещества и системи, в които присъстват йони във всяка забележима концентрация, причинявайки преминаването на електрически ток. В тесен смисъл Е. ... ... Велика съветска енциклопедия

Този термин има и други значения, вижте Дисоциация. Електролитната дисоциация е процес на разграждане на електролит на йони, когато той се разтвори или стопи. Съдържание 1 Дисоциация в разтвори 2 ... Wikipedia

Електролитът е вещество, чиято стопилка или разтвор провежда електрически ток поради дисоциация на йони, но самото вещество не провежда електрически ток. Примери за електролити са разтвори на киселини, соли и основи. ... ... Wikipedia

Електролитът е химичен термин, обозначаващ вещество, чиято стопилка или разтвор провежда електрически ток поради дисоциация на йони. Примери за електролити са киселини, соли и основи. Електролитите са проводници от втори вид, ... ... Wikipedia

Електролитите се класифицират в две групи в зависимост от степента на дисоциация - силни и слаби електролити. Силните електролити имат степен на дисоциация по-голяма от единица или повече от 30%, слабите - по-малка от една или по-малка от 3%.

Процес на дисоциация

Електролитна дисоциация - процесът на разпадане на молекулите на йони - положително заредени катиони и отрицателно заредени аниони. Заредените частици пренасят електрически ток. Електролитната дисоциация е възможна само в разтвори и стопилки.

Движещата сила на дисоциацията е разпадането на ковалентните полярни връзки под действието на водните молекули. Полярните молекули се изтеглят от водните молекули. В твърдите вещества йонните връзки се разкъсват по време на процеса на нагряване. Високите температури предизвикват вибрации на йони във възлите на кристалната решетка.

Ориз. 1. Процесът на дисоциация.

Веществата, които лесно се разлагат на йони в разтвори или стопилки и следователно провеждат електричество, се наричат електролити. Неелектролитите не провеждат електричество, т.к. не се разлагат на катиони и аниони.

В зависимост от степента на дисоциация се разграничават силни и слаби електролити. Силните се разтварят във вода, т.е. напълно, без възможност за възстановяване, се разлагат на йони. Слабите електролити се разлагат частично на катиони и аниони. Степента на тяхната дисоциация е по-малка от тази на силните електролити.

Степента на дисоциация показва дела на разградените молекули в общата концентрация на веществата. Изразява се с формулата α = n/N.

Ориз. 2. Степен на дисоциация.

Слаби електролити

Списък на слабите електролити:

разредени и слаби неорганични киселини - H 2 S, H 2 SO 3, H 2 CO 3, H 2 SiO 3, H 3 BO 3;
някои органични киселини (повечето органични киселини са неелектролити) - CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH;
неразтворими основи - Al (OH) 3, Cu (OH) 2, Fe (OH) 2, Zn (OH) 2;
амониев хидроксид - NH 4 OH.

Ориз. 3. Таблица на разтворимостта.

Реакцията на дисоциация се записва с помощта на йонното уравнение:

HNO2 ↔ H++NO2-;
H2S ↔ H++HS-;
NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH -.

Многоосновните киселини се дисоциират на стъпки:

H2CO3 ↔ H++ HCO3-;
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2-.

Неразтворимите основи също се разграждат на етапи:

Fe(OH) 3 ↔ Fe(OH) 2 + + OH – ;
Fe(OH) 2 + ↔ FeOH 2+ + OH - ;
FeOH 2+ ↔ Fe 3+ + OH -.

Водата се класифицира като слаб електролит. Водата практически не провежда електричество, т.к. слабо се разлага на водородни катиони и аниони на хидроксидни йони. Получените йони се сглобяват отново във водни молекули:

H 2 O ↔ H + + OH -.

Ако водата лесно провежда електричество, значи съдържа примеси. Дестилираната вода е непроводима.

Дисоциацията на слабите електролити е обратима. Образуваните йони се сглобяват отново в молекули.

Какво научихме?

Слабите електролити включват вещества, които частично се разлагат на йони - положителни катиони и отрицателни аниони. Следователно такива вещества не провеждат добре електричество. Те включват слаби и разредени киселини, неразтворими основи, слабо разтворими соли. Най-слабият електролит е водата. Дисоциацията на слабите електролити е обратима реакция.

