Bài học: Sự phân ly điện phân của chất điện phân trong dung dịch nước. Chất điện ly mạnh và yếu

sự phân ly điện phân

Bạn đã biết rằng liên kết hóa học giữa các nguyên tử có thể là ion, cộng hóa trị, kim loại và hydro. Hầu hết các phản ứng hóa học diễn ra trong dung dịch. Và chất này hoạt động như thế nào trong các dung dịch này phụ thuộc vào bản chất của các liên kết được đặt tên.

Trong bài vật lý các em đã biết một số chất có khả năng dẫn điện. Khả năng này được xác định bởi sự hiện diện của các ion tích điện trong phân tử của chúng. Những chất này bao gồm dung dịch axit, muối, bazơ và được gọi là chất điện giải. Những chất này tạo thành liên kết ion và cộng hóa trị có cực cao. Các chất không thuộc bất kỳ nhóm nào được liệt kê là chất không điện giải. Chúng bao gồm: các chất đơn giản, oxit, chất hữu cơ (ví dụ, rượu, hydrocacbon, carbohydrate, dẫn xuất clo hóa của hydrocacbon). Những chất này tạo thành liên kết cộng hóa trị không phân cực hoặc phân cực thấp.

Dưới sự phân ly điện phân chúng ta nên hiểu sự phân hủy của một chất thành các ion tự do khi hòa tan trong nước.

Tác giả của lý thuyết phân ly điện phân là nhà vật lý và hóa học người Thụy Điển Svante Arrhenius. Ý tưởng cơ bản của nó là dưới tác dụng của nước làm dung môi, chất điện phân phân hủy thành các ion tự do mang điện tích:

• « + » - cation;
• « - » - anion.

Dưới tác dụng của dòng điện, các cation di chuyển về cực âm có dấu “-”, còn các anion di chuyển về cực dương có dấu “+”.

Hãy nhớ rằng, phản ứng phân ly điện phân là thuận nghịch. Phản ứng trực tiếp được gọi là sự phân ly điện phân, và phản ứng nghịch được gọi là sự phân tử.

Số lượng phân tử bị phân ly thành ion biểu thị mức độ phân ly, được ký hiệu bằng chữ alpha - α. Nó phụ thuộc vào bản chất của thuốc thử, nồng độ của chúng và t.

Mức độ phân ly được tính bằng công thức a=n/N, trong đó n là số lượng ion bị phân rã, N là số lượng phân tử.

Chất điện ly mạnh và yếu

Nếu trước mắt chúng ta có những chất mà phân tử của nó dễ dàng phân hủy thành ion thì chúng ta đang phải đối mặt với chất điện giải mạnh. Và những chất có phân tử phân rã thành ion một chút là yếu đuối.

Những kẻ mạnh bao gồm:

• HCl, HBr, HClO 4, H 2 SO 4 và các axit mạnh khác;
• LiOH, NaOH, RbOH và các chất kiềm khác;
• Ba(OH) 2 , Ca(OH) 2 và các hydroxit kim loại kiềm thổ khác;
• Tất cả các muối tan trong nước

Chất điện li yếu bao gồm:

• Nước;
• Hầu hết các axit hữu cơ (CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH), một số axit vô cơ (H 2 CO 3, H 2 S)
• Muối ít tan trong nước (Ca 3 (PO 4) 2)
• Các bazơ hòa tan nhẹ và amoni hydroxit; Cu(OH)2; Al(OH) 3 ; NH4OH).

Mức độ phân ly có điều kiện của chất điện ly mạnh: α>30%; và điểm yếu: α<1%.

Chúng ta hãy xem xét các đặc điểm của sự phân ly điện phân của muối, bazơ và axit:

Sự phân ly điện phân của bazơ

Sự phân ly của chất kiềm tạo ra cation kim loại và luôn là anion của nhóm hydroxyl OH.

Ví dụ: Ca(OH) 2 ↔ Ca 2 + 2OH -

Các bazơ polyaxit yếu phân ly theo từng bước. Hãy lấy oxit sắt làm ví dụ:

1. Fe(OH) 2 ↔ (FeOH) + +OH -
2. (FeOH) + ↔ Fe 2 + ОH -

Sự phân ly của các bazơ lưỡng tính, biểu hiện trong các phản ứng dưới dạng axit hoặc bazơ, có thể xảy ra theo hai cách. Theo kiểu phân ly của bazơ hoặc theo kiểu phân ly của axit.

Sự phân ly điện phân của axit

Khi axit phân ly, các anion của dư lượng axit và luôn luôn là cation hydro (H +) được hình thành.

Ví dụ: HCl ↔ H + + Cl -

Axit polybasic yếu phân ly theo từng giai đoạn. Hãy xem ví dụ về axit photphoric:

1. N 3 PO 4 ↔ N + + H 2 PO 4 -1
2. H2PO 4 -1 ↔ N + + HPO 4 -2
3. NPO 4 -2 ↔ N + + PO 4 -3

Sự điện phân của muối

Muối phân ly thành cation kim loại và anion dư lượng axit.

• Nhôm sunfat: Al 2 (SO 4) 3 ↔ 2Al 3+ + 3(SO 4) 2-

Trong phản ứng này, 2 mol Al 3+ và 3 mol SO 4 2- được hình thành, do đó số lượng cation ít hơn một lần rưỡi so với anion.

• Natri photphat: Na 3 PO 4 ↔ 3Na + + PO 4 3 -

Trong phản ứng này, số cation được hình thành nhiều gấp ba lần so với anion. Như có thể thấy từ các phương trình, muối bị phân hủy thành cation kim loại và anion của dư lượng axit. Trong những phản ứng này, bạn không thấy chất tham gia chính trong bất kỳ phản ứng phân ly điện phân nào: H 2 O. Theo thông lệ, người ta không viết chất này vào sơ đồ, nhưng hãy nhớ rằng có nước.

Khả năng các phân tử dung môi đóng một vai trò nhất định trong quá trình phân ly điện phân còn được quyết định bởi tính chất vĩ mô của dung môi - hằng số điện môi của nó (sơ đồ phân ly điện phân).

sự phân ly nóng chảy

Dưới tác động của nhiệt độ cao, các ion của mạng tinh thể bắt đầu dao động, động năng tăng dần và sẽ đến một lúc (ở nhiệt độ nóng chảy của chất) khi nó vượt quá năng lượng tương tác của các ion. Kết quả của việc này là sự phân hủy chất thành các ion.

Lý thuyết cổ điển về sự phân ly điện phân

Lý thuyết cổ điển về sự phân ly điện phân được S. Arrhenius và W. Ostwald đưa ra vào năm 1887. Arrhenius tuân thủ lý thuyết vật lý của dung dịch, không tính đến sự tương tác của chất điện phân với nước và tin rằng có các ion tự do trong dung dịch. Các nhà hóa học người Nga I.A. Kablukov và V.A. Kistyakovsky đã sử dụng lý thuyết hóa học về dung dịch của D.I. Mendeleev để giải thích sự phân ly điện phân và chứng minh rằng khi hòa tan một chất điện phân, xảy ra tương tác hóa học của nó với nước, do đó chất điện phân phân ly thành các ion.

Lý thuyết cổ điển về sự phân ly điện phân dựa trên giả định về sự phân ly không hoàn toàn của chất tan, được đặc trưng bởi mức độ phân ly α, tức là tỷ lệ các phân tử điện phân bị phân hủy. Trạng thái cân bằng động giữa các phân tử và ion không phân ly được mô tả bằng định luật tác dụng khối lượng. Ví dụ, độ phân ly điện phân của chất điện ly nhị phân KA được biểu thị bằng phương trình như sau:

Hằng số phân ly được xác định bởi hoạt độ của các cation, anion và các phân tử không phân ly như sau:

Giá trị này phụ thuộc vào bản chất của chất tan và dung môi, cũng như nhiệt độ và có thể được xác định bằng một số phương pháp thí nghiệm. Mức độ phân ly ( α ) có thể được tính ở bất kỳ nồng độ chất điện phân nào bằng cách sử dụng mối quan hệ:

,

đâu là hệ số hoạt độ trung bình của chất điện phân.

