Larutan berair dari zat tertentu adalah konduktor arus listrik. Zat-zat ini diklasifikasikan sebagai elektrolit. Elektrolit adalah asam, basa dan garam, lelehan zat tertentu.
DEFINISI
Proses penguraian elektrolit menjadi ion dalam larutan air dan meleleh di bawah aksi arus listrik disebut disosiasi elektrolit.
Larutan beberapa zat dalam air tidak dapat menghantarkan listrik. Zat seperti itu disebut non-elektrolit. Ini termasuk banyak senyawa organik, seperti gula dan alkohol.
Teori disosiasi elektrolitik
Teori disosiasi elektrolit dirumuskan oleh ilmuwan Swedia S. Arrhenius (1887). Ketentuan utama dari teori S. Arrhenius:
- elektrolit, ketika dilarutkan dalam air, terurai (terurai) menjadi ion bermuatan positif dan negatif;
- di bawah aksi arus listrik, ion bermuatan positif bergerak menuju katoda (kation), dan yang bermuatan negatif bergerak menuju anoda (anion);
— disosiasi adalah proses reversibel
KA K + + A
Mekanisme disosiasi elektrolitik terdiri dari interaksi ion-dipol antara ion dan dipol air (Gbr. 1).
Beras. 1. Disosiasi elektrolit larutan natrium klorida
Zat dengan ikatan ion paling mudah terdisosiasi. Demikian pula, disosiasi terjadi pada molekul yang terbentuk menurut jenis ikatan kovalen polar (sifat interaksinya adalah dipol-dipol).
Disosiasi asam, basa, garam
Selama disosiasi asam, ion hidrogen (H +), atau lebih tepatnya, ion hidronium (H 3 O +), selalu terbentuk, yang bertanggung jawab atas sifat-sifat asam (rasa asam, aksi indikator, interaksi dengan basa, dll. .).
HNO 3 H + + NO 3 -
Selama disosiasi basa, ion hidrogen hidroksida (OH -) selalu terbentuk, yang bertanggung jawab atas sifat-sifat basa (perubahan warna indikator, interaksi dengan asam, dll.).
NaOH Na + + OH
Garam adalah elektrolit, selama disosiasi yang membentuk kation logam (atau kation amonium NH 4 +) dan anion residu asam.
CaCl 2 Ca 2+ + 2Cl -
Asam dan basa polibasa terdisosiasi secara bertahap.
H 2 SO 4 H + + HSO 4 - (tahap I)
HSO 4 H + + SO 4 2- (tahap II)
Ca (OH) 2 + + OH - (tahap I)
+ Ca 2+ + OH -
Derajat disosiasi
Di antara elektrolit, larutan lemah dan kuat dibedakan. Untuk mengkarakterisasi ukuran ini, ada konsep dan besarnya derajat disosiasi (). Derajat disosiasi adalah perbandingan jumlah molekul yang terdisosiasi menjadi ion dengan jumlah total molekul. sering dinyatakan dalam %.
Elektrolit lemah termasuk zat di mana, dalam larutan desimolar (0,1 mol / l), tingkat disosiasi kurang dari 3%. Elektrolit kuat termasuk zat di mana, dalam larutan desimolar (0,1 mol / l), tingkat disosiasi lebih dari 3%. Larutan elektrolit kuat tidak mengandung molekul yang tidak terdisosiasi, dan proses asosiasi (asosiasi) mengarah pada pembentukan ion terhidrasi dan pasangan ion.
Tingkat disosiasi sangat dipengaruhi oleh sifat pelarut, sifat zat terlarut, suhu (untuk elektrolit kuat, dengan meningkatnya suhu, tingkat disosiasi menurun, dan untuk elektrolit lemah, melewati maksimum dalam kisaran suhu. 60 o C), konsentrasi larutan, pengenalan ion dengan nama yang sama ke dalam larutan.
Elektrolit amfoter
Ada elektrolit yang, setelah disosiasi, membentuk ion H + dan OH -. Elektrolit semacam itu disebut amfoter, misalnya: Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2, Al (OH) 3, Cr (OH) 3, dll.
H + +RO ROH R + + OH
Persamaan reaksi ionik
Reaksi dalam larutan elektrolit adalah reaksi antara ion – reaksi ionik yang ditulis menggunakan persamaan ion dalam bentuk molekul, ion penuh, dan ion tereduksi. Sebagai contoh:
BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 + 2NaCl (bentuk molekul)
Ba2+ + 2 Cl − + 2 tidak+ + SO 4 2- = BaSO 4 + 2 tidak + + 2 Cl(bentuk ionik penuh)
Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 (disingkat bentuk ion)
nilai pH
Air adalah elektrolit lemah, sehingga proses disosiasi berlangsung sedikit.
H 2 O H + + OH -
Hukum aksi massa dapat diterapkan pada setiap kesetimbangan dan ekspresi untuk konstanta kesetimbangan dapat ditulis:
K = /
Konsentrasi kesetimbangan air adalah nilai konstan, oleh karena itu.
K = = KW
Keasaman (kebasaan) dari larutan berair dengan mudah dinyatakan dalam logaritma desimal dari konsentrasi molar ion hidrogen, diambil dengan tanda yang berlawanan. Nilai ini disebut nilai pH (pH).
Dengan kemampuan molekul pelarut, sifat makroskopik pelarut, konstanta dielektriknya, juga memainkan peran tertentu dalam disosiasi elektrolitik (Skema disosiasi elektrolitik).
Disosiasi saat mencair
Di bawah aksi suhu tinggi, ion-ion kisi kristal mulai berosilasi, energi kinetik meningkat, dan akan tiba saatnya (pada titik leleh zat) ketika energi interaksi ion-ion itu melebihi energi interaksi. Hasil dari ini adalah peluruhan materi menjadi ion.