Соли, техните свойства, хидролиза

Ученик от 8 Б клас на училище номер 182

Петрова Полина

Учител по химия:

Харина Екатерина Алексеевна

МОСКВА 2009 г

В ежедневието сме свикнали да боравим само с една сол – трапезната, т.е. натриев хлорид NaCl. В химията обаче цял клас съединения се наричат соли. Солите могат да се разглеждат като продукти на заместване на водород в киселина с метал. Трапезната сол, например, може да се получи от солна киселина чрез реакция на заместване:

2Na + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2.

кисела сол

Ако вземете алуминий вместо натрий, се образува друга сол - алуминиев хлорид:

2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2

сол- Това са сложни вещества, състоящи се от метални атоми и киселинни остатъци. Те са продукти на пълно или частично заместване на водород в киселина с метал или хидроксилна група в основа с киселинен остатък. Например, ако в сярна киселина H 2 SO 4 заместим един водороден атом с калий, получаваме KHSO 4 сол, а ако два - K 2 SO 4.

Има няколко вида соли.

Видове сол	Определение	Примери за сол
Среден	Продуктът на пълното заместване на киселинния водород с метал. Те не съдържат нито Н атоми, нито ОН групи.	Na 2 SO 4 натриев сулфат CuCl 2 меден (II) хлорид Ca 3 (PO 4) 2 калциев фосфат Na 2 CO 3 натриев карбонат (калцинирана сода)
кисело	Продукт на непълно заместване на водорода на киселина с метал. Те съдържат водородни атоми. (Образуват се само от многоосновни киселини)	CaHPO 4 калциев хидроген фосфат Ca (H 2 PO 4) 2 калциев дихидроген фосфат NaHCO 3 натриев бикарбонат (сода за хляб)
Основен	Продуктът на непълно заместване на хидроксо групите на основа с киселинен остатък. Включва ОН групи. (образувани само от поликиселинни основи)	Cu (OH) Cl меден (II) хидроксохлорид Ca 5 (PO 4) 3 (OH) калциев хидроксофосфат (CuOH) 2 CO 3 меден (II) хидроксокарбонат (малахит)
смесен	Соли на две киселини	Ca(OCl)Cl - белина
Двойна	Соли на два метала	K 2 NaPO 4 - натриев дикалиев ортофосфат
Кристални хидрати	Съдържа кристализираща вода. При нагряване те се дехидратират - губят вода, превръщайки се в безводна сол.	CuSO4. 5H 2 O - меден (II) сулфат пентахидрат (меден сулфат) Na 2 CO 3. 10H 2 O - декахидрат натриев карбонат (сода)

Методи за получаване на соли.

1. Солите могат да бъдат получени чрез действие с киселини върху метали, основни оксиди и основи:

Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2

цинков хлорид

3H 2 SO 4 + Fe 2 O 3 Fe 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

железен (III) сулфат

3HNO 3 + Cr(OH) 3 Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O

хром(III) нитрат

2. Солите се образуват при реакцията на киселинни оксиди с алкали, както и киселинни оксиди с основни оксиди:

N 2 O 5 + Ca (OH) 2 Ca (NO 3) 2 + H 2 O

калциев нитрат

SiO 2 + CaO CaSiO 3

калциев силикат

3. Солите могат да бъдат получени чрез взаимодействие на соли с киселини, основи, метали, нелетливи киселинни оксиди и други соли. Такива реакции протичат при условие на отделяне на газ, утаяване, отделяне на оксид на по-слаба киселина или отделяне на летлив оксид.

Ca 3 (PO4) 2 + 3H 2 SO 4 3CaSO 4 + 2H 3 PO 4

калциев ортофосфат калциев сулфат

Fe 2 (SO 4) 3 + 6NaOH 2Fe (OH) 3 + 3Na 2 SO 4

железен (III) сулфат натриев сулфат

CuSO 4 + Fe FeSO 4 + Cu

меден (II) сулфат железен (II) сулфат

CaCO 3 + SiO 2 CaSiO 3 + CO 2

калциев карбонат калциев силикат

Al 2 (SO 4) 3 + 3BaCl 2 3BaSO 4 + 2AlCl 3

сулфатен хлорид сулфатен хлорид

алуминиев барий барий алуминий

4. Солите на безкислородните киселини се образуват при взаимодействието на метали с неметали:

2Fe + 3Cl 2 2FeCl 3

железен (III) хлорид

физични свойства.

