Xác định điểm mạnh và điểm yếu. Chất điện li mạnh và yếu

Ở trạng thái cân bằng động với các phân tử không phân ly. Chất điện ly yếu bao gồm hầu hết các axit hữu cơ và nhiều bazơ hữu cơ trong dung dịch nước và không chứa nước.

Chất điện li yếu là:

hầu hết các axit hữu cơ và nước;
một số axit vô cơ: 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 và các loại khác;
một số hiđroxit kim loại ít tan: Fe(OH) 3 , Zn(OH) 2 và các hiđroxit khác; cũng như amoni hydroxit NH 4 OH.

Văn học

M. I. Ravich-Sherbo. V. V. Novikov "Hóa học vật lý và chất keo" M: Trường trung học, 1975

Quỹ Wikimedia. 2010 .

Xem "Chất điện ly yếu" là gì trong các từ điển khác:

chất điện li yếu- - chất điện ly, phân ly nhẹ trong dung dịch nước thành ion. Quá trình phân li của các chất điện li yếu là thuận nghịch và tuân theo định luật tác dụng khối lượng. Hóa học đại cương: sách giáo khoa / A. V. Zholnin ... thuật ngữ hóa học

Chất có độ dẫn ion; chúng được gọi là chất dẫn điện loại hai, dòng điện chạy qua chúng đi kèm với sự truyền vật chất. Chất điện phân bao gồm muối nóng chảy, oxit hoặc hydroxit, cũng như (xảy ra đáng kể ... ... Bách khoa toàn thư Collier

Theo nghĩa rộng, chất lỏng hoặc chất rắn trong va và các hệ thống, trong đó các ion hiện diện với nồng độ đáng chú ý, gây ra dòng điện chạy qua chúng. dòng điện (độ dẫn ion); theo nghĩa hẹp thành va, phân hủy thành các ion trong pre. Khi hòa tan E. ... ... bách khoa vật lý

chất điện phân- chất lỏng hoặc chất rắn trong đó, do sự phân ly điện phân, các ion được hình thành ở bất kỳ nồng độ đáng chú ý nào, gây ra dòng điện một chiều. Chất điện ly trong dung dịch ... ... Từ điển bách khoa về luyện kim

Trong wa, trong k ryh ở nồng độ đáng chú ý có các ion gây ra dòng điện. dòng điện (độ dẫn ion). E. cũng gọi. dây dẫn loại hai. Theo nghĩa hẹp của từ này, E. in va, các phân tử chuyển động thành ryh in p re do hiện tượng điện phân ... ... bách khoa toàn thư hóa học

- (từ Electro ... và lytos có thể phân hủy, hòa tan trong tiếng Hy Lạp) các chất và hệ thống ở dạng lỏng hoặc rắn trong đó các ion có mặt ở bất kỳ nồng độ đáng chú ý nào, gây ra dòng điện. Theo nghĩa hẹp, E. ... ... Bách khoa toàn thư Liên Xô

Thuật ngữ này có ý nghĩa khác, xem Phân ly. Phân ly điện phân là quá trình phân hủy chất điện phân thành các ion khi nó hòa tan hoặc nóng chảy. Nội dung 1 Phân ly trong dung dịch 2 ... Wikipedia

Chất điện phân là chất mà chất nóng chảy hoặc dung dịch của nó dẫn được dòng điện do phân li thành ion, nhưng bản thân chất đó không dẫn điện. Ví dụ về chất điện phân là dung dịch axit, muối và bazơ. ... ... Wikipedia

Chất điện phân là một thuật ngữ hóa học biểu thị một chất có sự nóng chảy hoặc dung dịch dẫn điện do phân ly thành các ion. Ví dụ về chất điện phân là axit, muối và bazơ. Chất điện phân là chất dẫn điện loại hai, ... ... Wikipedia

Chất điện ly được phân thành hai nhóm tùy thuộc vào mức độ phân ly - chất điện ly mạnh và yếu. Chất điện ly mạnh có mức độ phân ly lớn hơn một hoặc hơn 30%, yếu - nhỏ hơn một hoặc dưới 3%.

quá trình phân ly

Phân ly điện phân - quá trình phân hủy các phân tử thành các ion - cation tích điện dương và anion tích điện âm. Hạt mang điện mang dòng điện. Sự phân ly điện phân chỉ có thể xảy ra trong các dung dịch và tan chảy.

Động lực của sự phân ly là sự phân hủy các liên kết cộng hóa trị có cực dưới tác dụng của các phân tử nước. Các phân tử cực bị kéo đi bởi các phân tử nước. Trong chất rắn, liên kết ion bị phá vỡ trong quá trình nung nóng. Nhiệt độ cao gây ra dao động của các ion trong các nút của mạng tinh thể.

Cơm. 1. Quá trình phân ly.

Các chất dễ dàng phân hủy thành các ion trong dung dịch hoặc nóng chảy và do đó dẫn điện được gọi là chất điện phân. Chất không điện phân không dẫn điện, tk. không bị phân hủy thành cation và anion.