Chất điện ly yếu

Chất điện ly yếu- các hợp chất hóa học mà các phân tử của chúng, ngay cả trong dung dịch có độ loãng cao, bị phân ly nhẹ thành các ion 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:

• gần như tất cả 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,...;
• một số hydroxit kim loại kém tan: Fe(OH) 3, Zn(OH) 2, v.v.

Chất điện ly mạnh

Chất điện ly mạnh- các hợp chất hóa học mà phân tử trong dung dịch loãng gần như phân ly hoàn toàn thành các ion. Mức độ phân ly của các chất điện phân như vậy gần bằng 1. Chất điện ly mạnh bao gồm nhiều muối vô cơ, một số axit và bazơ vô cơ trong dung dịch nước, cũng như trong dung môi có khả năng phân ly cao (rượu, amit, v.v.).

Lý thuyết cổ điển về sự phân ly điện phân chỉ áp dụng được cho dung dịch loãng của chất điện ly yếu. Các chất điện ly mạnh trong dung dịch loãng gần như phân ly hoàn toàn nên khái niệm cân bằng giữa các ion và phân tử không phân ly là vô nghĩa. Theo những ý tưởng được đưa ra vào những năm 20-30. Thế kỷ 20 V.K. Semenchenko (Liên Xô), N. Bjerrum (Đan Mạch), R.M. Fuoss (Mỹ) và các nước khác, các cặp ion và các tập hợp phức tạp hơn được hình thành trong dung dịch chất điện ly mạnh ở nồng độ trung bình và cao. Bằng chứng quang phổ hiện đại cho thấy rằng một cặp ion bao gồm hai ion trái dấu, tiếp xúc (“cặp ion tiếp xúc”) hoặc được phân tách bằng một hoặc nhiều phân tử dung môi (“cặp ion tách”). Các cặp ion trung hòa về điện và không tham gia vào quá trình truyền điện. Trong các dung dịch chất điện ly mạnh tương đối loãng, trạng thái cân bằng giữa các ion hòa tan riêng lẻ và các cặp ion có thể được đặc trưng gần đúng, tương tự như lý thuyết cổ điển về sự phân ly điện phân, bằng hằng số phân ly (hoặc giá trị nghịch đảo của nó, hằng số liên kết). Điều này cho phép sử dụng phương trình trên để tính toán mức độ phân ly thích hợp từ dữ liệu thực nghiệm.

Trong những trường hợp đơn giản nhất (các ion tích điện đơn nguyên tử lớn), có thể tính toán các giá trị gần đúng của hằng số phân ly trong dung dịch loãng của chất điện ly mạnh về mặt lý thuyết, dựa trên khái niệm tương tác tĩnh điện hoàn toàn giữa các ion trong môi trường liên tục - dung môi.

Ví dụ về chất điện ly mạnh: một số axit (HClO 4, HMnO 4, H 2 SO 4, HCl, HBr; HI), hydroxit của kim loại kiềm và kiềm thổ (NaOH, KOH, Ba(OH) 2); hầu hết các muối.

Xem thêm

Liên kết

Quỹ Wikimedia. 2010.

Xem thêm “Phân ly điện phân” là gì trong các từ điển khác:

sự phân ly điện phân- Phân ly p r. các chất trong dung dịch hoặc làm tan chảy chất điện phân. Đề tài: luyện kim nói chung EN điện phân phân ... Hướng dẫn dịch thuật kỹ thuật

PHÂN TÍCH ĐIỆN TỬ- cmt… Bách khoa toàn thư bách khoa lớn

Sự phân hủy hoàn toàn hoặc một phần các phân tử chất tan thành các ion do tương tác với dung môi. Xác định độ dẫn ion của dung dịch điện phân.... Từ điển bách khoa lớn

sự phân ly điện phân- - sự phân hủy hoàn toàn hoặc một phần chất hòa tan thành các ion. Hóa học đại cương: sách giáo khoa / A. V. Zholnin ... Thuật ngữ hóa học

sự phân ly điện phân- - sự phân hủy hoàn toàn hoặc một phần các phân tử của chất hòa tan do tương tác với dung môi; quyết định độ dẫn ion của dung dịch điện phân. [Từ điển thuật ngữ bê tông và bê tông cốt thép. FSUE "Trung tâm nghiên cứu khoa học... ... Bách khoa toàn thư về các thuật ngữ, định nghĩa và giải thích về vật liệu xây dựng

sự phân ly điện phân- PHÂN TÂN ĐIỆN TỬ, sự phân hủy hoàn toàn hoặc một phần của một chất hòa tan thành các ion do tương tác với dung môi. Xác định độ dẫn điện của chất điện phân. ... Từ điển bách khoa minh họa

Hoặc ion hóa (lít. Svante Arrhenius, Ueber die Dissogation der in Wasser gelösten Stoffe, Zeitschr. für Physikalische Chemie, 1887; Sv. Arrhenius, La dissocation électrolytique des Solutions. Rapport au Congrès internat. à Paris 1900; Max ... Từ điển bách khoa F.A. Brockhaus và I.A. Efron

Sự phân hủy hoàn toàn hoặc một phần các phân tử chất tan thành các ion do tương tác với dung môi. Xác định độ dẫn ion của dung dịch điện phân. * * * PHÂN TÂN ĐIỆN PHÂN PHÂN ĐIỆN, hoàn thành... ... từ điển bách khoa

sự phân ly điện phân- elektrolitinė disociacija statusas T sritis chemija apibrėžtis Ištirpintos medžiagos virtimas jonais jai sąveikaujant su tirpiklio molekulėmis. atitikmenys: tiếng anh. sự phân ly điện phân ở Nga. sự phân ly điện phân... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

sự phân ly điện phân- elektrolitinė disociacija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. sự phân ly điện phân. Sự phân hủy điện phân, f rus. sự phân ly điện phân, f pranc. phân ly điện phân, f … Fizikos terminų žodynas

Sách

• Đặt các bảng. Hoá học. lớp 8-9 (20 bảng), . Album giáo dục 20 tờ. Hóa trị. Cấu trúc nguyên tử, Đồng vị. Cấu hình điện tử của nguyên tử. Sự hình thành liên kết hóa học cộng hóa trị và ion. Các loại mạng tinh thể...

Chất điện giải và chất không điện giải

Qua các bài học vật lý, người ta biết rằng dung dịch của một số chất có khả năng dẫn dòng điện, còn những chất khác thì không.

Những chất mà dung dịch của nó dẫn được dòng điện gọi là chất điện giải.

Những chất mà dung dịch của chúng không dẫn được dòng điện gọi là chất không điện giải. Ví dụ, dung dịch đường, rượu, glucose và một số chất khác không dẫn điện.

Sự phân ly và liên kết điện phân

Tại sao dung dịch điện phân lại dẫn được dòng điện?

Nhà khoa học Thụy Điển S. Arrhenius, khi nghiên cứu tính dẫn điện của nhiều chất khác nhau, đã đi đến kết luận vào năm 1877 rằng nguyên nhân dẫn điện là do sự có mặt trong dung dịch. ion, được hình thành khi hòa tan chất điện phân vào nước.

Quá trình điện phân phân hủy thành ion gọi là sự phân ly điện phân.