Солите са твърди вещества с различни цветове. Разтворимостта им във вода е различна. Всички соли на азотната и оцетната киселина, както и натриевите и калиеви соли са разтворими. Разтворимостта във вода на други соли може да се намери в таблицата за разтворимост.

Химични свойства.

1) Солите реагират с метали.

Тъй като тези реакции протичат във водни разтвори, Li, Na, K, Ca, Ba и други активни метали, които реагират с вода при нормални условия, не могат да се използват за експерименти или реакциите могат да се извършват в стопилка.

CuSO 4 + Zn ZnSO 4 + Cu

Pb(NO 3) 2 + Zn Zn(NO 3) 2 + Pb

2) Солите реагират с киселини. Тези реакции протичат, когато по-силна киселина измести по-слаба киселина, освобождавайки газ или утайки.

При провеждането на тези реакции те обикновено вземат суха сол и действат с концентрирана киселина.

BaCl2 + H2SO4 BaSO4 + 2HCl

Na 2 SiO 3 + 2HCl 2NaCl + H 2 SiO 3

3) Солите реагират с алкали във водни разтвори.

Това е метод за получаване на неразтворими основи и алкали.

FeCl 3 (p-p) + 3NaOH(p-p) Fe(OH) 3 + 3NaCl

CuSO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) Na 2 SO 4 + Cu(OH) 2

Na 2 SO 4 + Ba(OH) 2 BaSO 4 + 2NaOH

4) Солите реагират със соли.

Реакциите протичат в разтвори и се използват за получаване на практически неразтворими соли.

AgNO 3 + KBr AgBr + KNO 3

CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl

5) Някои соли се разлагат при нагряване.

Типичен пример за такава реакция е изгарянето на варовик, чийто основен компонент е калциевият карбонат:

CaCO 3 CaO + CO2 калциев карбонат

1. Някои соли могат да кристализират с образуването на кристални хидрати.

Медният (II) сулфат CuSO 4 е бяло кристално вещество. Когато се разтвори във вода, той се нагрява и образува син разтвор. Отделянето на топлина и промяната на цвета са признаци на химическа реакция. Когато разтворът се изпари, кристалният хидрат на CuSO 4 се освобождава. 5H2O (меден сулфат). Образуването на това вещество показва, че меден (II) сулфат реагира с вода:

CuSO 4 + 5H 2 O CuSO 4 . 5H2O+Q

бяло синьо синьо

Използването на соли.

Повечето соли се използват широко в промишлеността и в бита. Например, натриевият хлорид NaCl или готварската сол е незаменим в готвенето. В промишлеността натриевият хлорид се използва за получаване на натриев хидроксид, NaHCO3 сода, хлор и натрий. Солите на азотната и ортофосфорната киселина са главно минерални торове. Например, калиев нитрат KNO 3 е калиев нитрат. Има го и в барута и други пиротехнически смеси. Солите се използват за получаване на метали, киселини, в производството на стъкло. Много продукти за растителна защита срещу болести, неприятели и някои лечебни вещества също принадлежат към класа на солите. Калиев перманганат KMnO 4 често се нарича калиев перманганат. Като строителни материали се използват варовик и гипс - CaSO 4 . 2H 2 O, който се използва и в медицината.

Разтвори и разтворимост.

Както беше посочено по-горе, разтворимостта е важно свойство на солите. Разтворимост - способността на едно вещество да образува с друго вещество хомогенна, стабилна система с променлив състав, състояща се от два или повече компонента.

Решенияса хомогенни системи, състоящи се от молекули на разтворителя и частици разтворено вещество.

Така например разтвор на готварска сол се състои от разтворител - вода, разтворено вещество - йони Na +, Cl -.

йони(от гръцки ión - отивам), електрически заредени частици, образувани, когато електрони (или други заредени частици) се губят или придобиват от атоми или групи от атоми. Концепцията и терминът "йон" е въведена през 1834 г. от М. Фарадей, който, изучавайки ефекта на електрическия ток върху водни разтвори на киселини, основи и соли, предполага, че електрическата проводимост на такива разтвори се дължи на движението на йони . Положително заредените йони, движещи се в разтвор към отрицателния полюс (катод), Фарадей нарича катиони, а отрицателно заредените йони, движещи се към положителния полюс (анод) - аниони.