Tùy thuộc vào mức độ phân ly, người ta phân biệt chất điện ly mạnh và yếu. Những chất mạnh hòa tan trong nước, tức là hoàn toàn, không có khả năng phục hồi, phân hủy thành các ion. Chất điện ly yếu bị phân hủy thành cation và anion một phần. Mức độ phân ly của chúng kém hơn so với chất điện ly mạnh.

Mức độ phân ly cho thấy tỷ lệ các phân tử bị phân hủy trong tổng nồng độ của các chất. Nó được thể hiện bằng công thức α = n/N.

Cơm. 2. Mức độ phân ly.

chất điện giải yếu

Danh sách các chất điện li yếu:

axit vô cơ loãng và yếu - H 2 S, H 2 SO 3, H 2 CO 3, H 2 SiO 3, H 3 BO 3;
một số axit hữu cơ (đa số axit hữu cơ là chất không điện ly) - CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH;
bazơ không tan - Al(OH)3, Cu(OH)2, Fe(OH)2, Zn(OH)2;
amoni hiđroxit - NH 4 OH.

Cơm. 3. Bảng độ tan.

Phản ứng phân ly được viết bằng phương trình ion:

HNO 2 ↔ H + + NO 2 - ;
H 2 S ↔ H + + HS - ;
NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH -.

Axit polybasic phân ly theo các bước:

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

Các bazơ không hòa tan cũng bị phá vỡ theo các giai đoạn:

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

Nước được xếp vào chất điện li yếu. Nước thực tế không dẫn điện, bởi vì. phân hủy yếu thành cation hydro và anion hydroxit. Các ion kết quả được tập hợp lại thành các phân tử nước:

H 2 O ↔ H + + OH -.

Nếu nước dễ dàng dẫn điện, thì nó chứa tạp chất. Nước cất không dẫn điện.

Sự phân ly của các chất điện ly yếu là thuận nghịch. Các ion hình thành được tập hợp lại thành các phân tử.

Chúng ta đã học được gì?

Chất điện ly yếu bao gồm các chất bị phân hủy một phần thành ion - cation dương và anion âm. Do đó, những chất như vậy không dẫn điện tốt. Chúng bao gồm axit yếu và loãng, bazơ không tan, muối ít tan. Chất điện ly yếu nhất là nước. Sự phân li của các chất điện li yếu là phản ứng thuận nghịch.

Muối, tính chất của chúng, quá trình thủy phân

Học sinh lớp 8 trường B số 182

Petrova Polina

Giáo viên môn Hóa học:

Kharina Ekaterina Alekseevna

MOSCOW 2009

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta đã quen với việc chỉ xử lý một loại muối - muối ăn, tức là. natri clorua NaCl. Tuy nhiên, trong hóa học, cả một lớp hợp chất được gọi là muối. Muối có thể được coi là sản phẩm thay thế hydro trong axit cho kim loại. Ví dụ, muối ăn có thể thu được từ axit clohydric bằng phản ứng thế:

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

muối axit

Nếu bạn dùng nhôm thay vì natri, một loại muối khác sẽ được hình thành - nhôm clorua:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

muối- Là phức chất gồm nguyên tử kim loại và gốc axit. Chúng là sản phẩm thay thế hoàn toàn hoặc một phần hydro trong axit bằng kim loại hoặc nhóm hydroxyl trong bazơ có dư lượng axit. Ví dụ, nếu trong axit sunfuric H 2 SO 4 chúng ta thay thế một nguyên tử hydro bằng kali, chúng ta sẽ nhận được muối KHSO 4 và nếu hai - K 2 SO 4.

Có một số loại muối.

các loại muối	Sự định nghĩa	muối ví dụ
Trung bình	Sản phẩm của sự thay thế hoàn toàn hydro axit bằng một kim loại. Chúng không chứa nguyên tử H cũng như nhóm OH.	Na 2 SO 4 natri sulfat CuCl 2 đồng (II) clorua Ca 3 (PO 4) 2 canxi photphat Na 2 CO 3 natri cacbonat (tro xút)
Chua	Sản phẩm của sự thay thế không hoàn toàn hiđro của axit bằng kim loại. Chúng chứa các nguyên tử hydro. (Chúng chỉ được hình thành bởi axit polybasic)	CaHPO 4 canxi hydro photphat Ca (H 2 PO 4) 2 canxi dihydro photphat NaHCO 3 natri bicacbonat (muối nở)
Chủ yếu	Sản phẩm của sự thay thế không hoàn toàn các nhóm hydroxo của một bazơ bằng một gốc axit. Gồm các nhóm OH. (chỉ được hình thành bởi các bazơ polyaxit)	Cu(OH) Cl đồng (II) hiđroxoclorua Ca 5 (PO 4) 3 (OH) canxi hiđrophotphat (CuOH) 2 CO 3 đồng (II) hiđrocacbonat (malachite)
Trộn	muối của hai axit	Ca(OCl)Cl - thuốc tẩy
Gấp đôi	muối của hai kim loại	K 2 NaPO 4 - natri dikali orthophotphat
Tinh thể hydrat	Chứa nước kết tinh. Khi đun nóng, chúng khử nước - chúng mất nước, biến thành muối khan.	CuSO4. 5H 2 O - đồng (II) sunfat pentahydrat (đồng sunfat) Na 2 CO 3. 10H 2 O - natri cacbonat khử nước (soda)

Phương pháp thu được muối.