S. Arrhenius, người tuân thủ lý thuyết vật lý của dung dịch, đã không tính đến sự tương tác của chất điện phân với nước và tin rằng có các ion tự do trong dung dịch. Ngược lại, các nhà hóa học người Nga I.A. Kablukov và V.A. Kistyakovsky đã áp dụng lý thuyết hóa học của D.I. Mendeleev để giải thích sự phân ly điện phân và chứng minh rằng khi hòa tan chất điện phân, xảy ra tương tác hóa học của chất hòa tan với nước, dẫn đến sự hình thành hydrat và sau đó. chúng phân ly thành ion. Họ tin rằng các dung dịch không chứa các ion tự do, không phải “trần trụi”, mà là các ion hydrat hóa, tức là được “mặc một lớp áo” gồm các phân tử nước.

Các phân tử nước được lưỡng cực(hai cực), vì các nguyên tử hydro nằm ở góc 104,5°, do đó phân tử có hình dạng góc cạnh. Phân tử nước được thể hiện dưới dạng sơ đồ dưới đây.

Theo nguyên tắc, các chất phân ly dễ dàng nhất với sự gắn kết và theo đó, với mạng tinh thể ion, vì chúng đã bao gồm các ion làm sẵn. Khi chúng hòa tan, các lưỡng cực nước được định hướng với các đầu tích điện trái dấu xung quanh các ion dương và âm của chất điện phân.

Lực hấp dẫn lẫn nhau phát sinh giữa các ion điện phân và lưỡng cực nước. Kết quả là liên kết giữa các ion yếu đi và các ion di chuyển từ tinh thể sang dung dịch. Rõ ràng là chuỗi các quá trình xảy ra trong quá trình phân ly các chất có liên kết ion (muối và kiềm) sẽ như sau:

1) sự định hướng của các phân tử nước (lưỡng cực) gần các ion của tinh thể;

2) hydrat hóa (tương tác) của các phân tử nước với các ion của lớp bề mặt tinh thể;

3) sự phân ly (phân rã) của tinh thể chất điện phân thành các ion ngậm nước.

Các quy trình đơn giản hóa có thể được phản ánh bằng phương trình sau:

Các chất điện phân có phân tử có liên kết cộng hóa trị (ví dụ, phân tử hydro clorua HCl, xem bên dưới) phân ly tương tự; chỉ trong trường hợp này, dưới tác dụng của lưỡng cực nước, sự biến đổi liên kết cộng hóa trị có cực thành liên kết ion mới xảy ra; Trình tự các quá trình xảy ra trong trường hợp này sẽ như sau:

1) sự định hướng của các phân tử nước xung quanh các cực của phân tử chất điện phân;

2) hydrat hóa (tương tác) của phân tử nước với phân tử điện phân;

3) ion hóa các phân tử chất điện phân (chuyển đổi liên kết cộng hóa trị có cực thành liên kết ion);

4) sự phân ly (phân rã) của các phân tử chất điện phân thành các ion ngậm nước.

Nói một cách đơn giản, quá trình phân ly axit clohydric có thể được phản ánh bằng phương trình sau:

Cần lưu ý rằng trong dung dịch điện phân, các ion hydrat chuyển động hỗn loạn có thể va chạm và kết hợp lại với nhau. Quá trình ngược lại này được gọi là liên kết. Sự liên kết trong dung dịch xảy ra song song với sự phân ly nên dấu nghịch đảo được đưa vào các phương trình phản ứng.

Tính chất của các ion hydrat hóa khác với tính chất của các ion không hydrat hóa. Ví dụ, ion đồng không ngậm nước Cu 2+ có màu trắng trong tinh thể khan đồng (II) sunfat và có màu xanh lam khi ngậm nước, tức là liên kết với các phân tử nước Cu 2+ nH 2 O. Các ion ngậm nước có cả số không đổi và số thay đổi của các phân tử nước.

Mức độ phân ly điện phân

Trong dung dịch điện phân, ngoài ion còn có phân tử. Vì vậy, dung dịch điện phân có đặc điểm mức độ phân ly, được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp a (“alpha”).

Đây là tỷ lệ giữa số lượng hạt bị phân hủy thành các ion (N g) trên tổng số hạt hòa tan (N p).

Mức độ phân ly chất điện phân được xác định bằng thực nghiệm và được biểu thị bằng phân số hoặc phần trăm. Nếu a = 0 thì không có sự phân ly và nếu a = 1 hoặc 100% thì chất điện phân sẽ phân hủy hoàn toàn thành các ion. Các chất điện ly khác nhau có mức độ phân ly khác nhau, tức là mức độ phân ly phụ thuộc vào bản chất của chất điện phân. Nó cũng phụ thuộc vào nồng độ: khi dung dịch được pha loãng, mức độ phân ly tăng lên.

Dựa vào mức độ phân ly điện phân, chất điện giải được chia thành mạnh và yếu.

Chất điện ly mạnh- Đây là những chất điện giải khi hòa tan trong nước gần như phân ly hoàn toàn thành các ion. Đối với các chất điện phân như vậy, mức độ phân ly có xu hướng thống nhất.

Chất điện ly mạnh bao gồm:

1) tất cả các muối hòa tan;

2) axit mạnh, ví dụ: H 2 SO 4, HCl, HNO 3;

3) tất cả các chất kiềm, ví dụ: NaOH, KOH.

Chất điện ly yếu- Đây là những chất điện giải khi hòa tan trong nước hầu như không phân ly thành ion. Đối với các chất điện giải như vậy, mức độ phân ly có xu hướng bằng không.

Chất điện li yếu bao gồm:

1) axit yếu - H 2 S, H 2 CO 3, HNO 2;

2) dung dịch nước amoniac NH 3 H 2 O;

4) một số muối.

Hằng số phân ly

Trong dung dịch chất điện ly yếu, do chúng phân ly không hoàn toàn, trạng thái cân bằng động giữa các phân tử và ion không phân ly. Ví dụ: đối với axit axetic:

Bạn có thể áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho trạng thái cân bằng này và viết biểu thức của hằng số cân bằng:

Hằng số cân bằng đặc trưng cho quá trình phân ly của chất điện ly yếu được gọi là hằng số phân ly.

Hằng số phân ly đặc trưng cho khả năng của chất điện phân (axit, bazơ, nước) phân ly thành ion. Hằng số càng lớn thì chất điện phân càng dễ phân hủy thành các ion nên càng mạnh. Giá trị hằng số phân ly của chất điện ly yếu được cho trong sách tham khảo.

Nguyên tắc cơ bản của lý thuyết phân ly điện phân

1. Khi hòa tan trong nước, chất điện phân phân ly (phá vỡ) thành các ion dương và âm.

Ion là một trong những dạng tồn tại của một nguyên tố hóa học. Ví dụ, nguyên tử kim loại natri Na 0 tương tác mạnh với nước, tạo thành kiềm (NaOH) và hydro H 2, trong khi ion natri Na + không tạo thành các sản phẩm như vậy. Clo Cl2 có màu vàng lục, mùi hăng, độc, còn ion clo Cl không màu, không độc, không mùi.

Ion- đây là những hạt tích điện dương hoặc âm trong đó các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử của một hoặc nhiều nguyên tố hóa học bị biến đổi do sự cho hoặc bổ sung electron.

Trong dung dịch, các ion di chuyển ngẫu nhiên theo các hướng khác nhau.

Theo thành phần của chúng, các ion được chia thành đơn giản- Cl - , Na + và tổ hợp- NH 4+ , ​​SO 2 - .

2. Lý do cho sự phân ly của chất điện phân trong dung dịch nước là do quá trình hydrat hóa của nó, tức là sự tương tác của chất điện phân với các phân tử nước và sự phá vỡ liên kết hóa học trong đó.