Според степента на разтворимост във вода веществата се делят на три групи:

1) Силно разтворим;

2) Слабо разтворим;

3) Практически неразтворим.

Много соли са силно разтворими във вода. Когато определяте разтворимостта на други соли във вода, ще трябва да използвате таблицата за разтворимост.

Добре известно е, че някои вещества в разтворена или стопена форма провеждат електрически ток, докато други не провеждат ток при същите условия.

Наричат се вещества, които се разлагат на йони в разтвори или стопилки и следователно провеждат електричество електролити.

Наричат се вещества, които не се разлагат на йони при същите условия и не провеждат електрически ток неелектролити.

Електролитите включват киселини, основи и почти всички соли. Самите електролити не провеждат електричество. В разтвори и стопилки те се разлагат на йони, поради което протича токът.

Разграждането на електролитите в йони, когато се разтварят във вода, се нарича електролитна дисоциация. Съдържанието му се свежда до следните три разпоредби:

1) Електролитите при разтваряне във вода се разлагат (дисоциират) на йони – положителни и отрицателни.

2) Под действието на електрически ток йоните придобиват насочено движение: положително заредените йони се движат към катода и се наричат катиони, а отрицателно заредените йони се движат към анода и се наричат аниони.

3) Дисоциацията е обратим процес: паралелно с разпадането на молекулите на йони (дисоциация) протича процесът на свързване на йони (асоциация).

обратимост

Силни и слаби електролити.

За да се характеризира количествено способността на електролита да се разлага на йони, концепцията за степента на дисоциация (α), t . д.Съотношението на броя на молекулите, разложени на йони, към общия брой на молекулите. Например α = 1 показва, че електролитът се е разложил напълно на йони, а α = 0,2 означава, че само всяка пета от неговите молекули се е дисоциирала. При разреждане на концентриран разтвор, както и при нагряване, неговата електропроводимост се увеличава, тъй като степента на дисоциация се увеличава.

В зависимост от стойността на α, електролитите условно се разделят на силни (те се дисоциират почти напълно, (α 0,95) със средна сила (0,95

Силни електролити са много минерални киселини (HCl, HBr, HI, H 2 SO 4, HNO 3 и др.), алкали (NaOH, KOH, Ca (OH) 2 и др.), почти всички соли. Слабите разтвори включват разтвори на някои минерални киселини (H 2 S, H 2 SO 3, H 2 CO 3, HCN, HClO), много органични киселини (например оцетна CH 3 COOH), воден разтвор на амоняк (NH 3 . 2 O), вода, някои живачни соли (HgCl 2). Електролитите със средна сила често включват флуороводородна HF, ортофосфорна H3PO4 и азотиста HNO2 киселини.

Хидролиза на соли.

Терминът "хидролиза" идва от гръцките думи hidor (вода) и lysis (разлагане). Хидролизата обикновено се разбира като реакция на обмен между вещество и вода. Хидролитичните процеси са изключително разпространени в заобикалящата ни природа (както жива, така и нежива), а също така се използват широко от хората в съвременните производствени и битови технологии.

Хидролизата на солта е реакция на взаимодействие на йони, които съставляват солта, с вода, което води до образуването на слаб електролит и е придружено от промяна в средата на разтвора.

Три вида соли се подлагат на хидролиза:

а) соли, образувани от слаба основа и силна киселина (CuCl 2, NH 4 Cl, Fe 2 (SO 4) 3 - протича катионна хидролиза)

NH 4 + + H 2 O NH 3 + H 3 O +

NH4Cl + H2ONH3. H2O + HCl

Реакцията на средата е кисела.

б) соли, образувани от силна основа и слаба киселина (K 2 CO 3, Na 2 S - възниква анионна хидролиза)

SiO 3 2- + 2H 2 O H 2 SiO 3 + 2OH -

K 2 SiO 3 + 2H 2 O H 2 SiO 3 + 2KOH

Реакцията на средата е алкална.

в) соли, образувани от слаба основа и слаба киселина (NH 4) 2 CO 3, Fe 2 (CO 3) 3 - хидролизата протича по катиона и аниона.