1. Có thể thu được muối khi tác dụng với axit với kim loại, oxit bazơ và bazơ:

Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2

kẽm clorua

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

sắt(III) sunfat

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

crom(III) nitrat

2. Muối được tạo thành do phản ứng của oxit axit với kiềm, oxit axit với oxit bazơ:

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

canxi nitrat

SiO2 + CaO CaSiO3

canxi silicat

3. Có thể thu được muối khi cho muối phản ứng với axit, kiềm, kim loại, oxit axit không bay hơi và các muối khác. Những phản ứng như vậy xảy ra trong điều kiện tạo ra khí, kết tủa, tạo thành oxit của axit yếu hơn hoặc tạo thành oxit dễ bay hơi.

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

canxi orthophotphat canxi sulfat

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

sắt(III) sunfat natri sunfat

CuSO4 + Fe FeSO4 + Cu

đồng(II) sunfat sắt(II) sunfat

CaCO 3 + SiO 2 CaSiO 3 + CO 2

canxi cacbonat canxi silicat

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

sunfat clorua sunfat clorua

nhôm bari nhôm bari

4. Muối của axit không chứa oxi được tạo thành do tương tác của kim loại với phi kim:

2Fe + 3Cl 2 2FeCl 3

sắt(III) clorua

tính chất vật lý.

Muối là chất rắn có màu sắc khác nhau. Độ hòa tan của chúng trong nước là khác nhau. Tất cả các muối của axit nitric và axit axetic, cũng như muối natri và kali, đều hòa tan. Độ tan trong nước của các muối khác có thể xem trong bảng độ tan.

Tính chất hóa học.

1) Muối phản ứng với kim loại.

Vì các phản ứng này diễn ra trong dung dịch nước nên không thể sử dụng Li, Na, K, Ca, Ba và các kim loại hoạt động khác phản ứng với nước trong điều kiện bình thường cho các thí nghiệm hoặc phản ứng có thể được thực hiện ở dạng nóng chảy.

CuSO4 + Zn ZnSO4 + Cu

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

2) Muối phản ứng với axit. Những phản ứng này diễn ra khi một axit mạnh hơn thay thế một axit yếu hơn, giải phóng khí hoặc kết tủa.

Khi tiến hành các phản ứng này thường lấy một muối khô tác dụng với axit đặc.

BaCl 2 + H 2 SO 4 BaSO 4 + 2HCl

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

3) Muối phản ứng với kiềm trong dung dịch nước.

Đây là phương pháp thu được các bazơ và kiềm không tan.

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) Muối phản ứng với muối.

Các phản ứng tiến hành trong dung dịch và được sử dụng để thu được muối thực tế không hòa tan.

AgNO 3 + KBr AgBr + KNO 3

CaCl 2 + Na 2 CO 3 CaCO 3 + 2NaCl

5) Một số muối bị phân hủy khi đun nóng.

Một ví dụ điển hình của phản ứng như vậy là đốt đá vôi, thành phần chính là canxi cacbonat:

CaCO 3 CaO + CO2 canxi cacbonat

1. Một số muối có khả năng kết tinh với sự hình thành các tinh thể hydrat.

Đồng (II) sunfat CuSO 4 là chất kết tinh màu trắng. Khi tan trong nước nóng lên tạo thành dung dịch màu xanh lam. Sự giải phóng nhiệt và thay đổi màu sắc là dấu hiệu của phản ứng hóa học. Khi dung dịch bay hơi, tinh thể CuSO 4 hydrat được giải phóng. 5H 2 O (đồng sunfat). Sự hình thành chất này cho thấy đồng (II) sunfat phản ứng với nước:

CuSO4 + 5H 2 O CuSO4 . 5H2O+Q

trắng xanh xanh

Việc sử dụng muối.

Hầu hết các muối được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống hàng ngày. Ví dụ, natri clorua NaCl, hoặc muối ăn, không thể thiếu trong nấu ăn. Trong công nghiệp, natri clorua được sử dụng để sản xuất natri hydroxit, soda NaHCO 3, clo và natri. Muối của axit nitric và orthophotphoric chủ yếu là phân khoáng. Ví dụ, kali nitrat KNO 3 là kali nitrat. Nó cũng được tìm thấy trong thuốc súng và các hỗn hợp pháo hoa khác. Muối được sử dụng để thu được kim loại, axit, trong sản xuất thủy tinh. Nhiều loại thuốc bảo vệ thực vật chống lại bệnh tật, sâu bệnh và một số dược chất cũng thuộc loại muối. Thuốc tím KMnO 4 thường được gọi là thuốc tím. Đá vôi và thạch cao - CaSO 4 - được sử dụng làm vật liệu xây dựng. 2H 2 O, cũng được sử dụng trong y học.

Dung dịch và độ hòa tan.

Như đã nêu trước đây, độ hòa tan là một tính chất quan trọng của muối. Độ hòa tan - khả năng của một chất tạo thành với một chất khác một hệ thống đồng nhất, ổn định có thành phần thay đổi, bao gồm hai hoặc nhiều thành phần.