Kết quả của sự tương tác này là các ion ngậm nước được hình thành, tức là liên kết với các phân tử nước. Do đó, tùy theo sự có mặt của lớp vỏ nước, các ion được chia thành ngậm nước(trong dung dịch và hydrat tinh thể) và không có nước(trong muối khan).

3. Dưới tác dụng của dòng điện, các ion tích điện dương di chuyển về cực âm của nguồn dòng điện - cực âm và do đó được gọi là cation, còn các ion tích điện âm di chuyển về cực dương của nguồn dòng điện - cực dương và do đó được gọi là anion .

Do đó, có một cách phân loại ion khác - theo dấu hiệu phụ trách của họ.

Tổng điện tích của các cation (H +, Na +, NH 4 +, Cu 2+) bằng tổng điện tích của các anion (Cl -, OH -, SO 4 2-), do đó dung dịch điện phân (HCl, (NH 4) 2 SO 4, NaOH, CuSO 4) vẫn trung hòa về điện.

4. Sự phân ly điện phân là một quá trình thuận nghịch đối với các chất điện ly yếu.

Cùng với quá trình phân ly (phân hủy chất điện phân thành ion), quá trình ngược lại cũng xảy ra - sự kết hợp(sự kết hợp của các ion). Do đó, trong các phương trình phân ly điện phân, thay vì dấu bằng, dấu thuận nghịch được sử dụng, ví dụ:

5. Không phải tất cả các chất điện giải đều phân ly thành các ion ở mức độ như nhau.

Phụ thuộc vào bản chất của chất điện phân và nồng độ của nó. Tính chất hóa học của dung dịch điện phân được xác định bởi tính chất của các ion mà chúng hình thành trong quá trình phân ly.

Tính chất của dung dịch điện ly yếu được xác định bởi các phân tử và ion hình thành trong quá trình phân ly ở trạng thái cân bằng động với nhau.

Mùi của axit axetic là do sự có mặt của phân tử CH 3 COOH, vị chua và sự thay đổi màu sắc của các chất chỉ thị có liên quan đến sự có mặt của ion H+ trong dung dịch.

Tính chất của dung dịch chất điện ly mạnh được xác định bởi tính chất của các ion được hình thành trong quá trình phân ly của chúng.

Ví dụ, các tính chất chung của axit, chẳng hạn như vị chua, sự thay đổi màu sắc của chất chỉ thị, v.v., là do sự hiện diện của các cation hydro (chính xác hơn là ion oxonium H 3 O +) trong dung dịch của chúng. Các tính chất chung của chất kiềm, chẳng hạn như độ xà phòng khi chạm vào, sự thay đổi màu sắc của chất chỉ thị, v.v., có liên quan đến sự hiện diện của ion hydroxit OH - trong dung dịch của chúng và tính chất của muối có liên quan đến sự phân hủy của chúng trong dung dịch thành cation kim loại (hoặc amoni) và anion của dư lượng axit.

Theo lý thuyết điện phân Mọi phản ứng trong dung dịch chất điện phân đều là phản ứng giữa các ion. Điều này giải thích cho tốc độ cao của nhiều phản ứng hóa học trong dung dịch điện phân.

Phản ứng xảy ra giữa các ion được gọi là phản ứng ion, và phương trình của các phản ứng này là phương trình ion.

Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch nước có thể xảy ra:

1. không thể đảo ngược, để kết thúc.

2. Có thể đảo ngược, nghĩa là chảy đồng thời theo hai hướng ngược nhau. Phản ứng trao đổi giữa các chất điện ly mạnh trong dung dịch tiến tới hoàn toàn hoặc gần như không thể đảo ngược khi các ion kết hợp với nhau tạo thành các chất:

a) không hòa tan;

b) độ phân ly thấp (chất điện ly yếu);

c) chất khí.

Dưới đây là một số ví dụ về phương trình ion phân tử và viết tắt:

Phản ứng không thể đảo ngược, bởi vì một trong những sản phẩm của nó là một chất không hòa tan.

Phản ứng trung hòa là không thể đảo ngược, vì một chất có độ phân ly thấp được hình thành - nước.

Phản ứng không thể đảo ngược, vì khí CO 2 và một chất có độ phân ly thấp - nước - được hình thành.

Nếu trong số các chất ban đầu và trong số các sản phẩm phản ứng có chất điện ly yếu hoặc chất hòa tan kém thì các phản ứng đó có tính thuận nghịch, nghĩa là chúng không tiến tới hoàn thành.

Trong các phản ứng thuận nghịch, trạng thái cân bằng chuyển dịch theo hướng hình thành các chất ít tan nhất hoặc ít phân ly nhất.

Ví dụ:

Trạng thái cân bằng chuyển sang hình thành chất điện phân yếu hơn - H 2 O. Tuy nhiên, phản ứng như vậy sẽ không tiến triển hoàn toàn: các phân tử không phân ly của axit axetic và ion hydroxit vẫn còn trong dung dịch.

Nếu các chất ban đầu là chất điện ly mạnh, khi tương tác không tạo thành các chất hoặc khí không hòa tan hoặc phân ly nhẹ, thì các phản ứng như vậy không xảy ra: khi trộn các dung dịch sẽ hình thành hỗn hợp các ion.

Tài liệu tham khảo khi làm bài thi:

Bảng Mendeleev

Bảng độ hòa tan

Bộ Giáo dục và Khoa học Liên bang Nga

Đại học Nghiên cứu Hạt nhân Quốc gia "MEPhI"

Viện Kỹ thuật và Công nghệ Balakovo

sự phân ly điện phân

Hướng dẫn thực hiện công việc trong phòng thí nghiệm

trong khóa học “Hóa học” dành cho sinh viên kỹ thuật

chuyên môn và hướng dẫn,

trong môn học “Hóa học đại cương và vô cơ”

dành cho sinh viên hướng KhMTN

mọi hình thức giáo dục

Balakovo 2014

Mục đích của công việc là nghiên cứu cơ chế phân ly của dung dịch nước của chất điện giải.

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Sự phân ly điện phân là quá trình phân hủy các phân tử chất thành các ion dưới tác dụng của các phân tử dung môi phân cực. Chất điện giải là những chất dẫn dòng điện trong dung dịch hoặc tan chảy (bao gồm nhiều axit, bazơ và muối).

Theo lý thuyết điện phân của S. Arrhenius (1887), khi hòa tan trong nước, chất điện phân phân hủy (phân ly) thành các ion tích điện dương và âm. Các ion tích điện dương được gọi là cation và bao gồm các ion hydro và kim loại. Các ion tích điện âm được gọi là anion, bao gồm các ion axit và ion hydroxit. Tổng điện tích của tất cả các ion bằng 0, vì vậy toàn bộ dung dịch là trung tính. Tính chất của các ion khác với tính chất của các nguyên tử mà chúng được hình thành. Sự phân ly điện phân là một quá trình thuận nghịch (phản ứng ngược được gọi là liên kết). Lý thuyết này sau đó đã được bổ sung bởi D.I. Mendeleev và I.A. Gót chân.

Cơ chế phân ly điện phân

Chất điện giải là những chất trong phân tử của chúng có các nguyên tử được nối với nhau bằng liên kết ion hoặc cực. Theo các khái niệm hiện đại, sự phân ly điện phân xảy ra do sự tương tác của các phân tử chất điện phân với các phân tử dung môi phân cực. Sự hòa tan là sự tương tác của các ion với các phân tử dung môi. Hydrat hóa là quá trình tương tác của các ion với các phân tử nước.

Tùy thuộc vào cấu trúc của chất hòa tan ở trạng thái khan mà quá trình phân ly của nó diễn ra khác nhau.