2NH 4 + + CO 3 2- + 2H 2 O 2NH 3. H 2 O + H 2 CO 3

(NH 4) 2 CO 3 + H 2 O 2NH 3. H 2 O + H 2 CO 3

Често реакцията на околната среда е неутрална.

г) солите, образувани от силна основа и силна киселина (NaCl, Ba (NO 3) 2), не подлежат на хидролиза.

В някои случаи хидролизата протича необратимо (както се казва, отива до края). Така че, когато се смесват разтвори на натриев карбонат и меден сулфат, се утаява синя утайка от хидратирана основна сол, която при нагряване губи част от кристализационната вода и става зелена - превръща се в безводен основен меден карбонат - малахит:

2CuSO 4 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O (CuOH) 2 CO 3 + 2Na 2 SO 4 + CO 2

При смесване на разтвори на натриев сулфид и алуминиев хлорид хидролизата също отива до края:

2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O 2Al(OH) 3 + 3H 2 S + 6NaCl

Следователно, Al 2 S 3 не може да бъде изолиран от воден разтвор. Тази сол се получава от прости вещества.

Правете разлика между силни и слаби електролити. Силните електролити в разтворите са почти напълно дисоциирани. Тази група електролити включва повечето соли, основи и силни киселини. Слабите електролити включват слаби киселини и слаби основи и някои соли: живачен (II) хлорид, живачен (II) цианид, железен (III) тиоцианат и кадмиев йодид. Разтворите на силни електролити при високи концентрации имат значителна електрическа проводимост и тя леко се увеличава с разреждането на разтворите.

Разтворите на слаби електролити във високи концентрации се характеризират с незначителна електрическа проводимост, която се увеличава значително с разреждането на разтворите.

Когато дадено вещество се разтваря във всеки разтворител, се образуват прости (несолватирани) йони, неутрални молекули на разтвореното вещество, солватирани (хидратирани във водни разтвори) йони (например и др.), йонни двойки (или йонни близнаци), които са електростатично свързани групи от противоположно заредени йони (например,), образуването на които се наблюдава в огромното мнозинство от неводни електролитни разтвори, сложни йони (например,), солватирани молекули и др.

Във водни разтвори на силни електролити съществуват само прости или солватирани катиони и аниони. В техните разтвори няма молекули на разтвореното вещество. Следователно е неправилно да се предполага наличието на молекули или наличието на дългосрочни връзки между или и във воден разтвор на натриев хлорид.

Във водни разтвори на слаби електролити разтвореното вещество може да съществува под формата на прости и солватирани (-хидратирани) йони и недисоциирани молекули.

В неводни разтвори някои силни електролити (например ) не се дисоциират напълно дори при умерено високи концентрации. В повечето органични разтворители се наблюдава образуването на йонни двойки от противоположно заредени йони (за повече подробности вижте книга 2).

В някои случаи е невъзможно да се направи рязка граница между силни и слаби електролити.

Междуионни сили. Под действието на междуйонни сили около всеки свободно движещ се йон други йони се групират симетрично, заредени с противоположен знак, образувайки така наречената йонна атмосфера или йонен облак, който забавя движението на йона в разтвора.

Например, в разтвор хлоридните йони се групират около движещи се калиеви йони и се създава атмосфера от калиеви йони близо до движещи се хлоридни йони.

Йоните, чиято подвижност е отслабена от силите на междуйонно разширение, проявяват намалена химическа активност в разтвори. Това причинява отклонения в поведението на силните електролити от класическата форма на закона за масовото действие.

Чуждите йони, присъстващи в разтвор на даден електролит, също оказват силно влияние върху подвижността на неговите йони. Колкото по-висока е концентрацията, толкова по-значително е междуйонното взаимодействие и толкова по-силно чуждите йони влияят върху подвижността на йоните.

Слабите киселини и основи имат водородна или хидроксилна връзка в своите молекули, която е до голяма степен ковалентна, а не йонна; следователно, когато слабите електролити се разтварят в разтворители, които се отличават с много висока диелектрична константа, повечето от техните молекули не се разлагат на йони.

Разтворите на силни електролити се различават от разтворите на слаби електролити по това, че не съдържат недисоциирани молекули. Това се потвърждава от съвременни физични и физико-химични изследвания. Например, изследването на кристали от силни електролити от типа чрез рентгенова дифракция потвърждава факта, че кристалните решетки на солите са изградени от йони.