Các giải pháp là những hệ đồng thể gồm các phân tử dung môi và các tiểu phân chất tan.

Vì vậy, ví dụ, dung dịch muối ăn bao gồm dung môi - nước, chất tan - ion Na +, Cl -.

ion(từ tiếng Hy Lạp ión - going), các hạt mang điện được hình thành khi các electron (hoặc các hạt mang điện khác) bị mất đi hoặc thu được bởi các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử. Khái niệm và thuật ngữ "ion" được đưa ra vào năm 1834 bởi M. Faraday, người đã nghiên cứu tác dụng của dòng điện đối với các dung dịch axit, kiềm và muối, cho rằng tính dẫn điện của các dung dịch đó là do sự chuyển động của các ion. . Các ion mang điện tích dương di chuyển trong dung dịch về cực âm (cực âm) Faraday gọi là cation, và các ion mang điện tích âm di chuyển về cực dương (cực dương) - anion.

Theo mức độ hòa tan trong nước, các chất được chia thành ba nhóm:

1) Hòa tan cao;

2) Ít tan;

3) Thực tế không hòa tan.

Nhiều muối tan nhiều trong nước. Khi quyết định độ hòa tan của các muối khác trong nước, bạn sẽ phải sử dụng bảng độ hòa tan.

Ai cũng biết rằng một số chất ở dạng hòa tan hoặc nóng chảy dẫn điện, trong khi những chất khác không dẫn điện trong cùng điều kiện.

Các chất phân hủy thành các ion trong dung dịch hoặc nóng chảy và do đó dẫn điện được gọi là chất điện giải.

Những chất không bị phân hủy thành ion trong cùng điều kiện và không dẫn điện gọi là chất không điện giải.

Chất điện phân bao gồm axit, bazơ và hầu hết các loại muối. Bản thân chất điện phân không dẫn điện. Trong các dung dịch và tan chảy, chúng phân hủy thành các ion, nhờ đó dòng điện chạy qua.

Sự phân hủy các chất điện ly thành ion khi chúng hòa tan trong nước được gọi là phân ly điện phân. Nội dung của nó gói gọn trong ba điều khoản sau đây:

1) Các chất điện li khi tan trong nước sẽ phân huỷ (phân li) thành các ion dương và âm.

2) Dưới tác dụng của dòng điện, các ion thu được chuyển động có hướng: ion mang điện tích dương chuyển động về cực âm gọi là cation, ion mang điện tích âm chuyển động về phía cực dương gọi là anion.

3) Sự phân ly là quá trình thuận nghịch: song song với quá trình phân tử phân tử thành ion (phân ly) thì quá trình liên kết ion (liên kết) tiến hành.

khả năng đảo ngược

Chất điện li mạnh và yếu.

Để định lượng đặc trưng cho khả năng phân hủy thành ion của chất điện ly, người ta khái niệm độ phân ly (α), t . e. Tỷ lệ số phân tử bị phân hủy thành ion trên tổng số phân tử. Ví dụ, α = 1 cho biết chất điện phân đã phân hủy hoàn toàn thành các ion và α = 0,2 có nghĩa là chỉ một phần năm phân tử của nó đã phân ly. Khi dung dịch cô đặc được pha loãng, cũng như khi đun nóng, độ dẫn điện của nó tăng lên do mức độ phân ly tăng lên.

Tùy thuộc vào giá trị của α, các chất điện phân được chia thành các chất mạnh (chúng phân ly gần như hoàn toàn, (α 0,95) và độ mạnh trung bình (0,95)

Chất điện ly mạnh là nhiều axit khoáng (HCl, HBr, HI, H 2 SO 4 , HNO 3, v.v.), kiềm (NaOH, KOH, Ca(OH) 2, v.v.), hầu hết tất cả các muối. Dung dịch yếu bao gồm dung dịch của một số axit vô cơ (H 2 S, H 2 SO 3, H 2 CO 3, HCN, HClO), nhiều axit hữu cơ (ví dụ: CH 3 COOH axetic), dung dịch amoniac (NH 3 . 2 O), nước, một ít muối thủy ngân (HgCl 2). Các chất điện phân cường độ trung bình thường bao gồm các axit flohydric HF, orthophosphoric H 3 PO 4 và nitơ HNO 2.

thủy phân muối.

Thuật ngữ "thủy phân" xuất phát từ tiếng Hy Lạp từ hidor (nước) và lysis (sự phân hủy). Sự thủy phân thường được hiểu là phản ứng trao đổi chất giữa một chất với nước. Các quá trình thủy phân cực kỳ phổ biến trong tự nhiên xung quanh chúng ta (cả sinh học và vô sinh), và cũng được con người sử dụng rộng rãi trong các công nghệ sản xuất và gia dụng hiện đại.

Sự thủy phân của muối là phản ứng tương tác giữa các ion tạo nên muối với nước dẫn đến sự tạo thành chất điện li yếu và kèm theo sự biến đổi môi trường dung dịch.