Các chất có liên kết ion, bao gồm các ion, phân ly dễ dàng nhất. Khi các hợp chất như vậy (ví dụ NaCl) được hòa tan, các lưỡng cực nước sẽ định hướng xung quanh các ion dương và âm của mạng tinh thể. Lực hấp dẫn lẫn nhau phát sinh giữa các ion và lưỡng cực của nước. Kết quả là liên kết giữa các ion yếu đi và các ion di chuyển từ tinh thể sang dung dịch. Trong trường hợp này, các ion ngậm nước được hình thành, tức là ion liên kết hóa học với phân tử nước

Hình.1. Sơ đồ phân ly của phân tử chất bằng liên kết ion

Quá trình phân ly điện phân có thể được biểu diễn bằng phương trình

NaCl + (m+n)H 2 O
Na + (H 2 O) m + Cl - (H 2 O) n

Thông thường, quá trình phân ly được viết dưới dạng phương trình, bỏ đi dung môi (H 2 O)

NaCl
Na + + Cl -

Các phân tử có liên kết cộng hóa trị phân cực (ví dụ HCl) phân ly tương tự. Xung quanh mỗi phân tử có cực của một chất, các lưỡng cực nước cũng được định hướng, chúng bị thu hút bởi các cực âm của chúng với cực dương của phân tử và bởi các cực dương của chúng - với cực âm. Kết quả của sự tương tác này là đám mây electron liên kết (cặp electron) bị dịch chuyển hoàn toàn về phía nguyên tử có độ âm điện cao hơn, phân tử phân cực trở thành ion và sau đó các ion hydrat hóa dễ dàng được hình thành. Sự phân ly của các phân tử phân cực có thể hoàn toàn hoặc một phần.

Hình 2. Sơ đồ phân ly của một phân tử của một chất với cộng hóa trị

liên kết cực

Độ phân ly điện phân của HCl được biểu thị bằng phương trình

HCl + (m+n)H 2 O
H + (H 2 O) m + Cl - (H 2 O) n

hoặc bỏ dung môi (H 2 O),

KAN
K ++ A -

Để mô tả một cách định lượng quá trình phân ly, khái niệm về mức độ phân ly (α) được đưa ra. Mức độ phân ly của chất điện phân cho biết phần nào của phân tử hòa tan của chất đó đã phân tách thành ion. Độ phân ly của chất điện phân là tỷ lệ giữa số lượng phân tử phân ly (N phản đối) đến tổng số phân tử hòa tan (N)

(1)

Mức độ phân ly thường được biểu thị bằng phân số của một đơn vị hoặc bằng phần trăm, ví dụ, đối với dung dịch axit axetic CH 3 COOH 0,1 N

α= 0,013 (hoặc 1,3). Mức độ phân ly phụ thuộc vào bản chất của chất điện phân và dung môi, nhiệt độ và nồng độ.

Theo mức độ phân ly (α), tất cả các chất điện giải được chia thành ba nhóm. Các chất điện phân có mức độ phân ly lớn hơn 0,3 (30%) thường được gọi là mạnh, với mức độ phân ly từ 0,02 (2%) đến 0,3 (30%) - trung bình, dưới 0,02 (2%) - chất điện giải yếu.

Chất điện ly mạnh là những hợp chất hóa học mà các phân tử trong dung dịch loãng gần như phân ly hoàn toàn thành các ion. Trong dung dịch chất điện ly mạnh, chất tan chủ yếu ở dạng ion (cation và anion); các phân tử không phân ly thực tế không có. Mức độ phân ly của các chất điện ly này gần bằng 1. Các chất điện ly mạnh bao gồm:

1) axit (H 2 SO 4, HCl, HNO 3, HBr, HI, HClO 4, HMnO 4);

2) bazơ – hydroxit của kim loại thuộc nhóm thứ nhất của phân nhóm chính (kiềm) – LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, cũng như hydroxit của kim loại kiềm thổ – Ba(OH) 2, Ca(OH) 2, Sr(OH)2;.

3) muối hòa tan trong nước (xem bảng độ hòa tan).

Các chất điện phân có nồng độ trung bình bao gồm H 3 PO 4, HF, v.v..

Chất điện ly yếu phân ly thành các ion ở mức độ rất nhỏ; trong dung dịch chúng chủ yếu ở trạng thái không phân ly (ở dạng phân tử). Chất điện li yếu bao gồm:

1) axit vô cơ (H 2 CO 3, H 2 S, HNO 2, H 2 SO 3, HCN, H 2 SiO 3, HCNS, HClO, HClO 2, HBrO, H 3 VO 3, v.v...);

2) amoni hydroxit (NH 4 OH);

3) nước H 2 O;

4) muối và hydroxit không tan và ít tan của một số kim loại (xem bảng độ hòa tan);

5) hầu hết các axit hữu cơ (ví dụ, axetic CH 3 COOH, formic HCOOH).

Đối với chất điện ly yếu, trạng thái cân bằng được thiết lập giữa các phân tử và ion không phân ly.

CH3COOH
H + + CH 3 COO -

Ở trạng thái cân bằng ổn định, dựa trên định luật tác dụng khối lượng

Hằng số phân ly K biểu thị cường độ của các phân tử trong một dung dịch nhất định: K càng thấp thì chất điện phân phân ly càng yếu và các phân tử của nó càng ổn định.

Hằng số phân ly có liên quan đến mức độ phân ly phụ thuộc

, (2)

trong đó – α là mức độ phân ly;

c - nồng độ mol của chất điện phân trong dung dịch, mol/l.

Nếu mức độ phân ly α rất nhỏ thì có thể bỏ qua, khi đó

K=
hoặc α= (4)

Sự phụ thuộc (4) là một biểu thức toán học của định luật pha loãng của W. Ostwald.

Hành vi của dung dịch chất điện ly yếu được mô tả theo định luật Ostwald và dung dịch loãng của chất điện ly mạnh theo định luật Debye-Hückel (5):

K=
, (5)

trong đó nồng độ (c) được thay thế bằng hoạt động (a) mô tả chính xác nhất hoạt động của chất điện phân mạnh. Hệ số hoạt độ phụ thuộc vào bản chất của dung môi và chất tan, nồng độ của dung dịch cũng như nhiệt độ.

Hoạt động liên quan đến sự tập trung theo mối quan hệ sau:

(6)

trong đó γ là hệ số hoạt độ, hệ số này chính thức tính đến tất cả các loại tương tác của các hạt trong một dung dịch nhất định, dẫn đến những sai lệch so với các tính chất của dung dịch lý tưởng.

Sự phân ly của các chất điện giải khác nhau

Theo lý thuyết phân ly điện phân, axit là chất điện phân phân ly tạo thành ion H+ và dư lượng axit

HNO3
H ++ NO 3 -

H2SO4
2H ++ SO 4 2-

Chất điện li phân ly tạo thành ion hiđroxit OH - gọi là bazơ. Ví dụ, natri hydroxit phân ly theo sơ đồ sau:

NaOH
Na + + OH -

Axit đa bazơ, cũng như bazơ của kim loại hóa trị nhiều, phân ly từng bước, ví dụ,

Giai đoạn 1 H 2 CO 3
H + + HCO3 –

Giai đoạn 2 HCO 3 –
H ++ CO 3 2–

Sự phân ly ở bước đầu tiên được đặc trưng bởi hằng số phân ly K 1 = 4,3 10 –7

Sự phân ly ở bước thứ hai được đặc trưng bởi hằng số phân ly K 2 = 5,6 10 –11

Số dư tóm tắt

H2CO3
2H ++ CO 3 2-

Tổng hằng số cân bằng

Sự phân ly từng bước của các bazơ đa hóa trị

1 giai đoạn Cu(OH) 2
+ + OH -

giai đoạn 2 +
Cu 2+ + OH -

Đối với sự phân ly từng bước, nó luôn là K 1 >K 2 >K 3 >..., bởi vì năng lượng cần tiêu hao để tách một ion là tối thiểu khi nó được tách ra khỏi phân tử trung tính.