При разтваряне в разтворител с висока диелектрична константа, около йоните се образуват солватни (хидратирани във вода) обвивки, които предотвратяват комбинирането им в молекули. По този начин, тъй като силните електролити, дори в кристално състояние, не съдържат молекули, те не съдържат молекули в разтвор още повече.

Въпреки това, експериментално е установено, че електрическата проводимост на водни разтвори на силни електролити не е еквивалентна на електрическата проводимост, която може да се очаква по време на дисоциацията на молекулите на разтворените електролити в йони.

С помощта на теорията за електролитната дисоциация, предложена от Арениус, се оказа невъзможно да се обяснят този и редица други факти. За да ги обяснят, бяха представени нови научни положения.

Понастоящем несъответствието между свойствата на силните електролити и класическата форма на закона за масовото действие може да се обясни с помощта на теорията за силните електролити, предложена от Дебай и Хюкел. Основната идея на тази теория е, че между йони на силни електролити в разтвори възникват сили на взаимно привличане. Тези междуйонни сили карат поведението на силните електролити да се отклонява от законите на идеалните разтвори. Наличието на тези взаимодействия причинява взаимно забавяне на катиони и аниони.

Влияние на разреждането върху междуйонното привличане. Интерионното привличане причинява отклонения в поведението на реалните разтвори по същия начин, както междумолекулното привличане в реалните газове води до отклонения в тяхното поведение от законите на идеалните газове. Колкото по-голяма е концентрацията на разтвора, толкова по-плътна е йонната атмосфера и толкова по-ниска е подвижността на йоните, а оттам и електропроводимостта на електролитите.

Точно както свойствата на реалния газ при ниско налягане се доближават до тези на идеалния газ, така и свойствата на разтворите на силни електролити се доближават до тези на идеалните разтвори при високо разреждане.

С други думи, в разредените разтвори разстоянията между йоните са толкова големи, че взаимното привличане или отблъскване, изпитвано от йоните, е изключително малко и практически намалява до нула.

Така наблюдаваното увеличение на електропроводимостта на силни електролити при разреждане на техните разтвори се обяснява с отслабването на междуйонните сили на привличане и отблъскване, което води до увеличаване на скоростта на движение на йони.

Колкото по-малко дисоцииран е електролитът и колкото по-разреден е разтворът, толкова по-малко междуйонно електрическо влияние и по-малко отклонения от закона за масовото действие се наблюдават и, обратно, колкото по-голяма е концентрацията на разтвора, толкова по-голямо е междуйонното електрическо влияние и наблюдават се повече отклонения от закона за действието на масите.

Поради горните причини законът за действието на масите в класическата му форма не може да се приложи към водни разтвори на силни електролити, както и към концентрирани водни разтвори на слаби електролити.

Всички вещества могат да бъдат разделени на електролити и неелектролити. Електролитите включват вещества, чиито разтвори или стопилки провеждат електрически ток (например водни разтвори или стопилки на KCl, H3PO4, Na2CO3). Неелектролитните вещества не провеждат електрически ток при стопяване или разтваряне (захар, алкохол, ацетон и др.).

Електролитите се делят на силни и слаби. Силните електролити в разтвори или стопилки напълно се дисоциират на йони. Когато пишете уравненията на химичните реакции, това се подчертава със стрелка в една посока, например:

HCl → H + + Cl -

Ca (OH) 2 → Ca 2+ + 2OH -

Силните електролити включват вещества с хетерополярна или йонна кристална структура (таблица 1.1).

Таблица 1.1 Силни електролити

Слабите електролити се разлагат на йони само частично. Заедно с йони, в стопилките или разтворите на тези вещества присъстват по-голямата част от недисоциираните молекули. В разтвори на слаби електролити, успоредно с дисоциацията, протича обратният процес - асоцииране, т.е. комбиниране на йони в молекули. При писане на уравнението на реакцията това се подчертава с две противоположно насочени стрелки.

CH 3 COOH D CH 3 COO - + H +

Слабите електролити включват вещества с хомеополярен тип кристална решетка (таблица 1.2).

Таблица 1.2 Слаби електролити

Равновесното състояние на слаб електролит във воден разтвор се характеризира количествено със степента на електролитна дисоциация и константата на електролитна дисоциация.