Teori klasik disosiasi elektrolitik
Teori klasik disosiasi elektrolitik diciptakan oleh S. Arrhenius dan W. Ostwald pada tahun 1887. Arrhenius menganut teori fisika larutan, tidak memperhitungkan interaksi elektrolit dengan air, dan percaya bahwa ion bebas ada dalam larutan. Ahli kimia Rusia I. A. Kablukov dan V. A. Kistyakovsky menggunakan teori kimia larutan D. I. Mendeleev untuk menjelaskan disosiasi elektrolitik dan membuktikan bahwa ketika elektrolit dilarutkan, ia berinteraksi secara kimia dengan air, akibatnya elektrolit terdisosiasi menjadi ion.
Teori klasik disosiasi elektrolitik didasarkan pada asumsi disosiasi yang tidak sempurna dari suatu zat terlarut, yang dicirikan oleh derajat disosiasi , yaitu proporsi molekul elektrolit yang meluruh. Kesetimbangan dinamis antara molekul dan ion yang tidak terdisosiasi dijelaskan oleh hukum aksi massa. Misalnya, disosiasi elektrolitik KA elektrolit biner dinyatakan dengan persamaan seperti:
Konstanta disosiasi ditentukan oleh aktivitas kation, anion, dan molekul yang tidak terdisosiasi sebagai berikut:
Nilainya tergantung pada sifat zat terlarut dan pelarut, serta suhu, dan dapat ditentukan dengan beberapa metode eksperimental. Derajat disosiasi ( α ) dapat dihitung pada setiap konsentrasi elektrolit menggunakan hubungan:
,di mana adalah koefisien aktivitas rata-rata elektrolit.
Elektrolit lemah
Elektrolit lemah- senyawa kimia, yang molekulnya, bahkan dalam larutan yang sangat encer, sedikit terdisosiasi menjadi ion, yang berada dalam kesetimbangan dinamis dengan molekul yang tidak terdisosiasi. Elektrolit lemah mencakup sebagian besar asam organik dan banyak basa organik dalam larutan berair dan tidak berair.
Elektrolit lemah adalah:
- hampir semua asam organik dan air;
- beberapa asam anorganik: 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 dan lain-lain;
- beberapa hidroksida logam yang sedikit larut: Fe (OH) 3, Zn (OH) 2, dll.
Elektrolit kuat
Elektrolit kuat- senyawa kimia, molekul yang dalam larutan encer hampir sepenuhnya terdisosiasi menjadi ion. Tingkat disosiasi elektrolit tersebut mendekati 1. Elektrolit kuat mencakup banyak garam anorganik, beberapa asam dan basa anorganik dalam larutan berair, serta dalam pelarut dengan kemampuan disosiasi yang tinggi (alkohol, amida, dll.).
Teori klasik disosiasi elektrolitik hanya berlaku untuk larutan encer elektrolit lemah. Elektrolit kuat dalam larutan encer hampir sepenuhnya terdisosiasi, sehingga konsep kesetimbangan antara ion dan molekul yang tidak terdisosiasi tidak ada artinya. Menurut ide-ide yang diajukan di tahun 20-30-an. abad ke-20 V. K. Semenchenko (USSR), N. Bjerrum (Denmark), R. M. Fuoss (USA), dan lainnya, dalam larutan elektrolit kuat pada konsentrasi sedang dan tinggi, pasangan ion dan agregat yang lebih kompleks terbentuk. Data spektroskopi modern menunjukkan bahwa pasangan ion terdiri dari dua ion yang berlawanan tanda yang berada dalam kontak ("pasangan ion kontak") atau dipisahkan oleh satu atau lebih molekul pelarut ("pasangan ion terpisah"). Pasangan ion bersifat netral dan tidak berpartisipasi dalam transfer listrik. Dalam larutan elektrolit kuat yang relatif encer, keseimbangan antara ion terlarut individu dan pasangan ion dapat dicirikan secara kira-kira, mirip dengan teori klasik disosiasi elektrolitik, dengan konstanta disosiasi (atau nilai timbal balik - konstanta asosiasi). Hal ini memungkinkan persamaan di atas digunakan untuk menghitung derajat disosiasi yang sesuai dari data eksperimen.
Dalam kasus paling sederhana (ion monoatomik bermuatan tunggal besar), nilai perkiraan konstanta disosiasi dalam larutan encer elektrolit kuat dapat dihitung secara teoritis, berdasarkan konsep interaksi elektrostatik murni antara ion dalam media kontinu - pelarut.
Contoh elektrolit kuat: beberapa asam (HClO 4, HMnO 4, H 2 SO 4, HCl, HBr; HI), hidroksida logam alkali dan alkali tanah (NaOH, KOH, Ba (OH) 2); kebanyakan garam.
Lihat juga
Tautan
Yayasan Wikimedia. 2010 .
