Что называется электролитической диссоциацией или ионизацией

10.04.202214.04.2022 admin 0 Comments

Электролитическая диссоциация. Степень и константа диссоциации

По способности проводить электрический ток в водном растворе или в расплаве, вещества делятся на электролиты и неэлектролиты.

Электролитами называются вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток. К электролитам относятся соли, кислоты, основания. В молекулах этих веществ имеются ионные или ковалентные сильно полярные химические связи.

Неэлектролитами называются вещества, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток. К неэлектролитам относятся, например, кислород, водород, многие органические вещества (сахар, эфир, бензол и др.). В молекулах этих веществ существуют ковалентные неполярные или малополярные связи.

Для объяснения электропроводности растворов и расплавов солей, кислот и оснований шведский ученый С. Аррениус создал теорию электролитической диссоциации (1887 г.):

1.Молекулы электролитов при растворении или расплавлении распадаются на ионы.

Процесс распада молекул электролитов на ионы в растворе или в расплаве называется электролитической диссоциацией, или ионизацией.

Ионы — это атомы или группы атомов, имеющие положительный или отрицательный заряд.

2.В растворе или расплаве электролитов ионы движутся хаотически. При пропускании через раствор или расплав электрического тока, положительно заряженные ионы движутся к отрицательно заряженному электроду (катоду), а отрицательно заряженные ионы движутся к положительно заряженному электроду (аноду). Поэтому положительные ионы называются катионами, отрицательные ионы — анионами.

3.Диссоциация — процесс обратимый. Это значит, что одновременно идут два противоположных процесса: распад молекул на ионы (ионизация, или диссоциация) и соединение ионов в молекулы (ассоциация, или моляризация).

Диссоциацию молекул электролитов выражают уравнениями, в которых вместо знака равенства ставят знак обратимости. В левой части уравнения записывают формулу молекулы электролита, в правой — формулы ионов, которые образуются в процессе электролитической диссоциации. Например:

Каждая молекула нитрата магния диссоциирует на ион магния и два нитрат-иона. Следовательно, в результате диссоциации одной молекулы Mg(NO₃)₂ образуются три иона.

Общая сумма зарядов катионов равна общей сумме зарядов анионов и противоположна по знаку (так как растворы электролитов электронейтральны).

Механизм электролитической диссоциации. Гидратация ионов

Причины и механизм диссоциации электролитов объясняются химической теорией раствора Д. И. Менделеева и природой химической связи. Как известно, электролитами являются вещества с ионной или ковалентной сильно полярной связями. Растворители, в которых происходит диссоциация, состоят из полярных молекул. Например, вода — полярный растворитель. Диссоциация электролитов с ионной и полярной связями протекает различно. Рассмотрим механизм диссоциации электролитов в водных растворах.

I. Механизм диссоциации электролитов с ионной связью

В результате этого взаимодействия между молекулами растворителя и ионами электролита притяжение между ионами в кристаллической решетке вещества ослабевает. Кристаллическая решетка разрушается, и ионы переходят в раствор. Эти ионы в водном растворе находятся не в свободном состоянии, а связаны с молекулами воды, т. е. являются гидратированными ионами.

Диссоциация ионных соединений в водном растворе протекает полностью. Так диссоциируют соли и щелочи: KCl, LiNO₃, Ba(OH)₂ и др.

II. Механизм диссоциации электролитов, которые состоят из полярных молекул

При растворении в воде веществ с полярной ковалентной связью происходит взаимодействие дипольных молекул электролита с дипольными молекулами воды. Например, при растворении в воде хлороводорода происходит взаимодействие молекул НСl с молекулами Н₂O. Под влиянием этого взаимодействия изменяется характер связи в молекуле HCl: сначала связь становится более полярной, а затем переходит в ионную связь. Результатом процесса является диссоциация электролита и образование в растворе гидратированных ионов.

Так диссоциируют кислородсодержащие и бескислородные кислоты: H₂SO₄, HNO₃, НI и др. Диссоциация электролитов с полярной связью может быть полной или частичной. Это зависит от полярности связей в молекулах электролитов.

Таким образом, главной причиной диссоциации в водных растворах является гидратация ионов. В растворах электролитов все ионы находятся в гидратированном состоянии. Например, ионы водорода соединяются с молекулой воды и образуют ионы гидроксония Н₃O+ по донорно-акцепторному механизму:

Свойства ионов

Ионы по физическим, химическим и физиологическим свойствам отличаются от нейтральных атомов, из которых они образовались. Например, ионы натрия Na + и хлорид-ионы Сl — не взаимодействуют с водой, не имеют цвета, запаха, неядовиты.

Атомы натрия Na 0 энергично взаимодействуют с водой. Вещество хлор C1₂ в свободном состоянии — газ желто-зеленого цвета, ядовит, сильный окислитель.

