Электролитическая диссоциация электролитов в водных растворах. Сильные и слабые электролиты. Реакции ионного обмена - Теоретический материал - ОСНОВЫ ХИМИИ

Вещества, распадающиеся на ионы в растворах или расплавах и потому проводящие электрический ток, называются электролитами.

Вещества, которые в тех же условиях на ионы не распадаются и электрический ток не проводят, называются неэлектролитами.

К электролитам относятся кислоты, основания и почти все соли; к неэлектролитам — большинство органических соединений, а также вещества, в молекулах которых имеются только ковалентные неполярные или малополярные связи.

Электролиты — проводники второго рода. В растворе или расплаве они распадаются на ионы, благодаря чему и протекает ток. Очевидно, чем больше ионов в растворе, тем лучше он проводит электрический ток. Чистая вода электрический ток проводит очень плохо.

Распад электролитов на ионы при растворении их в воде называется элекролитической диссоциацией.

Поскольку электролитическая диссоциация — процесс обратимый, то в растворах электролитов наряду с их ионами присутствуют и молекулы. Поэтому растворы электролитов характеризуются степенью диссоциации (обозначается греческой буквой альфа — α).

Степень диссоциации — это отношение числа распавшихся на ионы молекул N' к общему числу растворенных молекул N:

α = N'/N

Степень диссоциации электролита определяется опытным путем и выражается в долях единицы или в процентах. Если α = 0, то диссоциация отсутствует, а если α = 1 или 100%, то электролит полностью распадается на ионы. Если же α = 20%, то это означает, что из 100 молекул данного электролита 20 распалось на ионы.

Различные электролиты имеют различную степень диссоциации. Опыт показывает, что она зависит от концентрации электролита и от температуры. С уменьшением концентрации электролита, т.е. при разбавлении его водой, степень диссоциации всегда увеличивается. Как правило, увеличивает степень диссоциациии повышение температуры. По степени диссоциации электролиты делят на сильные и слабые.

Сильные электролиты при растворении в воде диссоциируют на ионы. К ним относятся:

1) почти все соли;

2) многие минеральные кислоты, например H₂SO₄, HNO₃, НСl, HBr, HI, HMnO₄, HClO₃, HClO₄;

3) основания щелочных и щелочноземельных металлов.

Так, хлорид натрия NaCl при растворении в воде полностью распадается на ионы натрия Na⁺ и хлорид-ионы Сl^-.

Слабые электролиты при растворении в воде лишь частично диссоциируют на ионы и поэтому не могут дать большой концентрации ионов в растворе. К ним относят:

1) почти все органические кислоты;

2) некоторые минеральные кислоты, например Н₂СO₃, H₂S, HNO₂, НСlO, H₂SiO₃;

3) многие основания металлов (кроме оснований щелочных и щелочноземельных металлов), а также NH₃ ∙ Н₂O;

4) воду.

Рассмотрим смещение равновесия, устанавливающегося между недиссоциированными молекулами и ионами при электролитической диссоциации слабого электролита — уксусной кислоты:

При разбавлении раствора уксусной кислоты водой равновесие смещается в сторону образования ионов, — степень диссоциации кислоты увеличивается. Наоборот, при упаривании раствора равновесие смещается в сторону образования молекул кислоты — степень диссоциации уменьшается.

Реакции ионного обмена — это реакции, протекающие между электролитами.

Необходимыми условиями протекания реакций ионного обмена до конца являются: выпадение осадка, выделение газа, образование малодиссоциирующего вещества (например, воды).

Рассмотрим эти три случая:

1) образование осадка

2) образование малорастворимых газообразных веществ

3) образование малодиссоциирующих веществ (слабых электролитов)