Lihat apa itu "Disosiasi elektrolitik" di kamus lain:
disosiasi elektrolit- Disosiasi hal. zat dalam larutan atau lelehan elektrolit. Topik metalurgi secara umum EN disosiasi elektrolitik … Buku Pegangan Penerjemah Teknis
DISOSIASI ELEKTROLITIK- cm… Ensiklopedia Politeknik Hebat
Disintegrasi lengkap atau sebagian molekul zat terlarut menjadi ion sebagai akibat interaksi dengan pelarut. Ini menentukan konduktivitas ionik larutan elektrolit ... Kamus Ensiklopedis Besar
disosiasi elektrolit- - dekomposisi lengkap atau sebagian dari zat terlarut menjadi ion. Kimia umum: buku teks / A. V. Zholnin ... istilah kimia
Disosiasi elektrolit- - dekomposisi lengkap atau sebagian dari molekul zat terlarut sebagai akibat interaksi dengan pelarut; menentukan konduktivitas ionik larutan elektrolit. [Kamus terminologi untuk beton dan beton bertulang. Perusahaan Kesatuan Negara Federal "Pusat Penelitian ... ... Ensiklopedia istilah, definisi dan penjelasan bahan bangunan
Disosiasi elektrolit- DISOSIASI ELEKTROLITIK, dekomposisi lengkap atau sebagian dari zat terlarut menjadi ion sebagai akibat interaksi dengan pelarut. Menentukan konduktivitas listrik elektrolit. … Kamus Ensiklopedis Bergambar
Atau ionisasi (lit. Svante Arrhenius, Ueber die Dissociation der in Wasser gelösten Stoffe, Zeitschr. für physikalische Chemie, 1887; Sv. Arrhenius, La dissociation électrolytique des solutions. Rapport au Congrès internat. ...à Paris 1900; Kamus Ensiklopedis F.A. Brockhaus dan I.A. Efron
Dekomposisi lengkap atau sebagian molekul zat terlarut menjadi ion sebagai hasil interaksi dengan pelarut. Ini menentukan konduktivitas ionik larutan elektrolit. * * * DISOSIASI ELEKTROLITIK DISOSIASI ELEKTROLITIK, lengkap… … kamus ensiklopedis
disosiasi elektrolit- elektrolitinė disociacija status sebagai T sritis chemija apibrėžtis Ištirpintos medžiagos virtimas jonais jai sąveikaujant su tirpiklio molekulmis. atitikmenys: engl. disosiasi elektrolitik rus. disosiasi elektrolit... Chemijos terminų aiskinamesis odynas
disosiasi elektrolit- elektrolitinė disociacija status sebagai T sritis fizika atitikmenys: engl. disosiasi elektrolitik vok. elektrolytische Dissoziation, f rus. disosiasi elektrolitik, f pranc. elektrolit disosiasi, f … Fizikos terminų odynas
Buku
- Tes kimia. disosiasi elektrolit. oksigen dan belerang. Kelas 9 Ke buku teks karya G. E. Rudzitis, F. G. Feldman Chemistry. Kelas 9
Teori
elektrolit
disosiasi
Sasaran. Untuk membentuk pada siswa konsep "disosiasi elektrolitik" berdasarkan teori atom dan molekul, teori disosiasi elektrolit oleh S. Arrhenius dan teori larutan hidrat oleh D. I. Mendeleev. Mengungkapkan alasan konduktivitas listrik larutan, membahas pengertian dan penerapan teori.
Peralatan dan reagen. Tabung reaksi, dua silinder pengukur, pipet, alat untuk menguji konduktivitas listrik larutan, gelas, batang kaca;
air, asam sulfat pekat dan asetat, natrium hidroksida padat, natrium klorida, tembaga (II) sulfat, 100 ml larutan jingga metil dalam aseton, larutan tembaga (II) sulfat, natrium klorida, kalsium hidroksida, barium nitrat, barium klorida, perak nitrat, asam klorida, natrium karbonat, magnesium klorida, aluminium klorida, seng butiran, serbuk besi, aluminium butiran.
Garis besar topik
- Sifat larutan berair dan tidak berair dari berbagai kelas senyawa anorganik.
- Pembubaran dalam air dari sudut pandang teori elektronik.
- Disosiasi elektrolit dalam larutan.
- Derajat disosiasi elektrolit. Elektrolit lemah dan kuat.
SELAMA KELAS
Guru. Tahukah Anda bahwa zat tidak hanya larut dalam air, tetapi juga dalam pelarut lain? Jika ya, berikan contoh.(Siswa memberikan contoh zat terlarut.)
Mari kita cari tahu apakah pelarut diperlukan agar reaksi dapat berlangsung dan apakah sifat pelarut penting dalam kasus ini. Mari kita ambil asam sulfat pekat dan masukkan seng ke dalamnya. Apakah akan ada reaksi?(Melakukan percobaan laboratorium.)
Murid.Seng bereaksi dengan asam sulfat pekat saat dipanaskan. Ini melepaskan gas SO 2 (tulis persamaan reaksi di papan tulis):
Guru.Apakah hidrogen dilepaskan? Dan sekarang mari kita tuangkan isi tabung reaksi (dari pengalaman) ke dalam tabung reaksi dengan air, dengan sangat hati-hati. Reaksi dimulai, banyak panas dilepaskan. Harap dicatat bahwa tanpa air, reaksi hampir tidak berlangsung, meskipun air tidak berinteraksi dengan seng dalam kondisi normal.
Mari kita lakukan satu eksperimen lagi. Kami mencampur padatan pertama: natrium hidroksida dan tembaga (II) sulfat, dan kemudian larutannya. Reaksi antara reagen padat tidak terjadi, dan endapan biru terbentuk dalam larutan. Tulis di buku catatan Anda persamaan reaksi kimia:
2NaOH + CuSO 4 \u003d Cu (OH) 2 + Na 2 SO 4.
Dari hasil percobaan, kami menyimpulkan bahwa air dalam reaksi kimia sama sekali bukan media pasif. Zat mengalami perubahan di bawah pengaruhnya. Air menyebabkan elektrolit terurai menjadi ion.
Perhatikan proses pelarutan elektrolit dalam air. Untuk melakukan ini, Anda harus mengingat apa itu valensi dan jenis ikatan kimia apa yang Anda ketahui.
Siswa menjawab pertanyaan. Saat mempertimbangkan ikatan ion, kami fokus pada model kisi kristal natrium klorida. Kami mengulangi ikatan polar kovalen menggunakan contoh struktur molekul air.
Guru.Secara umum, molekul air tidak bermuatan. Tapi di dalam molekul H2O atom hidrogen dan oksigen diatur sedemikian rupa sehingga muatan positif dan negatif berada di ujung molekul yang berlawanan (Gbr. 1). Oleh karena itu, molekul air adalah dipol.
Mekanisme disosiasi elektrolitik NaCl ketika garam dilarutkan dalam air, itu terdiri dari penghapusan berurutan ion natrium dan klorin oleh molekul air polar. Mengikuti transisi ion Na+ dan Cl - hidrat dari ion-ion ini terbentuk dari kristal ke dalam larutan.(Selanjutnya, saya menjelaskan gambar (Gbr. 2, lihat hal. 36) dari buku teks: Feldman F.G., Rudzitis G.E.. Kimia-9. M.: Pencerahan, 1999, hal. empat.) Dan bagaimana molekul elektrolit polar bereaksi dengan molekul air? Pertimbangkan ini menggunakan contoh asam klorida (Gbr. 3,
lihat hal. 36 )
.