Степента на електролитна дисоциация α е съотношението на броя на молекулите, разложени на йони, към общия брой разтворени електролитни молекули:

Степента на дисоциация показва каква част от общото количество разтворен електролит се разлага на йони и зависи от естеството на електролита и разтворителя, както и от концентрацията на веществото в разтвора, има безразмерна стойност, въпреки че е обикновено се изразява като процент. При безкрайно разреждане на електролитния разтвор степента на дисоциация се доближава до единица, което съответства на пълната 100% дисоциация на молекулите на разтвореното вещество в йони. За разтвори на слаби електролити α<<1. Сильные электролиты в растворах диссоциируют полностью (α =1). Если известно, что в 0,1 М растворе уксусной кислоты степень электрической диссоциации α =0,0132, это означает, что 0,0132 (или 1,32%) общего количества растворённой уксусной кислоты продиссоциировало на ионы, а 0,9868 (или 98,68%) находится в виде недиссоциированных молекул. Диссоциация слабых электролитов в растворе подчиняется закону действия масс.

Най-общо една обратима химическа реакция може да бъде представена като:

а A+ bБ Г д D+ дд

Скоростта на реакцията е право пропорционална на произведението на концентрацията на реагиращите частици по степени на техните стехиометрични коефициенти. След това за директната реакция

V 1 = к 1[A] а[B] б,

и скоростта на обратната реакция

V 2 = к 2[D] д[E] д.

В даден момент скоростта на правата и обратната реакция ще се изравни, т.е.

Това състояние се нарича химично равновесие. Оттук

к 1[A] а[B] b=к 2[D] д[E] д

Групирайки константите от едната страна и променливите от другата страна, получаваме:

По този начин, за обратима химична реакция в състояние на равновесие, произведението на равновесните концентрации на реакционните продукти в степени на техните стехиометрични коефициенти, свързани със същия продукт за изходните вещества, е постоянна стойност при дадена температура и налягане . Числена стойност на константата на химичното равновесие Да сене зависи от концентрацията на реагентите. Например, равновесната константа за дисоциацията на азотиста киселина, в съответствие със закона за масовото действие, може да бъде записана като:

HNO 2 + H 2 OD H 3 O + + NO 2 -

стойността К анаречена константа на дисоциация на киселината, в този случай азотиста.

Константата на дисоциация на слаба основа се изразява по подобен начин. Например за реакцията на дисоциация на амоняк:

NH 3 + H 2 O DNH 4 + + OH -

стойността К бнаречена константа на дисоциация на основата, в този случай амоняк. Колкото по-висока е константата на дисоциация на електролита, толкова повече електролитът се дисоциира и толкова по-висока е концентрацията на неговите йони в разтвора при равновесие. Съществува връзка между степента на дисоциация и константата на дисоциация на слаб електролит:

Това е математически израз на закона за разреждане на Оствалд: когато слаб електролит се разрежда, степента на неговата дисоциация се увеличава.За слабите електролити при Да се≤1∙10 -4 и ОТ≥0,1 mol/l използвайте опростения израз:

Да се= α 2 ∙ОТили α

Пример1. Изчислете степента на дисоциация и концентрацията на йони и [ NH 4 + ] в 0,1 М разтвор на амониев хидроксид, ако Да се NH 4 OH \u003d 1,76 ∙ 10 -5

Дадено е: NH 4 OH

Да се NH 4 OH \u003d 1,76 ∙ 10 -5

Решение:

Тъй като електролитът е доста слаб ( Към NH4OH =1,76∙10 –5 <1∙ 10 - 4) и раствор его не слишком разбавлен, можно принять, что:

или 1,33%

Концентрацията на йони в бинарен електролитен разтвор е равна на ° С∙α, тъй като бинарният електролит се йонизира с образуването на един катион и един анион, тогава \u003d [ NH 4 + ] \u003d 0,1 1,33 10 -2 \u003d 1,33 10 -3 (mol / l).

Отговор:а=1,33%; \u003d [ NH 4 + ] \u003d 1,33 ∙ 10 -3 mol / l.