Ba loại muối bị thủy phân:

a) muối tạo bởi bazơ yếu và axit mạnh (CuCl 2, NH 4 Cl, Fe 2 (SO 4) 3 - quá trình thủy phân cation)

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

NH 4 Cl + H 2 O NH 3 . H2O + HCl

Phản ứng của môi trường có tính axit.

b) muối tạo bởi bazơ mạnh và axit yếu (k 2 CO 3, Na 2 S - xảy ra quá trình thủy phân anion)

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

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

Phản ứng của môi trường là kiềm.

c) muối tạo bởi bazơ yếu và axit yếu (NH 4) 2 CO 3, Fe 2 (CO 3) 3 - quá trình thủy phân xảy ra dọc theo cation và anion.

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

Thường phản ứng của môi trường là trung tính.

d) muối tạo bởi bazơ mạnh và axit mạnh (NaCl, Ba(NO 3) 2) không bị thủy phân.

Trong một số trường hợp, quá trình thủy phân diễn ra không thể đảo ngược (như người ta nói, đi đến cùng). Vì vậy, khi trộn các dung dịch natri cacbonat và đồng sunfat, sẽ tạo ra kết tủa màu xanh lam của muối bazơ ngậm nước, khi đun nóng sẽ mất một phần nước kết tinh và chuyển sang màu xanh lục - biến thành cacbonat đồng bazơ khan - malachit:

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

Khi trộn dung dịch natri sunfua và nhôm clorua, quá trình thủy phân cũng đi đến cùng:

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

Do đó, Al 2 S 3 không thể được phân lập từ dung dịch nước. Muối này được lấy từ các chất đơn giản.

Phân biệt chất điện li mạnh và chất điện li yếu. Các chất điện li mạnh trong dung dịch hầu như phân li hoàn toàn. Nhóm chất điện giải này bao gồm hầu hết các muối, kiềm và axit mạnh. Chất điện ly yếu bao gồm axit yếu và bazơ yếu và một số muối: thủy ngân (II) clorua, thủy ngân (II) xyanua, sắt (III) thiocyanat và cadmium iodua. Các dung dịch chất điện ly mạnh ở nồng độ cao có độ dẫn điện đáng kể và nó tăng nhẹ khi pha loãng dung dịch.

Các dung dịch chất điện ly yếu ở nồng độ cao được đặc trưng bởi độ dẫn điện không đáng kể, độ dẫn điện này tăng lên rất nhiều khi pha loãng dung dịch.

Khi một chất được hòa tan trong bất kỳ dung môi nào, các ion đơn giản (không hòa tan) được hình thành, các phân tử trung tính của chất tan, các ion hòa tan (ngậm nước trong dung dịch nước) (ví dụ, v.v.), các cặp ion (hoặc cặp song sinh ion), mà là các nhóm liên kết tĩnh điện của các ion tích điện trái dấu (ví dụ), sự hình thành của chúng được quan sát thấy trong phần lớn các dung dịch điện phân không chứa nước, các ion phức tạp (ví dụ,), các phân tử solvat hóa, v.v.

Trong dung dịch nước của chất điện ly mạnh, chỉ tồn tại các cation và anion đơn giản hoặc hòa tan. Không có phân tử chất tan trong dung dịch của chúng. Do đó, sẽ không chính xác khi cho rằng có sự hiện diện của các phân tử hoặc sự có mặt của các liên kết dài hạn giữa hoặc và trong dung dịch natri clorua.

Trong dung dịch nước của chất điện ly yếu, chất tan có thể tồn tại ở dạng ion đơn giản và hòa tan (-hydrat hóa) và các phân tử không phân ly.

Trong các dung dịch không chứa nước, một số chất điện ly mạnh (ví dụ: ) không bị phân ly hoàn toàn ngay cả ở nồng độ cao vừa phải. Trong hầu hết các dung môi hữu cơ, người ta quan sát thấy sự hình thành các cặp ion của các ion tích điện trái dấu (để biết thêm chi tiết, xem Quyển 2).

Trong một số trường hợp, không thể vẽ một ranh giới rõ ràng giữa các chất điện ly mạnh và yếu.

Lực tương tác. Dưới tác dụng của các lực tương tác xung quanh mỗi ion chuyển động tự do, các ion khác được nhóm đối xứng, tích điện trái dấu, tạo thành cái gọi là khí quyển ion, hay đám mây ion, làm chậm chuyển động của ion trong dung dịch.

Ví dụ, trong một dung dịch, các ion clorua tập hợp xung quanh các ion kali đang chuyển động và bầu không khí chứa các ion kali được tạo ra gần các ion clorua đang chuyển động.

Các ion, tính linh động của chúng bị suy yếu do lực mở rộng giữa các ion, thể hiện hoạt tính hóa học giảm trong các dung dịch. Điều này gây ra những sai lệch trong hành vi của chất điện phân mạnh so với dạng cổ điển của định luật tác dụng khối lượng.

Các ion lạ có trong dung dịch của một chất điện phân nhất định cũng có ảnh hưởng mạnh đến độ linh động của các ion của nó. Nồng độ càng cao thì tương tác giữa các ion càng rõ rệt và các ion lạ ảnh hưởng đến độ linh động của ion càng mạnh.