Различные свойства атомов и ионов одного и того же элемента объясняются разным электронным строением этих частиц. Химические свойства свободных атомов металлов определяются валентными электронами, которые атомы металлов легко отдают и переходят в положительно заряженные ионы. Атомы неметаллов легко присоединяют электроны и переходят в отрицательно заряженные ионы. Ионы находятся в более устойчивых электронных состояниях, чем атомы.

Степень диссоциации

В водных растворах некоторые электролиты полностью распадаются на ионы. Другие электролиты распадаются на ионы частично, часть их молекул остается в растворе в недиссоциированном виде.

Число, показывающее, какая часть молекул распалась на ионы, называется степенью электролитической диссоциации (степенью ионизации).

Степень электролитической диссоциации (α) равна отношению числа молекул, которые распались на ионы, к общему числу молекул в растворе:

где n — число молекул, распавшихся на ионы; N — общее число растворенных молекул.

Например, степень диссоциации (α) уксусной кислоты СН₃СООН в 0,1 М растворе равна 1,36%. Это означает, что из 10000 молекул СН₃СООН 136 молекул распадаются на ионы по уравнению:

Степень диссоциации зависит от природы растворителя и природы растворяемого вещества, концентрации раствора, температуры и других факторов.

Различные вещества диссоциируют в разной степени. Например, муравьиной кислоты НСООН при одинаковых условиях больше α уксусной кислоты СН₃СООН.

При уменьшении концентрации электролита, т. е. при разбавлении раствора, степень диссоциации увеличивается, так как увеличиваются расстояния между ионами в растворе и уменьшается возможность соединения их в молекулы.

При повышении температуры степень диссоциации, как правило, увеличивается.

В зависимости от степени диссоциации электролиты делятся на сильные и слабые.

Сильные электролиты — это такие электролиты, которые в водных растворах полностью диссоциируют на ионы, т. е. их степень диссоциации равна 1 (100%). К сильным электролитам относятся: 1) соли; 2) сильные кислоты (HClO₄, НСlO₃, НNО₃, H₂SO₄, HCl, НВr, HI и др.); 3) щелочи (LiОН, NaOH, КОН, RbOH, СsОН, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂.

Слабые электролиты — это такие электролиты, которые в водных растворах не полностью диссоциируют на ионы, т. е. их степень диссоциации меньше 1 (100%). К слабым электролитам относятся: 1) слабые кислоты (НСlO₂, HClO, HNO₂, H₂SO₃, Н₂СO₃, H₂SiO₃, Н₃РО₄, H₃РО₃, H₃BO₃, СН₃СООН, Н₂S, HCN, HF и др.); 2) слабые нерастворимые в воде основания Fe(OH)₂, Pb(OH)₂, Cu(OH)₂ и др.); 3) гидроксид аммония (NH₄OH); 4) вода (Н₂О).

Константа диссоциации (ионизации)

Для характеристики слабых электролитов применяют константу диссоциации (Kд). Вследствие того, что слабые электролиты диссоциируют на ионы не полностью, в их растворах устанавливается динамическое равновесие между недиссоциированными молекулами и ионами. Для слабого электролита общей формулы А_nВ_m уравнение диссоциации имеет вид:

Применяя закон действующих масс, запишем выражение константы равновесия:

Константу равновесия в этом случае называют константой диссоциации (Kд), или константой ионизации.

Константа ионизации характеризует способность электролита диссоциировать на ионы. Чем больше константа диссоциации, тем легче электролит распадается на ионы, тем больше ионов в его растворе, тем сильнее электролит. Например:

Следовательно, уксусная кислота СН₃СООН более сильный электролит, чем циановодородная кислота HCN.

Для слабого электролита константа диссоциации — постоянная величина при данной температуре, которая не зависит от концентрации раствора. Константа диссоциации зависит от природы электролита, природы растворителя и температуры. Константы диссоциации некоторых слабых электролитов приведены в таблице.

Значение электролитов для живых организмов

Источник

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ

Полезное

Смотреть что такое «ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ» в других словарях:

электролитическая диссоциация — Диссоциация р р. веществ в растворе или расплаве электролитов. [http://metaltrade.ru/abc/a.htm] Тематики металлургия в целом EN electrolytic dissociation … Справочник технического переводчика

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ — см … Большая политехническая энциклопедия

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ — полный или частичный распад молекул растворенного вещества на ионы в результате взаимодействия с растворителем. Обусловливает ионную проводимость растворов электролитов … Большой Энциклопедический словарь

электролитическая диссоциация — – полный или частичный распад растворенного вещества на ионы. Общая химия : учебник / А. В. Жолнин [1] … Химические термины