Ketika asam klorida dilarutkan dalam air (dalam molekul HCl ikatan antar atom bersifat kovalen polar kuat), sifat ikatan kimianya berubah. Di bawah pengaruh molekul air polar, ikatan kovalen polar diubah menjadi ikatan ionik. Ion yang dihasilkan tetap terkait dengan molekul air - terhidrasi. Jika pelarutnya tidak berair, maka ion-ion tersebut disebut terlarut.
Adanya ion dalam larutan asam, basa dan garam dapat dibuktikan dengan reaksi pertukaran. Mari kita lakukan percobaan berikut:
interaksi tembaga(II) sulfat dengan:
a) barium nitrat;
b) barium klorida;
c) natrium hidroksida;
d) kalsium hidroksida;
interaksi perak nitrat dengan:
e) asam klorida;
e.natrium klorida.
Mari kita tulis persamaan reaksi kimia:
a) uSO 4 + Ba (NO 3) 2 = Cu (NO 3) 2 + BaSO 4;
b) CuSO 4 + BaCl 2 = CuCl 2 + BaSO 4;
c) uSO 4 + 2NaOH \u003d Na 2 SO 4 + Cu (OH) 2;
d) CuSO 4 + Ca (OH) 2 \u003d CaSO 4 + Cu (OH) 2;
e) AgNO 3 + HCl = HNO 3 + AgCl;
f) AgNO 3 + NaCl = NaNO 3 + AgCl.
Berdasarkan reaksi-reaksi tersebut, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1) ion logam, gugus hidroksil dan residu asam bereaksi dalam larutan berair sebagai partikel independen;
2) Gugus hidroksil, residu asam, atom hidrogen dari asam dan atom logam garam adalah partikel bermuatan listrik yang ditemukan dalam larutan asam, alkali dan garam.
Mari kita tuliskan definisi dari konsep: “ Disosiasi elektrolit- Ini adalah proses penguraian elektrolit menjadi ion ketika dilarutkan dalam air atau dicairkan.
Karena jumlah molekul air yang mengikat ion tidak diketahui, proses disosiasi asam, basa dan garam secara sederhana digambarkan sebagai berikut:
HCl \u003d H + + Cl -,
NaOH \u003d Na + + OH -,
NaCl \u003d Na + + Cl -.
Asam polibasa dan garam asam berdisosiasi secara bertahap. Untuk menunjukkan disosiasi yang tidak sempurna dari molekul dan ion yang tidak terkait dengan elektrolit kuat, digunakan tanda reversibilitas. «». Misalnya untuk H2SO4 dan garam asamnya NaHSO4:
H 2 SO 4 \u003d H + +,
NaHSO 4 \u003d Na ++,
Penting untuk menghindari kesalahan saat menulis persamaan disosiasi zat yang tidak larut dan sukar larut, yang praktis tidak terdisosiasi menjadi ion atau terdisosiasi sedikit:
CaCO 3 tidak ada disosiasi,
aSO4 Ca2+ +.
Istilah utama yang dipertimbangkan dalam teori disosiasi elektrolitik adalah "elektrolit" dan "ion".
elektrolit- Ini adalah zat yang, ketika dilarutkan dalam air atau dalam keadaan cair, terurai menjadi ion.
ion adalah atom atau kelompok atom yang memiliki kutub positif ( kation) atau negatif ( anion) mengenakan biaya. Ion berbeda dari atom baik dalam struktur dan sifat. Sebagai contoh, mari kita bandingkan sifat atom dan molekul klorin dengan sifat ion. Pertimbangkan hubungannya dengan logam, hidrogen, ion perak. Sifat logam natrium sebanding dengan sifat ion natrium.(Siswa memberikan contoh dan berbicara tentang sifat atom Cl, molekul Cl 2 dan ion Cl -, serta sifat logam Na dan ion Na + dalam garam.)
Ciri umum dan karakteristik ion adalah adanya muatan listrik. Hanya larutan yang mengandung ion yang menghantarkan arus. Mari kita bandingkan konduktivitas listrik larutan asam, alkali, garam, gula, alkohol menggunakan perangkat untuk mempelajari konduktivitas listrik larutan (Gbr. 4). Kita melihat bahwa disosiasi tidak terjadi pada setiap solusi. Berdasarkan teori ionik, kami merumuskan definisi baru tentang asam, basa, dan garam sebagai zat kompleks yang membentuk ion khusus saat disosiasi dalam air. Selama disosiasi asam, hanya ion H + yang dipisahkan sebagai kation. Selama disosiasi basa, hanya ion yang terpecah sebagai anion DIA - . Garam sedang berdisosiasi menjadi kation logam dan anion residu asam.
Mari kita coba menjawab pertanyaan ini: apakah semua elektrolit terurai secara merata menjadi ion? Mari kita bandingkan konduktivitas listrik larutan pekat natrium klorida dan asam asetat. Dalam larutan garam, bohlam menyala terang, dan dalam asam asetat - sangat lemah. Encerkan larutan dengan menambahkan air ke dalamnya. Konduktivitas listrik larutan natrium klorida tidak berubah, tetapi dalam larutan asam asetat bola lampu menyala lebih terang. Natrium klorida terdisosiasi sepenuhnya bahkan dalam larutan pekat. Molekul asam asetat dalam larutan pekat hampir tidak terdisosiasi. Ketika asam asetat diencerkan, jumlah molekul yang terdisosiasi meningkat, kesetimbangan disosiasi bergeser ke kanan:
CH 3 COOH CH 3 COO - + H +.
Zat dengan kisi kristal ionik sepenuhnya terdisosiasi menjadi ion dalam larutan berair. Perbandingan jumlah molekul yang terdisosiasi (n) dengan jumlah total molekul (N) dalam larutan disebut derajat disosiasi (). Nilai dapat mengambil nilai dari 0 (tidak ada disosiasi) hingga 1 (disosiasi lengkap).