Các axit và bazơ yếu có liên kết hydro hoặc hydroxyl trong phân tử của chúng phần lớn là liên kết cộng hóa trị hơn là liên kết ion; do đó khi hòa tan các chất điện ly yếu trong các dung môi được phân biệt bằng hằng số điện môi rất cao thì hầu hết các phân tử của chúng không bị phân hủy thành ion.

Dung dịch các chất điện ly mạnh khác với dung dịch các chất điện ly yếu ở chỗ không chứa các phân tử không phân ly. Điều này được xác nhận bởi các nghiên cứu vật lý và hóa lý hiện đại. Ví dụ, nghiên cứu về tinh thể của các chất điện ly mạnh thuộc loại bằng nhiễu xạ tia X xác nhận thực tế rằng mạng tinh thể của muối được xây dựng từ các ion.

Khi hòa tan trong dung môi có hằng số điện môi cao, lớp vỏ solvat (ngậm nước) được hình thành xung quanh các ion, ngăn cản sự kết hợp của chúng thành phân tử. Do đó, vì các chất điện ly mạnh, ngay cả ở trạng thái kết tinh, không chứa các phân tử, nên chúng thậm chí còn không chứa các phân tử trong dung dịch.

Tuy nhiên, bằng thực nghiệm người ta đã phát hiện ra rằng độ dẫn điện của dung dịch nước chứa chất điện ly mạnh không tương đương với độ dẫn điện có thể xảy ra trong quá trình phân ly các phân tử của chất điện phân hòa tan thành ion.

Sử dụng lý thuyết phân ly điện phân do Arrhenius đề xuất, hóa ra là không thể giải thích được điều này và một số sự thật khác. Để giải thích chúng, các điều khoản khoa học mới đã được đưa ra.

Hiện tại, sự khác biệt giữa tính chất của chất điện ly mạnh và dạng cổ điển của định luật tác dụng khối lượng có thể được giải thích bằng lý thuyết về chất điện ly mạnh do Debye và Hückel đề xuất. Ý tưởng chính của lý thuyết này là lực hấp dẫn lẫn nhau phát sinh giữa các ion của chất điện ly mạnh trong dung dịch. Các lực tương tác này làm cho hành vi của các chất điện ly mạnh đi chệch khỏi định luật của các giải pháp lý tưởng. Sự hiện diện của các tương tác này gây ra sự giảm tốc lẫn nhau của các cation và anion.

Ảnh hưởng của độ pha loãng đến sự hấp dẫn giữa các ion. Lực hút giữa các ion gây ra sự sai lệch trong hành vi của các giải pháp thực giống như lực hút giữa các phân tử trong khí thực dẫn đến sự sai lệch trong hành vi của chúng so với các định luật của khí lý tưởng. Nồng độ của dung dịch càng lớn, khí quyển ion càng đậm đặc và độ linh động của các ion càng thấp, và do đó tính dẫn điện của chất điện phân càng thấp.

Giống như tính chất của khí thực ở áp suất thấp tiệm cận với khí lý tưởng, tính chất của dung dịch chất điện ly mạnh tiệm cận với tính chất của dung dịch lý tưởng ở độ loãng cao.

Nói cách khác, trong các dung dịch loãng, khoảng cách giữa các ion lớn đến mức lực hút hoặc lực đẩy lẫn nhau mà các ion gặp phải là vô cùng nhỏ và thực tế giảm xuống bằng không.

Do đó, sự gia tăng quan sát được về độ dẫn điện của các chất điện phân mạnh khi pha loãng dung dịch của chúng được giải thích là do lực hút và lực đẩy liên kết yếu đi, gây ra sự gia tăng tốc độ chuyển động của ion.

Chất điện phân càng ít phân ly và dung dịch càng loãng thì ảnh hưởng điện liên ion càng ít và càng ít sai lệch so với định luật tác dụng khối lượng, và ngược lại, nồng độ của dung dịch càng lớn thì ảnh hưởng điện liên ion càng lớn và nhiều sai lệch hơn so với định luật hành động quần chúng được quan sát thấy.

Vì những lý do trên, định luật tác dụng khối ở dạng cổ điển không thể áp dụng cho dung dịch nước của chất điện ly mạnh, cũng như dung dịch nước đậm đặc của chất điện ly yếu.

Tất cả các chất có thể được chia thành chất điện giải và không điện phân. Chất điện ly bao gồm các chất mà dung dịch hoặc chất nóng chảy dẫn được dòng điện (ví dụ: dung dịch nước hoặc chất nóng chảy KCl, H 3 PO 4 , Na 2 CO 3). Các chất không điện ly không dẫn điện khi nóng chảy hoặc hòa tan (đường, rượu, axeton, v.v.).

Chất điện giải được chia thành mạnh và yếu. Chất điện li mạnh trong dung dịch hoặc nóng chảy phân li hoàn toàn thành ion. Khi viết phương trình phản ứng hóa học, điều này được nhấn mạnh bằng mũi tên theo một hướng, ví dụ:

HCl → H + + Cl -

Ca(OH)2 → Ca 2+ + 2OH -

Chất điện ly mạnh bao gồm các chất có cấu trúc tinh thể dị cực hoặc ion (bảng 1.1).