Электролитическая диссоциация — – полный или частичный распад молекул растворенного вещества в результате взаимодействия с растворителем; обусловливает ионную проводимость растворов электролитов. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Электролитическая диссоциация — ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ, полный или частичный распад растворенного вещества на ионы в результате взаимодействия с растворителем. Обусловливает электропроводность электролитов. … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Электролитическая диссоциация — У этого термина существуют и другие значения, см. Диссоциация. Электролитическая диссоциация процесс распада электролита на ионы при его растворении или плавлении. Содержание 1 Диссоциация в растворах 2 … Википедия

электролитическая диссоциация — полный или частичный распад молекул растворённого вещества на ионы в результате взаимодействия с растворителем. Обусловливает ионную проводимость растворов электролитов. * * * ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ, полный… … Энциклопедический словарь

электролитическая диссоциация — elektrolitinė disociacija statusas T sritis chemija apibrėžtis Ištirpintos medžiagos virtimas jonais jai sąveikaujant su tirpiklio molekulėmis. atitikmenys: angl. electrolytic dissociation rus. электролитическая диссоциация … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

электролитическая диссоциация — elektrolitinė disociacija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electrolytic dissociation vok. elektrolytische Dissoziation, f rus. электролитическая диссоциация, f pranc. dissociation électrolytique, f … Fizikos terminų žodynas

Источник

Электролитическая диссоциация

Полезное

Смотреть что такое «Электролитическая диссоциация» в других словарях:

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ — см … Большая политехническая энциклопедия

Источник

Какой процесс называется электролитической диссоциацией

Чистая вода не является проводником тока. Проводимость у нее появляется благодаря растворенным примесям. Происходит это в случае, когда растворенное вещество является электролитом, т.е. способно распадаться на ионы — разноименно заряженные частицы.

Электролитическая диссоциация — что это в химии, теория

С давних времен люди обращали внимание на способность некоторых растворов проводить электрический ток. Этим свойством обладают не все растворы. Например, раствор поваренной соли в воде является отличным электропроводником; растворы уксусной кислоты, как и растворы углекислого и сернистого газов, проводят ток немного хуже. А растворы спирта, сахара и ряда прочих веществ не проводят ток вовсе.

М. Фарадей в XIX веке (30-е годы) изучал эти процессы. Он ввел термин «электролит», в значение которого вложил понятие о веществе, способном к электропроводности в растворенном или расплавленном виде. Его авторству принадлежат также термины «катион», «анион», «ион», «электролиз».

Электролит — вещество, способное проводить электрический ток в растворе и расплаве. Такая возможность обуславливается наличием в растворах и расплавах частиц, имеющих заряд — ионов.

Электролитическая диссоциация — физический процесс, при котором в растворе или при плавлении происходит распад веществ на ионы.

Однако о том, что именно ионы являются причиной проводимости, стало известно гораздо позже. Тогда считали, что молекулы распадаются на частицы вследствие воздействия электрического тока, после чего эти частицы приобретают электрический заряд.

В 1887 году Сванте Аррениус (шведский ученый) выдвинул гипотезу, что в растворе молекулы распадаются на ионы, которые притягиваются и двигаются к двум разноименно заряженным электродам — катоду и аноду. По его мнению, в этом заключалась причина появления электропроводности у растворов.

С. Аррениус был сторонником физической теории растворов. Он считал, что в растворе содержатся ионы в свободном виде. Не мог согласиться с Аррениусом Д.И.Менделеев. По его «химической» теории растворов, в них происходят химические реакции, в которых задействованы растворенные вещества и растворители. А в 1889 году Менделеев написал «Заметку о диссоциации растворенных веществ», где высказывал сомнения о протекании процессов распада электролитов в растворах.

Согласно современным представлениям при растворении вещества диссоциируют, т.е. распадаются на ионы. При этом также протекает процесс гидратации — взаимодействия ионов с водой, в результате которого образуются ассоциаты ионов с молекулами Н 2 О (гидратированные ионы).

Аналогичные процессы протекают в растворах, к примеру, серной кислоты.

Виды электролитов, какие бывают

В химии существует классификация электролитов в зависимости от их способности к диссоциации и типа образующихся ионов. Различают виды:

Беря за основу силу электролита, различают сильные (неассоциированные) и слабые (ассоциированные) электролиты. Сильные — вещества с ионным или ковалентным сильно полярным типом связи, растворимые соли, щелочи (растворимые основания), сильные кислоты. Они легко необратимо распадаются на ионы, их степень диссоциации более 0,5 (50%). Слабые — вещества с ковалентной слабополярной связью, распадаются с трудом, степень диссоциации составляет менее 0,1 (10%).

Cуществуют также вещества, имеющие промежуточное значение степени диссоциации — от 10 до 50%. Их можно назвать электролитами средней силы.