Chất điện phân được gọi là chất lưỡng tính nếu chúng phân ly thành axit và bazơ, ví dụ như kẽm hydroxit:

2H + + 2-
Zn(OH) 2 + 2H 2 O
+ 2OH -

Chất điện phân lưỡng tính bao gồm nhôm hydroxit Al(OH) 3, hydroxit chì Pb(OH) 2, hydroxit thiếc Sn(OH) 2 và các loại khác.

Muối trung bình (bình thường), tan trong nước, phân ly tạo thành ion kim loại tích điện dương và ion tích điện âm của cặn axit

Ca(NO3)2
Ca 2+ + 2NO 3 –

Al 2 (SO 4) 3 → 2Al 3+ +3SO 4 2–

Muối axit (muối hydro) là chất điện giải có chứa hydro ở dạng anion, có thể tách ra dưới dạng ion hydro H+. Sự phân ly của muối axit xảy ra theo từng giai đoạn, ví dụ:

KHCO 3 giai đoạn 1
K + + HCO3 –

Giai đoạn 2 HCO 3 –
H ++ CO 3 2–

Mức độ phân ly điện phân ở giai đoạn thứ hai rất nhỏ nên dung dịch muối axit chỉ chứa một lượng nhỏ ion hydro.

Muối cơ bản (muối hydroxo) là chất điện phân có chứa một hoặc nhiều nhóm hydroxo OH – trong cation phân ly tạo thành dư lượng bazơ và axit. Ví dụ:

FeOHCl 2 giai đoạn 1
2+ + 2Cl –

Giai đoạn 2 2+
Fe3+ + OH –

Muối kép phân ly thành cation và anion kim loại

KAl(SO 4) 2
K ++ Al 3+ + 2SO 4 2-

Muối phức phân ly tạo thành ion phức

K 3
3K + + 3-

Phản ứng trao đổi trong dung dịch điện phân

Phản ứng trao đổi giữa các chất điện giải trong dung dịch diễn ra theo hướng liên kết các ion và hình thành các chất khí, hòa tan kém hoặc chất điện ly yếu. Phương trình ion-phân tử hoặc đơn giản là ion của phản ứng trao đổi phản ánh trạng thái của chất điện phân trong dung dịch. Trong các phương trình này, chất điện ly hòa tan mạnh được viết dưới dạng các ion cấu thành của chúng, còn chất điện ly yếu, chất hòa tan kém và chất khí thường được viết dưới dạng phân tử, bất kể chúng là chất phản ứng hay sản phẩm phản ứng ban đầu. Trong phương trình ion-phân tử, các ion giống hệt nhau bị loại khỏi cả hai vế. Khi soạn phương trình ion-phân tử, hãy nhớ rằng tổng các điện tích ở vế trái của phương trình phải bằng tổng các điện tích ở vế phải của phương trình. Khi soạn phương trình, xem bảng. 1.2 ứng dụng.

Ví dụ, viết phương trình ion-phân tử của phản ứng giữa các chất Cu(NO 3) 2 và Na 2 S.

Phương trình phản ứng ở dạng phân tử:

Сu(NO 3) 2 + Na 2 S = СuS +2NaNO3

Do sự tương tác của các chất điện phân, kết tủa CuS được hình thành.

Phương trình ion-phân tử

Cu 2+ + 2NO 3 - + 2Na + + S 2- = CuS +2Na ++ + 2NO 3 -

Bằng cách loại trừ các ion giống hệt nhau khỏi cả hai vế của phương trình Na + và NO 3 - chúng ta thu được phương trình phản ứng ion-phân tử viết tắt:

Cu 2+ + S 2- = CuS

Sự phân ly của nước

Nước là chất điện li yếu, ít phân ly thành ion

H2O
H + + OH -

K=

hoặc = K = K trong

K in = 10 -14 được gọi là tích số ion của nước và là một giá trị không đổi. Đối với nước tinh khiết ở 25 0 C, nồng độ ion H + và OH - bằng nhau và bằng 10 -7 mol/l nên · = 10 -14.

Đối với dung dịch trung tính =10 -7, đối với dung dịch axit >10 -7 và đối với dung dịch kiềm<10 -7 . Но какова бы ни была реакция раствора, произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов остается постоянным. Если концентрация ионов водорода равна 10 -4 , то концентриция гидроксид-ионов равна:

= /10 -4 = 10 -10 mol/l.

Trong thực tế, độ axit hoặc độ kiềm của dung dịch được biểu thị theo cách thuận tiện hơn bằng cách sử dụng giá trị pH hoặc pOH.

pH =– log;

рОН =– log[ОH - ]

Ví dụ: nếu = 10 -3 mol/l thì pH =– log = 3; nếu = 10 -8 mol/l thì pH =– log = 8. Trong môi trường trung tính pH = 7, trong môi trường axit pH< 7, в щелочной среде рН >7.

Phản ứng gần đúng của dung dịch có thể được xác định bằng cách sử dụng các chất đặc biệt gọi là chất chỉ thị, màu sắc của chất này sẽ thay đổi tùy thuộc vào nồng độ của các ion hydro.

YÊU CẦU AN TOÀN LAO ĐỘNG

1. Việc thử nghiệm các chất có mùi khó chịu, chất độc phải được thực hiện trong tủ hút.

2. Khi nhận biết khí thoát ra theo mùi, dùng tay hướng luồng khí từ bình về phía mình.

3. Khi thực hiện thí nghiệm, bạn phải đảm bảo rằng thuốc thử không dính vào mặt, quần áo hoặc người đứng cạnh bạn.

Khi đun nóng chất lỏng, đặc biệt là axit và kiềm, hãy cầm ống nghiệm sao cho miệng ống nghiệm hướng ra xa bạn.

Khi pha loãng axit sunfuric không được thêm nước vào axit mà phải đổ axit cẩn thận từng phần nhỏ vào nước lạnh, khuấy đều dung dịch.

Tất cả các chai thuốc thử phải được đậy kín bằng nút thích hợp.

Thuốc thử còn sót lại sau khi làm việc không được đổ ra ngoài hoặc đổ vào chai thuốc thử (để tránh nhiễm bẩn).

QUY TRÌNH THỰC HIỆN CÔNG VIỆC

Bài tập 1. Sự thay đổi màu sắc của chất chỉ thị trong môi trường trung tính, axit và kiềm.

Thuốc thử và thiết bị: quỳ tím; metyl da cam; phenolphtalein; dung dịch axit clohydric HCl 0,1 N; dung dịch NaOH hydroxit 0,1 N; ống nghiệm

1. Đổ 1-2 ml nước cất vào 3 ống nghiệm và thêm các chất chỉ thị: quỳ tím, metyl da cam, phenolphtalein. Lưu ý màu sắc của chúng.

2. Đổ 1-2 ml dung dịch axit clohydric 0,1 vào ba ống nghiệm và thêm các chỉ số tương tự. Quan sát sự thay đổi màu sắc của chất chỉ thị so với màu của chúng trong nước.

3. Đổ 1-2 ml dung dịch natri hydroxit 0,1 N vào ba ống nghiệm và thêm các chất chỉ thị giống nhau. Quan sát sự thay đổi màu sắc của chất chỉ thị so với màu của chúng trong nước.