Теория на силните електролити

Силните електролити в разтвори и стопилки напълно се дисоциират на йони. Експерименталните изследвания на електрическата проводимост на разтвори на силни електролити обаче показват, че нейната стойност е малко подценена в сравнение с електрическата проводимост, която трябва да бъде при 100% дисоциация. Това несъответствие се обяснява с теорията за силните електролити, предложена от Дебай и Хюкел. Според тази теория в разтвори на силни електролити има електростатично взаимодействие между йони. Около всеки йон се образува "йонна атмосфера" от йони с противоположен заряд, което забавя движението на йони в разтвора при преминаване на постоянен електрически ток. В допълнение към електростатичното взаимодействие на йони, в концентрираните разтвори е необходимо да се вземе предвид асоциирането на йони. Влиянието на междуйонните сили създава ефекта на непълна дисоциация на молекулите, т.е. видима степен на дисоциация. Стойността на α, определена експериментално, винаги е малко по-ниска от истинската α. Например, в 0,1 М разтвор на Na 2 SO 4, експерименталната стойност α = 45%. За да се вземат предвид електростатичните фактори в разтвори на силни електролити, се използва понятието активност (а).Активността на йона се нарича ефективната или привидна концентрация, според която йонът действа в разтвора. Активността и истинската концентрация са свързани с израза:

където е-коефициент на активност, който характеризира степента на отклонение на системата от идеала поради електростатични взаимодействия на йони.

Коефициентите на активност на йоните зависят от стойността на µ, наречена йонна сила на разтвора. Йонната сила на разтвор е мярка за електростатичното взаимодействие на всички присъстващи в разтвора йони и е равна на половината от сумата на продуктите на концентрациите (със)от всеки от присъстващите йони в разтвора на квадрат от неговото зарядно число (z):

В разредени разтвори (µ<0,1М) коэффициенты активности меньше единицы и уменьшаются с ростом ионной силы. Растворы с очень низкой ионной силой (µ < 1∙10 -4 М) можно считать идеальными. В бесконечно разбавленных растворах электролитов активность можно заменить истинной концентрацией. В идеальной системе a = cа коефициентът на активност е 1. Това означава, че практически няма електростатични взаимодействия. В много концентрирани разтвори (µ>1M) коефициентите на активност на йони могат да бъдат по-големи от единица. Връзката на коефициента на активност с йонната сила на разтвора се изразява с формулите:

при µ <10 -2

при 10 -2 ≤ µ ≤ 10 -1

+ 0,1z2µна 0,1<µ <1

Равновесната константа, изразена чрез дейности, се нарича термодинамична. Например за реакцията

а A+ bб д D+ дд

Термодинамичната константа има формата:

Зависи от температурата, налягането и естеството на разтворителя.

Тъй като активността на частицата , тогава

където Да се C е концентрационната равновесна константа.

Значение Да се C зависи не само от температурата, природата на разтворителя и налягането, но и от йонната сила м. Тъй като термодинамичните константи зависят от най-малък брой фактори, следователно те са най-фундаменталните характеристики на равновесието. Следователно в справочниците се дават термодинамичните константи. Стойностите на термодинамичните константи на някои слаби електролити са дадени в приложението към това ръководство. \u003d 0,024 mol / l.

С увеличаване на заряда на йона, коефициентът на активност и активността на йона намаляват.

Въпроси за самоконтрол:

Какво е идеална система? Посочете основните причини за отклонението на реалната система от идеалната.
Каква е степента на дисоциация на електролитите?
Дайте примери за силни и слаби електролити.
Каква е връзката между константата на дисоциация и степента на дисоциация на слаб електролит? Изразете го математически.
Какво е активност? Как са свързани активността на един йон и неговата истинска концентрация?
Какво е фактор на активността?
Как зарядът на йона влияе върху стойността на коефициента на активност?
Каква е йонната сила на разтвора, неговият математически израз?
Запишете формулите за изчисляване на коефициентите на активност на отделните йони в зависимост от йонната сила на разтвора.
Формулирайте закона за действието на масите и го изразете математически.
Каква е константата на термодинамичното равновесие? Какви фактори влияят върху стойността му?
Каква е концентрационната равновесна константа? Какви фактори влияят върху стойността му?
Как са свързани термодинамичните и концентрационните равновесни константи?
До каква степен може да се промени стойността на коефициента на активност?
Какви са основните положения на теорията за силните електролити?