Для ассоциированных электролитов, в свою очередь, существует классификация на типы, а именно:

Как определить степень диссоциации, уравнение

В растворах электролитов могут содержаться как ионы, так и недиссоциированные частицы. Соотношение продиссоциировавших и недиссоциированных частиц получило название степени диссоциации. Обозначение — α (альфа).

Степень диссоциации — величина, показывающая отношение количества электролита, который распался на ионы, к его общему количеству электролита в растворе.

Величина степени диссоциации конкретных веществ определяется экспериментальным путем. Единицей для измерения этой величины является доля единицы или процент. Каждый электролит характеризуется различной степенью диссоциации, которая определяется:

Для сильных электролитов свойственен практически полный распад на ионы, их степень диссоциации в разбавленных растворах стремится к единице. В растворах слабых электролитов степень диссоциации незначительна и стремится к нулю.

Уравнение диссоциации сильного электролита выглядит следующим образом:

Для слабых электролитов уравнение их распада на ионы будет выглядеть так:

Рассмотрим пример решения задач на определение степени диссоциации электролита:

Для решения задачи составляем уравнение диссоциации:

Константа диссоциации не зависит от концентрации раствора, однако находится во взаимосвязи с температурой и природой самого растворителя. По закону Оствальда можно записать:

Классификация и некоторые особенности диссоциации кислот, оснований, солей

Кислотный остаток — это отрицательные ионы (анионы), образующиеся при диссоциации кислот.

В зависимости от числа атомов водорода в молекуле кислоты выделяют кислоты различной основности. Примеры:

При этом в случае многоосновных кислот процесс отделения катионов Н+ не происходит одномоментно. Сначала отщепляется один ион водорода, следом — второй и третий (в зависимости от количества атомов водорода в молекуле).

Таким образом, диссоциация двухосновной кислоты происходит в две ступени:

Аналогично в три ступени проходит диссоциация трехосновной кислоты. При этом степень диссоциации максимальна для первой ступени. Каждая последующая стадия протекает хуже, чем предыдущая.

Диссоциация слабых многокислотных оснований, аналогично кислотам, протекает ступенчато:

Соли распадаются в водном растворе на катионы (металлы) и анионы (кислотные остатки). Существует классификация солей по составу:

Источник

Электролитическая диссоциация

Электролитической диссоциацией называют процесс, в ходе которого молекулы растворенного вещества распадаются на ионы в результате взаимодействия с растворителем (воды). Диссоциация является обратимым процессом.

Диссоциация обуславливает ионную проводимость растворов электролитов. Чем больше молекул вещества распадается на ионы, тем лучше оно проводит электрический ток и является более сильным электролитом.

В общем виде процесс электролитической диссоциации можно представить так:

Замечу, что сила кислоты определяется способностью отщеплять протон. Чем легче кислота его отщепляет, тем она сильнее.

У HF крайне затруднен процесс диссоциации из-за образования водородных связей между F (самым электроотрицательным элементом) одной молекулы и H другой молекулы.

Ступени диссоциации

Некоторые вещества диссоциируют на ионы не в одну стадию (как NaCl), а ступенчато. Это характерно для многоосновных кислот: H₂SO₄, H₃PO₄.

Посмотрите на ступенчатую диссоциацию ортофосфорной кислоты:

Важно заметить, что концентрация ионов на разных ступенях разная. На первых ступенях ионов всегда много, а до последних доходят не все молекулы. Поэтому в растворе ортофосфорной кислоты концентрация дигидрофосфат-анионов будет больше, чем фосфат-анионов.

Для серной кислоты диссоциация будет выглядеть так:

Для средних солей диссоциация чаще всего происходит в одну ступень:

Из одной молекулы ортофосфата натрия образовалось 4 иона.

Из одной молекулы сульфата калия образовалось 3 иона.

Электролиты и неэлектролиты

Химические вещества отличаются друг от друга по способности проводить электрический ток. Исходя из этой способности, вещества делятся на электролиты и неэлектролиты.

К ним относятся соли, сильные кислоты и щелочи (растворимые основания).

Степень диссоциации сильных электролитов составляет от 0,3 до 1, что означает 30-100% распад молекул, попавших в раствор, на ионы.

К неэлектролитам относятся многие органические вещества, слабые кислоты, нерастворимые в воде основания и гидроксид аммония.

Степень их диссоциации до 0 до 0.3, то есть в растворе неэлектролита на ионы распадается до 30% молекул. Они плохо или вообще не проводят электрический ток.

Молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения

Молекулярное уравнение представляет собой запись реакции с использованием молекул. Это те уравнения, к которым мы привыкли и которыми наиболее часто пользуемся. Примеры молекулярных уравнений:

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Блиц-опрос по теме Электролитическая диссоциация

Источник

Что и для чего?

Что называется электролитической диссоциацией или ионизацией