Sifat umum asam adalah karena adanya ion H+ dalam larutan. Aktivitas asam (elektrolit kuat atau lemah) tergantung pada konsentrasi ion H+ dalam larutan.
Pengalaman demonstrasi. Tuang 50 ml larutan metil jingga dalam aseton ke dalam dua gelas. Di gelas pertama, tambahkan 1-2 tetes asam sulfat pekat, warna raspberry muncul. Agar warna yang sama muncul di gelas kedua, Anda harus menambahkan 10 kali lebih banyak (10–20 tetes) asam asetat, karena. derajat disosiasi asam CH 3 COOH tidak signifikan dan konsentrasi ion hidrogen di dalamnya rendah.
Kesimpulan. Kekuatan asam dan basa ditentukan oleh derajat disosiasinya.
Pilar dasar kimia, bersama dengan sistem periodik D. I. Mendeleev, struktur senyawa organik A. M. Butlerov, dan penemuan penting lainnya, adalah teori disosiasi elektrolitik. Pada tahun 1887, ini dikembangkan oleh Svante Arrhenius untuk menjelaskan perilaku spesifik elektrolit dalam air, cairan polar lainnya, dan lelehan. Dia menemukan kompromi antara dua teori solusi yang sangat berbeda yang ada pada saat itu - fisika dan kimia. Yang pertama berpendapat bahwa zat terlarut dan pelarut tidak berinteraksi satu sama lain dengan cara apa pun, membentuk campuran mekanis sederhana. Yang kedua adalah bahwa ada ikatan kimia di antara mereka. Ternyata, pada kenyataannya, kedua properti itu melekat dalam solusi.
Pada tahap perkembangan ilmu pengetahuan selanjutnya, banyak ilmuwan melanjutkan penelitian dan pengembangan di bidang ini, berdasarkan informasi yang tersedia tentang struktur atom dan sifat ikatan kimia di antara mereka. Secara khusus, I. A. Kablukov berurusan dengan masalah proses solvasi, V. A. Kistyakovsky menentukan ketergantungan kenaikan kolom cair dalam kapiler di bawah kondisi suhu mendidih pada berat molekul.
Interpretasi modern dari teori
Sebelum munculnya penemuan ini, banyak sifat dan keadaan dari proses pemisahan tidak dipelajari, serta solusi itu sendiri. Disosiasi elektrolitik adalah proses disintegrasi suatu zat menjadi ion-ion penyusunnya dalam air atau cairan polar lainnya, interaksi partikel senyawa dengan molekul pelarut, munculnya mobilitas kation dan anion pada simpul-simpul kisi kristal akibat pelelehan. Akibatnya, zat yang terbentuk memperoleh sifat baru - konduktivitas listrik.
Ion, berada dalam keadaan larutan atau lelehan bebas, berinteraksi satu sama lain. Yang bermuatan sejenis tolak-menolak, yang bermuatan tak sejenis tarik-menarik. Partikel bermuatan dilarutkan oleh molekul pelarut - masing-masing dikelilingi oleh dipol yang berorientasi ketat sesuai dengan gaya tarik Coulomb, dalam kasus tertentu mereka terhidrasi jika medianya berair. Kation selalu memiliki jari-jari yang lebih besar daripada anion karena susunan partikel yang spesifik di sekitarnya dengan muatan yang terlokalisasi di tepinya.
Komposisi, klasifikasi, dan nama partikel bermuatan berdasarkan disosiasi elektrolitik
Ion adalah atom atau sekelompok atom yang membawa muatan positif atau negatif. Mereka dicirikan oleh pembagian bersyarat menjadi yang sederhana (K (+) , Ca (2+) , H (+) - terdiri dari satu unsur kimia), kompleks dan kompleks (OH (-) , SO 4 (2-), HCO 3 (- ) - dari beberapa). Jika kation atau anion dikaitkan dengan molekul pelarut, itu disebut terlarut, dengan dipol molekul H2O - terhidrasi.
Ketika disosiasi elektrolitik air terjadi, dua partikel bermuatan H (+) dan OH (-) terbentuk. Sebuah proton hidrogen menerima pasangan elektron oksigen yang tidak digunakan bersama dari molekul air lain ke dalam orbital kosong, sebagai akibatnya ion hidronium H 3 O (+) terbentuk.
Ketentuan utama penemuan Arrhenius
Semua perwakilan dari kelas senyawa anorganik, kecuali oksida, dalam larutan dipol berorientasi cairan terurai, dalam istilah kimia - mereka terdisosiasi menjadi ion penyusunnya pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil. Proses ini tidak memerlukan adanya arus listrik; persamaan disosiasi elektrolitik adalah representasi skematisnya.
Masuk ke dalam larutan atau meleleh, ion dapat terkena arus listrik dan bergerak ke arah katoda (elektroda negatif) dan anoda (positif). Yang terakhir menarik agregat atom bermuatan berlawanan. Dari sini partikel mendapatkan namanya - kation dan anion.
Secara paralel dan bersamaan dengan peluruhan zat, proses sebaliknya terjadi - asosiasi ion menjadi molekul asli, oleh karena itu, pembubaran seratus persen zat tidak terjadi. Persamaan untuk reaksi disosiasi elektrolitik seperti itu mengandung tanda yang sama antara bagian kanan dan kirinya. Disosiasi elektrolitik, seperti reaksi lainnya, mematuhi hukum yang mengatur kesetimbangan kimia, dan hukum aksi massa tidak terkecuali. Dinyatakan bahwa laju proses penguraian menjadi ion sebanding dengan konsentrasi elektrolit.
Klasifikasi zat selama disosiasi
Terminologi kimia membagi zat menjadi tidak larut, sedikit larut dan larut. Dua yang terakhir adalah elektrolit lemah dan kuat. Informasi tentang kelarutan senyawa tertentu dirangkum dalam tabel kelarutan. Disosiasi elektrolit kuat adalah proses ireversibel; mereka benar-benar hancur menjadi ion. Lemah - hanya sebagian, fenomena asosiasi melekat di dalamnya, dan oleh karena itu, keseimbangan proses yang sedang berlangsung.