Bảng 1.1 Chất điện li mạnh

Chất điện ly yếu chỉ phân hủy một phần thành các ion. Cùng với các ion, trong các chất nóng chảy hoặc dung dịch của các chất này, phần lớn các phân tử không phân ly đều có mặt. Trong dung dịch các chất điện ly yếu, song song với quá trình phân ly, quá trình ngược lại diễn ra - liên kết, tức là sự kết hợp của các ion thành phân tử. Khi viết phương trình phản ứng, điều này được nhấn mạnh bằng hai mũi tên ngược chiều.

CH 3 COOH D CH 3 COO - + H +

Chất điện ly yếu bao gồm các chất có mạng tinh thể thuộc loại nội phân cực (bảng 1.2).

Bảng 1.2 Các chất điện li yếu

Trạng thái cân bằng của chất điện ly yếu trong dung dịch nước được đặc trưng về mặt lượng bằng độ điện ly và hằng số điện ly.

Độ điện li α là tỉ số giữa số phân tử bị phân li thành ion trên tổng số phân tử chất điện li bị hoà tan:

Mức độ phân ly cho biết phần nào trong tổng lượng chất điện ly hòa tan bị phân hủy thành ion và phụ thuộc vào bản chất của chất điện ly và dung môi, cũng như nồng độ của chất trong dung dịch, có giá trị không thứ nguyên, mặc dù nó là thường được biểu thị dưới dạng phần trăm. Với độ pha loãng vô hạn của dung dịch điện phân, mức độ phân ly đạt đến mức thống nhất, tương ứng với sự phân ly hoàn toàn 100% của các phân tử chất tan thành ion. Đối với dung dịch chất điện ly yếu 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.

Nói chung, một phản ứng hóa học thuận nghịch có thể được biểu diễn dưới dạng:

Một A+ b B Đ đ D+ e e

Tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với tích nồng độ của các hạt phản ứng theo lũy thừa của các hệ số cân bằng hóa học của chúng. Sau đó cho phản ứng trực tiếp

v 1 = k 1[A] Một[B] b,

và tốc độ của phản ứng nghịch

v 2 = k 2[D] đ[E] đ.

Tại một thời điểm nào đó, tốc độ của phản ứng thuận và nghịch sẽ bằng nhau, tức là

Trạng thái này được gọi là trạng thái cân bằng hóa học. Từ đây

k 1[A] Một[B] b=k 2[D] đ[E] e

Nhóm các hằng số ở một phía và các biến ở phía bên kia, chúng tôi nhận được:

Do đó, đối với phản ứng hóa học thuận nghịch ở trạng thái cân bằng, tích của nồng độ cân bằng của các sản phẩm phản ứng theo lũy thừa của các hệ số cân bằng hóa học của chúng, liên quan đến cùng một sản phẩm đối với các chất ban đầu, là một giá trị không đổi ở nhiệt độ và áp suất nhất định . Trị số của hằng số cân bằng hóa học ĐẾN không phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng. Ví dụ, hằng số cân bằng cho sự phân ly của axit nitơ, theo định luật tác dụng khối lượng, có thể được viết là:

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

giá trị k a gọi là hằng số phân ly của axit, trong trường hợp này là nitơ.

Hằng số phân ly của bazơ yếu được biểu diễn tương tự. Ví dụ, đối với phản ứng phân ly amoniac:

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

giá trị b gọi là hằng số phân ly của bazơ, trong trường hợp này là amoniac. Hằng số phân ly của chất điện ly càng cao thì chất điện ly đó phân ly càng nhiều và nồng độ các ion của nó trong dung dịch ở trạng thái cân bằng càng cao. Mối quan hệ giữa độ điện li và hằng số phân li của chất điện li yếu là:

Đây là một biểu thức toán học của định luật pha loãng Ostwald: khi pha loãng chất điện ly yếu, mức độ phân ly của nó tăng lên. ĐẾN≤1∙10 -4 và VỚI≥0,1 mol/l sử dụng biểu thức đơn giản hóa:

ĐẾN= α 2 ∙VỚI hoặc α

Ví dụ 1. Tính độ phân ly và nồng độ của các ion và [ NH 4 + ] trong dung dịch amoni hydroxit 0,1 M nếu ĐẾN NH 4 OH \u003d 1,76 ∙ 10 -5

Cho: NH 4 OH

ĐẾN NH 4 OH \u003d 1,76 ∙ 10 -5

Giải pháp:

Vì chất điện li khá yếu ( Đến NH 4 OH =1,76∙10 –5 <1∙ 10 - 4) и раствор его не слишком разбавлен, можно принять, что:

hay 1,33%

Nồng độ của các ion trong dung dịch điện phân hai chất bằng C∙α, vì chất điện phân nhị phân bị ion hóa với sự hình thành của một cation và một anion, sau đó \u003d [ NH 4 + ] \u003d 0,1 1,33 10 -2 \u003d 1,33 10 -3 (mol / l).