Trình bày kết quả quan sát dưới dạng bảng:

Nhiệm vụ 2. Sức mạnh cơ bản tương đối

Thuốc thử và thiết bị: dung dịch canxi clorua CaCl 2, 2N; Dung dịch NaOH hydroxit, 2N; dung dịch amoni hydroxit NH 4 OH, 2N; ống nghiệm

Đổ 1-2 ml canxi clorua vào hai ống nghiệm, thêm dung dịch amoni hydroxit vào ống nghiệm thứ nhất và cùng một lượng dung dịch natri hydroxit vào ống nghiệm thứ hai.

Ghi lại những quan sát của bạn. Rút ra kết luận về mức độ phân ly của các bazơ đã chỉ ra.

Nhiệm vụ 3. Phản ứng trao đổi giữa các dung dịch điện phân

Thuốc thử và thiết bị: dung dịch sắt clorua FeCl 3, 0,1 N; dung dịch đồng sunfat CuSO 4, 0,1 N; dung dịch natri cacbonat Na 2 CO 3, 0,1 N; dung dịch NaOH hydroxit 0,1 N; dung dịch axit clohydric HCl 0,1 N; dung dịch bari clorua BaCl 2, 0,1 N; dung dịch natri sunfat Na 2 SO 4, 0,1 N; dung dịch kali hexacyanoferrat(II) K 4, 0,1 N; ống nghiệm

a) Phản ứng tạo thành chất không tan (kết tủa).

Đổ 1-2 ml sắt clorua FeCl 3 vào ống nghiệm thứ nhất và thêm cùng một thể tích natri hydroxit NaOH, vào ống nghiệm thứ hai - 1-2 ml BaCl 2 và cùng một thể tích natri sunfat Na 2 SO 4.

Viết phương trình phản ứng xảy ra ở dạng phân tử, ion và ion viết tắt.

b) Phản ứng tạo thành khí.

Đổ 1-2 ml dung dịch natri cacbonat Na 2 CO 3 vào ống nghiệm rồi thêm cùng một thể tích dung dịch axit clohydric HCl.

Ghi lại quan sát của bạn (chỉ ra màu sắc và mùi của khí). Kể tên chất khí thu được.

Viết phương trình phản ứng xảy ra ở dạng phân tử, ion và ion viết tắt.

c) Phản ứng xảy ra tạo thành chất ít phân ly.

Đổ 1-2 ml dung dịch NaOH hydroxit vào ống nghiệm thứ nhất và thêm cùng một thể tích dung dịch axit clohydric HCl, vào ống nghiệm thứ hai - 1-2 ml dung dịch đồng sunfat CuSO 4 thêm cùng một thể tích kali hexacyanoferrat(II) ) dung dịch K 4 .

Viết lại những quan sát của bạn (chỉ ra màu sắc của kết tủa tạo thành của muối phức đồng hexacyanoferrat).

Viết phương trình phản ứng xảy ra ở dạng phân tử, ion và ion viết tắt.

Nhiệm vụ 4. Sự khác biệt giữa muối kép và muối phức

Thuốc thử và thiết bị: dung dịch sắt clorua FeCl 3, 0,1 N; dung dịch kali thioxyanat KSCN, 0,1 N; dung dịch phèn sắt-amoni NH 4 Fe(SO 4) 2, 0,1 N; dung dịch synoxit sắt-kali K 3; 0,1n; ống nghiệm

1. Đổ dung dịch sắt clorua FeCl3 vào ống nghiệm, sau đó thêm một ít kali thiocyanate KSCN. Ghi lại những quan sát của bạn.

Viết phương trình phản ứng xảy ra ở dạng phân tử, ion và ion viết tắt. Ion SCN là thuốc thử đặc trưng của ion Fe 3+; tương tác của chúng tạo ra rhodane sắt Fe(SCN) 3, một loại muối màu đỏ máu có khả năng phân ly yếu.

2. Đổ dung dịch phèn sắt-amoniac NH 4 Fe(SO 4) 2 vào một ống nghiệm, đổ dung dịch sắt-kali sunfur dioxide K 3 vào một ống nghiệm, đổ một ít dung dịch kali thiocyanat KSCN vào từng ống nghiệm.

Viết phương trình phản ứng xảy ra ở dạng phân tử, ion và ion viết tắt.

Ghi lại những quan sát của bạn. Ion sắt có trong hợp chất nào? Trong hợp chất nào ion này liên kết dưới dạng ion phức?

Nhiệm vụ 5. Sự dịch chuyển cân bằng ion khi đưa ion cùng tên vào dung dịch

NH 4 OH là bazơ yếu phân ly theo phương trình:

NH4OH
NH 4 + +OH –

NH 4 Cl – phân ly trong dung dịch theo phương trình

NH4Cl
NH4++Cl

Thuốc thử và thiết bị: Dung dịch amoni hydroxit NH 4 OH, 0,1 N 0,1 m; phenolphtalein, amoni clorua kết tinh NH 4 Cl; ống nghiệm

Cho 2-3 giọt phenolphtalein là chất chỉ thị nhóm OH - vào ống nghiệm chứa dung dịch NH 4 OH, trộn đều và đổ dung dịch vào hai ống nghiệm: để lại một ống nghiệm để so sánh, thêm một nhúm dung dịch tinh thể NH 4 Cl thành thứ hai - quan sát thấy màu của dung dịch bị yếu đi.

Sự suy yếu màu đỏ thẫm của dung dịch được giải thích là do khi đưa amoni clorua vào dung dịch, nồng độ của ion NH 4 + tăng lên, làm dịch chuyển trạng thái cân bằng sang trái và điều này dẫn đến giảm nồng độ ion OH- trong dung dịch.

Sự phân ly điện phân của axit

Khi hòa tan trong nước, axit, muối và bazơ phân ly thành các ion tích điện dương và âm (cation và anion). Hãy xác định các dấu hiệu chung đặc trưng của sự phân ly chất điện phân của từng loại hợp chất.

Axit, như bạn còn nhớ, bao gồm Hydro và gốc axit được nối với nhau bằng liên kết cộng hóa trị có cực. Trong đoạn trước, sử dụng ví dụ về sự hòa tan hydro clorua, chúng ta đã xem xét làm thế nào dưới tác dụng của các phân tử nước, liên kết cực được chuyển thành liên kết ion và axit bị phân hủy thành cation hydro và ion clorua.

Do đó, từ quan điểm của lý thuyết Arrhenius về sự phân ly điện phân,

Axit là chất điện giải, khi phân ly sẽ tạo thành cation hydro và anion của dư lượng axit.

Tương tự như axit clorua, sự phân ly của các axit khác xảy ra, ví dụ nitrat:

Trong quá trình phân ly phân tử axit sunfat, số lượng cation Hydro lớn gấp đôi số lượng anion của dư lượng axit - ion sunfat. Điện tích của anion là -2 (trong công thức ion viết “2-”):

Tên của các anion được hình thành trong quá trình phân ly axit trùng với tên của dư lượng axit. Chúng được liệt kê trong bảng độ hòa tan trên tờ rơi.

Dễ dàng nhận thấy rằng trong quá trình phân ly các axit khác nhau, nhiều anion khác nhau được hình thành, nhưng chỉ có một loại cation - cation hydro H+. Điều này có nghĩa là chính cation hydro quyết định các tính chất đặc trưng của axit - vị chua, sự thay đổi màu sắc của chất chỉ thị, phản ứng với kim loại hoạt động, oxit bazơ, bazơ và muối.

Các axit polybasic phân ly từng bước, lần lượt loại bỏ các ion hydro. Ví dụ, trong dung dịch axit sunfat, các quá trình sau xảy ra:

Như có thể thấy từ các phương trình trên về sự phân ly của axit polybasic, các anion được hình thành trong quá trình phân ly từng bước ở giai đoạn đầu có chứa các ion Hydro. Điều này được thể hiện qua tên gọi của các anion: ion HSO - - hydro sunfat.