Penting untuk dicatat bahwa tidak ada hubungan langsung antara kelarutan dan kekuatan elektrolit. Dalam yang kuat, itu mungkin diekspresikan dengan lemah. Sama seperti elektrolit lemah, mereka bisa sangat larut dalam air.
Contoh senyawa yang larutannya dapat menghantarkan listrik
Kelas "elektrolit kuat" mencakup semua asam yang terdisosiasi dengan baik, seperti nitrat, hidroklorik, brom, sulfat, perklorat, dan lainnya. Pada tingkat yang sama, alkali adalah hidroksida alkali dan perwakilan individu dari kelompok "logam alkali tanah". Disosiasi elektrolitik garam sangat kuat, kecuali untuk sianat dan tiosianat tertentu, serta merkuri (II) klorida.
Kelas "elektrolit lemah" diwakili oleh sisa mineral dan hampir semua asam organik: karbonat, sulfida, borat, nitrogen, belerang, silikat, asetat, dan lainnya. Serta sedikit larut dan basa hidrokarbon dan hidroksida amfoter (hidroksida magnesium, berilium, besi, seng dalam keadaan oksidasi (2+)). Pada gilirannya, molekul air adalah elektrolit yang sangat lemah, tetapi masih terurai menjadi ion.
Deskripsi kuantitatif dari proses disosiasi
Tingkat disosiasi elektrolitik sebenarnya mencirikan sejauh mana proses pemisahan. Dapat dihitung - jumlah partikel yang dipecah menjadi ion harus dibagi dengan jumlah total molekul zat terlarut dalam sistem. Nilai ini dilambangkan dengan huruf "alpha".
Adalah logis bahwa untuk elektrolit kuat "α" sama dengan satu, atau seratus persen, karena jumlah partikel yang meluruh sama dengan jumlah totalnya. Untuk yang lemah - selalu kurang dari satu. Dekomposisi lengkap molekul awal menjadi ion dalam media berair tidak terjadi, dan proses sebaliknya terjadi.
Faktor utama yang mempengaruhi kelengkapan peluruhan
Tingkat disosiasi elektrolit dipengaruhi oleh sejumlah faktor yang tidak dapat disangkal. Pertama-tama, sifat pelarut dan zat yang terurai di dalamnya adalah penting. Misalnya, semua elektrolit kuat memiliki jenis ikatan kovalen yang sangat polar atau ionik antara partikel penyusunnya. Cairan diwakili oleh dipol, khususnya air, ada pemisahan muatan dalam molekul, dan sebagai akibat dari orientasi spesifiknya, disosiasi elektrolitik zat terlarut terjadi.
Nilai alpha berbanding terbalik dengan konsentrasi. Semakin meningkat, nilai derajat disosiasi menurun, dan sebaliknya. Proses itu sendiri sepenuhnya endotermik, yaitu, sejumlah panas diperlukan untuk memulainya. Pengaruh faktor suhu dibuktikan sebagai berikut: semakin tinggi, semakin besar derajat disosiasi.
Faktor Sekunder
Asam polibasa, seperti fosfat, dan basa dengan beberapa gugus hidroksil, seperti Fe(OH) 3 , terurai menjadi ion secara bertahap. Ketergantungan ditentukan - setiap tahap disosiasi berikutnya ditandai dengan tingkat yang ribuan atau puluhan ribu kali lebih kecil dari yang sebelumnya.
Derajat dekomposisi juga dapat diubah dengan menambahkan elektrolit lain ke dalam sistem, yang mengubah konsentrasi salah satu ion zat terlarut utama. Ini memerlukan pergeseran kesetimbangan ke samping, yang ditentukan oleh aturan Le Chatelier-Brown - reaksi berlangsung ke arah di mana netralisasi pengaruh yang diberikan pada sistem dari luar diamati.
Konstanta proses kesetimbangan klasik
Untuk mengkarakterisasi proses penguraian elektrolit lemah, selain derajatnya, konstanta disosiasi elektrolit (K d) digunakan, yang dinyatakan dengan rasio konsentrasi kation dan anion dengan kandungan kuantitatif molekul awal dalam sistem. Faktanya, ini adalah konstanta kesetimbangan kimia yang biasa untuk reaksi reversibel dari pemecahan zat terlarut menjadi ion.
Misalnya, untuk proses penguraian senyawa menjadi partikel penyusunnya, konstanta disosiasi (K d) akan ditentukan oleh hasil bagi konsentrasi konstan kation dan anion dalam komposisi larutan, yang dipangkatkan dengan angka-angka di depannya dalam persamaan kimia, dan jumlah total sisa unit rumus yang tidak terdisosiasi zat terlarut. Ada ketergantungan - semakin tinggi (K d), semakin besar jumlah kation dan anion dalam sistem.
Hubungan antara konsentrasi senyawa meluruh lemah, derajat disosiasi dan konstanta ditentukan menggunakan hukum pengenceran Ostwald dengan persamaan: K d \u003d 2 s.
Air sebagai zat yang berdisosiasi lemah
Molekul dipol meluruh menjadi partikel bermuatan hingga tingkat yang sangat kecil, karena ini secara energetik tidak menguntungkan. Namun, ada pemisahan menjadi kation hidrogen dan anion hidroksil. Dengan mempertimbangkan proses hidrasi, kita dapat berbicara tentang pembentukan ion hidronium dan OH (-) dari dua molekul air.
Disosiasi konstan ditentukan oleh rasio produk proton hidrogen dan gugus hidroksida, yang disebut produk ionik air, dengan konsentrasi kesetimbangan molekul yang tidak terurai dalam larutan.