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

Lý thuyết về chất điện li mạnh

Chất điện li mạnh trong dung dịch và khi nóng chảy phân li hoàn toàn thành ion. Tuy nhiên, các nghiên cứu thực nghiệm về độ dẫn điện của các dung dịch chất điện ly mạnh cho thấy giá trị của nó bị đánh giá thấp hơn một chút so với độ dẫn điện phải ở mức phân ly 100%. Sự khác biệt này được giải thích bằng lý thuyết về chất điện ly mạnh do Debye và Hueckel đề xuất. Theo thuyết này, trong dung dịch các chất điện ly mạnh, có tương tác tĩnh điện giữa các ion. Xung quanh mỗi ion, một “bầu không khí ion” được hình thành từ các ion mang điện tích trái dấu, làm chậm chuyển động của các ion trong dung dịch khi có dòng điện một chiều chạy qua. Ngoài tương tác tĩnh điện của các ion, trong dung dịch đậm đặc cần tính đến sự liên kết của các ion. Ảnh hưởng của các lực tương tác tạo ra hiệu ứng phân ly không hoàn toàn của các phân tử, tức là mức độ phân ly biểu kiến. Giá trị của α được xác định bằng thực nghiệm luôn thấp hơn một chút so với giá trị thật của α. Ví dụ, trong dung dịch Na 2 SO 4 0,1 M, giá trị thực nghiệm α = 45%. Để tính đến yếu tố tĩnh điện trong dung dịch các chất điện li mạnh, người ta dùng khái niệm hoạt độ (MỘT). Hoạt độ của một ion được gọi là nồng độ hiệu dụng hay biểu kiến, theo đó ion đó tác dụng trong dung dịch. Hoạt động và sự tập trung thực sự có liên quan bởi biểu thức:

Ở đâu f- hệ số hoạt động, đặc trưng cho mức độ sai lệch của hệ so với lý tưởng do tương tác tĩnh điện của các ion.

Hệ số hoạt động của các ion phụ thuộc vào giá trị µ, gọi là cường độ ion của dung dịch. Cường độ ion của dung dịch là thước đo tương tác tĩnh điện của tất cả các ion có trong dung dịch và bằng một nửa tổng tích của các nồng độ (Với) của mỗi ion có trong dung dịch trên bình phương số điện tích của nó (z):

Trong dung dịch loãng (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 một = c và hệ số hoạt động là 1. Điều này có nghĩa là thực tế không có tương tác tĩnh điện. Trong các dung dịch rất đậm đặc (µ>1M), hệ số hoạt động của các ion có thể lớn hơn 1. Mối quan hệ của hệ số hoạt động với cường độ ion của dung dịch được biểu thị bằng các công thức:

Tại µ <10 -2

tại 10 -2 ≤ µ ≤ 10 -1

+ 0,1z2µở mức 0,1<µ <1

Hằng số cân bằng thể hiện dưới dạng các hoạt động được gọi là nhiệt động lực học. Ví dụ, đối với phản ứng

Một A+ b b đ D+ e e

hằng số nhiệt động có dạng:

Nó phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và bản chất của dung môi.

Vì hoạt động của hạt, sau đó

Ở đâu ĐẾN C là hằng số cân bằng nồng độ.

Nghĩa ĐẾN C không những phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất dung môi, áp suất mà còn phụ thuộc vào lực ion tôi. Vì các hằng số nhiệt động phụ thuộc vào số lượng yếu tố nhỏ nhất, do đó, chúng là đặc điểm cơ bản nhất của trạng thái cân bằng. Do đó, trong các sách tham khảo, người ta đưa ra hằng số nhiệt động lực học. Giá trị hằng số nhiệt động của một số chất điện li yếu được cho trong phần phụ lục của sách hướng dẫn này. \u003d 0,024 mol/l.

Với sự gia tăng điện tích của ion, hệ số hoạt động và hoạt động của ion giảm.

Câu hỏi để kiểm soát bản thân:

Một hệ thống lý tưởng là gì? Kể tên những lý do chính dẫn đến sự sai lệch của hệ thống thực so với hệ thống lý tưởng.
Mức độ phân ly của các chất điện ly là gì?
Cho ví dụ về chất điện li mạnh và yếu.
Nêu mối quan hệ giữa hằng số điện li và độ điện li của chất điện li yếu? Thể hiện nó một cách toán học.
Hoạt động là gì? Làm thế nào là hoạt động của một ion và nồng độ thực sự của nó liên quan?
Yếu tố Hoạt động là gì?
Làm thế nào để điện tích của một ion ảnh hưởng đến giá trị của hệ số hoạt động?
Lực ion của dung dịch, biểu thức toán học của nó là gì?
Viết các công thức tính hệ số hoạt độ của các ion riêng lẻ phụ thuộc vào độ mạnh ion của dung dịch.
Xây dựng định luật hành động khối lượng và thể hiện nó bằng toán học.
Hằng số cân bằng nhiệt động là gì? Những yếu tố ảnh hưởng đến giá trị của nó?
Hằng số cân bằng nồng độ là gì? Những yếu tố ảnh hưởng đến giá trị của nó?
Hằng số cân bằng nhiệt động và nồng độ có liên hệ với nhau như thế nào?
Giá trị của hệ số hoạt độ có thể thay đổi đến mức nào?
Các quy định chính của lý thuyết về chất điện ly mạnh là gì?