Sự phân ly điện phân của axit orthophosphate xảy ra theo ba giai đoạn:

Phương trình tổng thể cho sự phân ly của axit orthophosphate có dạng:

Do đó, mỗi axit đa bazơ tương ứng với một số anion và tất cả chúng đều có mặt đồng thời trong dung dịch.

Lưu ý rằng một số phương trình phân ly có mũi tên hai đầu. Bạn sẽ tìm hiểu ý nghĩa của chúng trong đoạn tiếp theo.

Sự phân ly điện phân của bazơ

Bazơ bao gồm các cation nguyên tố kim loại và anion hydroxit. Khi các bazơ phân ly, các ion này sẽ đi vào dung dịch. Số lượng ion hydroxit hình thành trong quá trình phân ly bằng điện tích của ion nguyên tố kim loại. Như vậy, từ quan điểm của lý thuyết phân ly điện phân

Bazơ là chất điện phân phân ly thành cation kim loại và anion hydroxit.

Chúng ta hãy xem xét các phương trình phân ly bazơ bằng ví dụ về sự phân ly của natri và bari hydroxit:

Khi các bazơ phân ly, các anion cùng loại được hình thành - các ion hydroxit, quyết định tất cả các tính chất đặc trưng của dung dịch kiềm: khả năng thay đổi màu của chất chỉ thị, phản ứng với axit, oxit axit và muối.

Sự điện phân của muối

Muối được hình thành bởi các cation của nguyên tố kim loại và anion của dư lượng axit. Khi muối hòa tan trong nước, các ion này sẽ đi vào dung dịch.

Muối là chất điện ly phân ly thành cation của nguyên tố kim loại và anion của dư lượng axit.

Chúng ta hãy xem xét sự phân ly của muối bằng ví dụ về sự phân ly của kali nitrat:

Các muối khác phân ly tương tự, ví dụ canxi nitrat và kali orthophosphate:

Trong các phương trình phân ly muối, điện tích của cation ở giá trị tuyệt đối bằng trạng thái oxy hóa của nguyên tố kim loại và điện tích của anion là tổng trạng thái oxy hóa của các nguyên tố trong dư lượng axit. Ví dụ, cuprum(P) sunfat phân hủy thành các ion

và ferrum(III) nitrat - thành ion

Điện tích của cation của các nguyên tố kim loại trong hầu hết các trường hợp có thể được xác định theo Bảng tuần hoàn. Điện tích của cation của các nguyên tố kim loại thuộc các nhóm con chính thường bằng số nhóm chứa nguyên tố đó:

Các nguyên tố kim loại thuộc phân nhóm thứ cấp thường tạo thành nhiều ion, ví dụ Fe 2+, Fe 3+.

Việc xác định điện tích của dư lượng axit sẽ dễ dàng hơn bằng số lượng ion Hydro trong phân tử axit, như bạn đã làm ở lớp 8. Điện tích của một số dư lượng axit được đưa ra trong bảng độ hòa tan trên tờ rơi.

Xin lưu ý rằng trong các phương trình phân ly của axit, bazơ và muối, tổng điện tích của cation và anion phải bằng 0, vì mọi chất đều trung hòa về điện.

Sự phân ly từng bước làm cho muối axit và muối bazơ có thể tồn tại. Muối axit có chứa ion hydro, giống như axit. Đó là lý do tại sao muối như vậy được gọi là có tính axit. Và muối cơ bản chứa các ion hydroxit, giống như bazơ.

Ở giai đoạn phân ly đầu tiên của axit sunfat, ion hydro sunfat HSO- được hình thành, nhờ đó tồn tại các muối axit: NaHSO 4 (natri hydro sunfat), Al(HSO 4) 3 (nhôm hydro sunfat), v.v. Axit orthophosphate còn được đặc trưng bởi muối axit K 2 HPO 4 (kali hydro orthophosphate) hoặc KH 2 PO 4 (kali dihydro orthophosphate).

Trong dung dịch, muối axit phân ly theo hai giai đoạn:

Muối axit chỉ đặc trưng cho axit đa bazơ vì chúng phân ly theo từng bước. Ngoại lệ duy nhất là axit monobasic, florua. Do có liên kết hydro nên các hạt H 2 F 2 có mặt trong dung dịch axit này và axit fluoric có thể tạo thành muối axit có công thức KHF 2.

Một số hydroxit không hòa tan tạo thành cation có chứa ion hydroxit. Ví dụ, nhôm được chứa trong cation AlOH 2+, do đó có một loại muối có thành phần AlOHCl 2 (nhôm hydroxychloride). Muối này được gọi là cơ bản.

Ý tưởng chính

Câu hỏi kiểm soát

100. Định nghĩa axit, bazơ và muối theo quan điểm của lý thuyết phân ly điện phân.

101. Sự phân ly của axit đa bazơ so với axit đơn bazơ có đặc điểm gì? Giải thích việc sử dụng axit sunfat làm ví dụ.

Nhiệm vụ để nắm vững tài liệu

102. Do sự phân ly của một phân tử axit, một ion có điện tích 3— được hình thành. Có bao nhiêu ion hydro được hình thành trong trường hợp này?

103. Lập các phương trình điện phân của axit: cacbonat, bromua, nitrit. Kể tên các anion được tạo thành

104. Axit nào sau đây phân ly từng bước: HCl, H 2 CO 3, HNO 3, H 2 S, H 2 SO 3? Xác nhận câu trả lời của bạn bằng các phương trình phản ứng.

105. Lập các phương trình phân ly của các muối: magie nitrat, nhôm clorua, bari bromua, natri cacbonat, natri orthophotphat.

106. Cho một ví dụ về muối, khi phân ly 1 mol chất tạo ra: a) 2 mol ion; b) 3 mol ion; c) 4 mol ion; d) 5 mol ion. Viết các phương trình phân ly.

107. Viết điện tích của các ion trong các chất: a) Na 2 S, Na 2 SO 4, Na 3 PO 4, AlPO 4;

b) NaHSO 4, Mg(HSO 4) 2, CaHPO 4, Ba(OH) 2. Kể tên các chất đó.

108. Lập phương trình điện phân của các chất: kali hydroxit, bari sunfua, ferrum(III) nitrat, magie clorua, nhôm sunfat.

109. Viết công thức của một chất mà sự phân ly của nó tạo ra ion Canxi và ion hydroxit.

110. Từ danh mục các chất, viết riêng chất điện giải và chất không điện phân: HCl, Ca, Cr 2 (SO 4) 3, Fe 2 O 3, Mg(OH) 2, CO 2, Sr(OH) 2, Sr (NO 3) 2, P 2 O 5 , H 2 O. Viết các phương trình phân ly của chất điện phân.

111. Trong quá trình phân ly một nitrat nhất định, 1 mol cation có điện tích 2+ được hình thành. Khối lượng ion nitrat được tạo thành là bao nhiêu?

112. Lập công thức và viết phương trình phân ly của ferrum(P) sunfat và ferrum(III) sunfat. Các muối này khác nhau như thế nào?

113. Cho một ví dụ về các phương trình phân ly muối theo sơ đồ (chữ M ký hiệu nguyên tố kim loại, X là dư lượng axit): a) MX^M 2+ + X 2- ; b) MX 3^M 3+ + 3X - ;

c) M 3 X ^ 3M+ + X 3-; d) M 2 X 3 ^ 2M 3 + + 3X 2- .

114. Dung dịch chứa các ion K+, Mg 2+, NO-, SO4 -. Những chất nào đã được hòa tan? Đưa ra hai câu trả lời có thể.

115*. Lập phương trình phân ly của các chất điện phân tạo thành ion clorua: CrCl 3, KClO 3, BaCl 2, Ca(ClO) 2, HClO 4, MgOHCl.

Đây là tài liệu sách giáo khoa