Disosiasi elektrolitik air menentukan keberadaan dalam sistem H (+), yang mencirikan keasamannya, dan keberadaan OH (-) - kebasaan. Jika konsentrasi proton dan gugus hidroksil sama, lingkungan seperti itu disebut netral. Ada yang disebut indeks pH - ini adalah logaritma negatif dari total kandungan kuantitatif H (+) dalam suatu larutan. pH kurang dari 7 menunjukkan bahwa lingkungannya asam, lebih - tentang alkalinitasnya. Ini adalah nilai yang sangat penting, menurut nilai eksperimennya, reaksi biologis, biokimia, dan kimia dari berbagai sistem air - danau, kolam, sungai, dan laut dianalisis. Relevansi indikator hidrogen untuk proses industri juga tidak dapat disangkal.
Merekam reaksi dan notasi
Persamaan disosiasi elektrolitik menggunakan tanda-tanda kimia menggambarkan proses disintegrasi molekul menjadi partikel yang sesuai dan disebut ionik. Ini berkali-kali lebih sederhana daripada molekul standar dan memiliki bentuk yang lebih umum.
Ketika menyusun persamaan seperti itu, harus diperhitungkan bahwa zat yang mengendap atau dikeluarkan dari campuran yang bereaksi sebagai bagian dari uap gas selama reaksi harus selalu ditulis hanya dalam bentuk molekul, berbeda dengan senyawa elektrolit, yang perwakilan kuatnya hanya dalam bentuk dipecah menjadi ion-ion yang termasuk dalam komposisi larutan. Disosiasi elektrolit bagi mereka adalah proses yang tidak dapat diubah, karena asosiasi tidak mungkin terjadi karena pembentukan zat atau gas non-fisil. Untuk jenis persamaan ini, aturan yang sama berlaku untuk reaksi kimia lainnya - jumlah koefisien bagian kiri dan kanan harus sama satu sama lain untuk menjaga keseimbangan material.
Disosiasi elektrolitik asam dan basa dapat berlangsung dalam beberapa tahap jika zatnya polibasa atau poliasam. Setiap subreaksi memiliki persamaannya sendiri.
Peran dalam ilmu kimia dan perkembangannya
Penciptaan teori Svante Arrhenius adalah yang paling penting untuk proses umum pembentukan ilmu fisika dan, khususnya, elektrokimia. Atas dasar penemuan fenomena seperti disosiasi elektrolitik, proses elektroda, kekhususan aliran arus melalui berbagai media, dan teori induksi potensial katoda-anoda telah menerima pengembangan intensif. Selain itu, teori solusi telah berkembang pesat. Penemuan yang belum pernah terjadi sebelumnya menunggu kinetika kimia, bidang korosi logam dan paduan, serta bekerja untuk menemukan cara perlindungan baru terhadapnya.
Ada begitu banyak hal baru dan tidak dikenal di dunia modern. Setiap hari, para ilmuwan bergerak lebih jauh dan lebih jauh dalam pengetahuan tentang disiplin besar seperti kimia. Disosiasi elektrolitik, serta pencipta dan pengikutnya, selalu mendapat tempat dalam konteks perkembangan ilmu pengetahuan dunia.
Pembubaran zat apa pun dalam air disertai dengan pembentukan hidrat. Jika pada saat yang sama tidak ada perubahan rumus partikel zat terlarut dalam larutan, maka zat tersebut diklasifikasikan sebagai: non-elektrolit. Mereka adalah, misalnya, gas nitrogen cairan N2 khloroform CHCl3, padat sukrosa C 12 H 22 O 11 , yang ada dalam larutan berair sebagai hidrat dari molekul-molekul ini.
banyak zat yang diketahui (dalam bentuk umum MA), yang, setelah larut dalam air dan pembentukan hidrat molekul MA nH 2 O, mengalami perubahan formula yang signifikan. Akibatnya, ion terhidrasi muncul dalam larutan - kation M + * nH 2 O dan anion A * nH 2 O:
MA * nH 2 O → M + * nH 2 O + A - * nH 2 O
Zat-zat tersebut adalah elektrolit.
Proses munculnya ion terhidrasi dalam larutan berair ditelepon disosiasi elektrolit(S. Arrhenius 1887).
Disosiasi elektrolitik zat kristal ionik (M +) (A -) dalam air adalah ireversibel reaksi:
(M +) (A -) (t) → (M +) (A -) (p) \u003d (M +) (p) + (A -) (p)
Zat seperti itu kuat elektrolit, mereka banyak basa dan garam, misalnya:
NaOH \u003d Na + + OH - K 2 SO 4 \u003d 2K + + SO 4 -
Ba (OH) 2 \u003d Ba 2+ + 2OH - Na 2 \u003d 2Na + + S 2-
Disosiasi elektrolitik dari zat MA, terdiri dari: kutub molekul kovalen, adalah reversibel reaksi:
(M-A) (g, w, t) → (M-A) (p) M + (p) A - (p)
zat tersebut diklasifikasikan sebagai elektrolit lemah, mereka banyak asam dan beberapa basa, misalnya:
a) HNO 2 H + + NO 2-
b) CH 3 COOH H + + CH 3 COO -
c) H 2 CO 3 H + + HCO 3 - (tahap pertama)
HCO 3 - H + + CO 3 2- (tahap kedua)
d) NH 3 * H 2 O NH 4 + OH -
Dalam larutan encer elektrolit lemah, kita akan selalu menemukan molekul asli dan produk disosiasinya - ion terhidrasi.
Sifat kualitatif disosiasi elektrolit disebut derajat disosiasi dan dilambangkan 1, selalu 0.
Untuk elektrolit kuat, = 1 menurut definisi (disosiasi elektrolit tersebut selesai).
Untuk lemah elektrolit derajat disosiasi adalah rasio konsentrasi molar zat terdisosiasi (s d) dengan konsentrasi total zat dalam larutan (s):
Derajat disosiasi adalah pecahan satu dari 100%. Untuk elektrolit lemah 1 (100%). Untuk lemah asam H n A, tingkat disosiasi pada setiap langkah berikutnya menurun tajam dibandingkan dengan yang sebelumnya:
H 3 PO 4 H + + H 2 PO 4 - = 23,5%
H 2 PO 4 - H + + HPO 4 2- \u003d 3 * 10 -4%
HPO 4 2- H + + PO 4 3- = 2 * 10 -9%
Tingkat disosiasi tergantung pada sifat dan konsentrasi elektrolit, serta pada suhu larutan; itu tumbuh dengan mengurangi konsentrasi zat dalam larutan (yaitu ketika larutan diencerkan) pada Pemanasan.
PADA diencerkan solusi asam kuat H n A hidrotionnya H n -1 A tidak ada, contoh:
H 2 SO 4 \u003d H + + (1 → 1)
= H + + SO 4 -2 (1 → 1)
Akibatnya: H 2 SO 4 (razb.) \u003d 2H + + SO 4 -2
di pekat larutan, kandungan hidroanion (dan bahkan molekul awal) menjadi terlihat:
H 2 SO 4 - (konsentrasi) H + + HSO 4 - (1 1)
HSO 4 - H + + SO 4 2- (2 1 1)
(tidak mungkin untuk menjumlahkan persamaan tahap disosiasi reversibel!). Saat dipanaskan, nilai 1 dan 2 meningkat, yang berkontribusi pada terjadinya reaksi yang melibatkan asam pekat.
Asam adalah elektrolit yang, ketika dipisahkan, memasok kation hidrogen ke larutan berair dan tidak membentuk anion positif lainnya:
* huruf tersebut menunjukkan tingkat terjadinya reaksi reversibel, termasuk tingkat hidrolisis.
H 2 SO 4 \u003d 2H + \u003d SO 4 2-, HF H + + F -
Umum asam kuat:
asam teroksigenasi
Asam anoksat
HCl, HBr, HI, HNCS
Dalam larutan encer encer (dengan syarat hingga 10% atau 0,1 molar), asam-asam ini terdisosiasi sepenuhnya. Untuk asam kuat H n A, daftarnya mencakup mereka hidrotion(anion garam asam), yang juga terdisosiasi sempurna dalam kondisi ini.
Umum asam lemah:
asam teroksigenasi
Asam anoksat
Basa adalah elektrolit, yang, selama disosiasi, memasok ion hidroksida ke larutan berair dan tidak membentuk ion negatif lainnya:
KOH \u003d K + + OH -, Ca (OH) 2 \u003d Ca 2+ + 2OH -
Disosiasi sedikit larut basa Mg (OH) 2, Cu (OH) 2, Mn (OH) 2, Fe (OH) 2 dan lainnya tidak memiliki arti praktis.
Ke kuat alasan ( alkali) termasuk NaOH, KOH, Ba(OH)2 beberapa lainnya. Basa lemah yang paling terkenal adalah amonia hidrat NH 3 H 2 O.
Garam sedang adalah elektrolit yang, setelah disosiasi, memasok kation apa pun ke larutan berair, kecuali:H +
, dan setiap anion kecualiOh:
Cu(NO 3) 2 \u003d Cu 2+ + 2NO 3 -
Al 2 (SO 4) 3 \u003d 2Al 3+ + 3SO 4 2-
Na (CH 3 COO) \u003d Na + + CH 3 COO -
BaCl 2 \u003d Ba 2+ + 2Cl
K 2 S \u003d 2K + + S 2-
Mg(CN) 2 \u003d Mg 2+ + 2CN -
ini bukan hanya tentang garam yang sangat mudah larut. Disosiasi sedikit larut dan praktis tidak larut garam tidak masalah.
Pisahkan dengan cara yang sama garam ganda:
KAl(SO 4) 2 = K + + Al 3+ + 2SO 4 2-
Fe (NH 4) 2 (SO 4) 2 = Fe 2+ + 2NH 4 + 2SO 4 2-
garam asam(kebanyakan larut dalam air) terdisosiasi sempurna menurut jenis garam sedang:
KHSO 4 \u003d K + + HSO 4 -
KHCr 2 O 7 \u003d K + + HCr 2 O 7 -
KH 2 PO 4 \u003d K + + H 2 PO 4 -
NaHCO 3 \u003d Na + + HCO 3 -
Hidroanion yang dihasilkan, pada gilirannya, terkena air:
a) jika hidroanion termasuk dalam asam kuat, maka ia juga terdisosiasi sempurna:
HSO 4 - \u003d H + + HSO 4 2-, HCr 2 O 7 - \u003d H + + Cr 2 O 7 2-
dan persamaan lengkap dari reaksi disosiasi dapat ditulis sebagai:
KHSO 4 \u003d K + + H + + SO 4 2-
KHCr 2 O 7 \u003d K + + H + Cr 2 O 7 2-
(larutan garam-garam ini tentu akan bersifat asam, serta larutan dari asam yang sesuai);
b) jika hidrotion termasuk dalam asam lemah, maka perilakunya dalam air adalah disosiasi ganda - atau tidak lengkap sebagai asam lemah:
H 2 PO 4 - H + + HPO 4 2- (1)
HCO 3 - H + CO 3 2- (1)
Interaksi dengan air (disebut hidrolisis reversibel):
H 2 PO 4 - + H 2 O H 3 PO 4 + OH - (2)
HCO 3 - + H 2 O H 2 CO 3 + OH - (2)
Pada 1 2 disosiasi mendominasi (dan larutan akan bersifat asam), dan pada 1 2 terjadi hidrolisis (dan larutan garam akan menjadi basa). Jadi, larutan garam dengan anion HSO 3 -, H 2 PO 4 -, H 2 AsO 4 - dan HSeO 3 akan bersifat asam, larutan garam dengan anion lain (kebanyakan) akan bersifat basa. Dengan kata lain, nama "asam" untuk garam dengan sebagian besar hidroanion tidak menyiratkan bahwa anion ini akan berperilaku seperti asam dalam larutan (hidrolisis hidroanion dan perhitungan rasio antara 1 dan 2 hanya dipelajari di pendidikan tinggi)
Utama garam MgCl(OH), CuCO3 (OH)2 dan lainnya sebagian besar praktis tidak larut dalam air, dan perilakunya tidak mungkin dibahas dalam larutan berair.
