Ang conductivity ng mga sangkap ng electric current o kakulangan ng conductivity ay maaaring maobserbahan gamit ang isang simpleng aparato.
Binubuo ito ng mga carbon rod (electrodes) na konektado ng mga wire sa isang de-koryenteng network. Ang isang electric bombilya ay kasama sa circuit, na nagpapahiwatig ng pagkakaroon o kawalan ng kasalukuyang sa circuit. Kung ang mga electrodes ay nahuhulog sa isang solusyon ng asukal, ang lampara ay hindi umiilaw. Ngunit ito ay mag-iilaw nang maliwanag kung sila ay ibababa sa isang solusyon ng sodium chloride.
Ang mga sangkap na nabubulok sa mga ion sa mga solusyon o natutunaw at samakatuwid ay nagdadala ng kuryente ay tinatawag na electrolytes.
Ang mga sangkap na hindi nabubulok sa mga ion sa ilalim ng parehong mga kondisyon at hindi nagsasagawa ng electric current ay tinatawag na non-electrolytes.
Ang mga electrolyte ay kinabibilangan ng mga acid, base, at halos lahat ng asin.
Kabilang sa mga non-electrolytes ang karamihan sa mga organikong compound, pati na rin ang mga sangkap sa mga molekula kung saan mayroon lamang mga covalent na non-polar o low-polar na bono.
Ang mga electrolyte ay mga conductor ng pangalawang uri. Sa isang solusyon o natutunaw, nabubulok sila sa mga ions, dahil sa kung saan ang kasalukuyang daloy. Malinaw, ang mas maraming mga ion sa isang solusyon, mas mahusay itong nagsasagawa ng kuryente. Ang dalisay na tubig ay nagsasagawa ng kuryente nang napakahina.
Pagkilala sa pagitan ng malakas at mahinang electrolyte.
Ang mga malalakas na electrolyte ay ganap na naghihiwalay sa mga ion kapag natunaw.
Kabilang dito ang:
1) halos lahat ng mga asin;
2) maraming mineral acid, halimbawa H 2 SO 4 , HNO 3 , Hcl, HBr, HI, HMnO 4 , HClO 3 , HClO 4 ;
3) mga base ng alkali at alkaline na mga metal na lupa.
Mahinang electrolytes kapag dissolved sa tubig, sila ay bahagyang dissociate lamang sa ions.
Kabilang dito ang:
1) halos lahat ng mga organikong acid;
2) ilang mga mineral acid, halimbawa H 2 CO 3, H 2 S, HNO 2, HClO, H 2 SiO 3;
3) maraming metal base (maliban sa alkali at alkaline earth metal base), pati na rin sa NH 4 OH, na maaaring katawanin bilang ammonia hydrate NH 3 ∙H 2 O.
Ang tubig ay isang mahinang electrolyte.
Ang mga mahihinang electrolyte ay hindi makapagbibigay ng mataas na konsentrasyon ng mga ion sa solusyon.
Mga pangunahing probisyon ng teorya ng electrolytic dissociation.
Ang pagkasira ng mga electrolyte sa mga ion kapag sila ay natunaw sa tubig ay tinatawag na electrolytic dissociation.
Kaya, ang sodium chloride NaCl, kapag natunaw sa tubig, ay ganap na nabubulok sa sodium ions Na + at chloride ions Cl -.
Ang tubig ay bumubuo ng hydrogen ions H + at hydroxide ions OH - lamang sa napakaliit na dami.
Upang ipaliwanag ang mga tampok ng may tubig na mga solusyon ng electrolytes, ang Swedish scientist na si S. Arrhenius noong 1887 ay iminungkahi ang teorya ng electrolytic dissociation. Nang maglaon ay binuo ito ng maraming mga siyentipiko batay sa teorya ng istraktura ng mga atomo at pagbubuklod ng kemikal.
Ang kasalukuyang nilalaman ng teoryang ito ay maaaring bawasan sa sumusunod na tatlong proposisyon:
1. Kapag natunaw sa tubig, ang mga electrolyte ay nabubulok (nahihiwalay) sa mga ions - positibo at negatibo.
Ang mga ion ay nasa mas matatag na elektronikong estado kaysa sa mga atomo. Maaari silang binubuo ng isang atom - ito ay mga simpleng ion (Na +, Mg 2+, Al 3+, atbp.) - o mula sa ilang mga atomo - ito ay mga kumplikadong ion (NO 3 -, SO 2- 4, PO Z- 4 atbp.).
2. Sa ilalim ng pagkilos ng isang electric current, ang mga ion ay nakakakuha ng isang nakadirekta na paggalaw: ang mga positibong sisingilin na mga ion ay lumipat patungo sa katod, ang mga negatibong sisingilin - patungo sa anode. Samakatuwid, ang una ay tinatawag na mga cation, ang pangalawa - anion.
Ang direktang paggalaw ng mga ion ay nangyayari bilang resulta ng kanilang pagkahumaling sa pamamagitan ng magkasalungat na sisingilin na mga electrodes.
3. Ang dissociation ay isang prosesong nababaligtad: kaayon ng pagkawatak-watak ng mga molekula sa mga ions (dissociation), ang proseso ng pagkonekta ng mga ions (asosasyon) ay nagpapatuloy.
Samakatuwid, sa mga equation ng electrolytic dissociation, sa halip na ang pantay na tanda, ang tanda ng reversibility ay inilalagay. Halimbawa, ang equation para sa dissociation ng isang electrolyte molecule KA sa isang cation K + at isang anion A - sa pangkalahatang anyo ay nakasulat tulad ng sumusunod:
KA ↔ K + + A -
Ang teorya ng electrolytic dissociation ay isa sa mga pangunahing teorya sa inorganic chemistry at ganap na naaayon sa atomic at molecular theory at sa teorya ng istruktura ng atom.
Degree ng dissociation.
Ang isa sa pinakamahalagang konsepto ng teorya ng Arrhenius ng electrolytic dissociation ay ang konsepto ng antas ng dissociation.
Ang antas ng dissociation (a) ay ang ratio ng bilang ng mga molekula na nabulok sa mga ion (n "), sa kabuuang bilang ng mga natunaw na molekula (n):
Ang antas ng dissociation ng electrolyte ay tinutukoy ng empirically at ipinahayag sa mga fraction ng isang yunit o bilang isang porsyento. Kung α = 0, pagkatapos ay walang dissociation, at kung α = 1 o 100%, kung gayon ang electrolyte ay ganap na nabubulok sa mga ions. Kung α = 20%, nangangahulugan ito na sa 100 molekula ng electrolyte na ito, 20 ang nabulok sa mga ion.
Ang iba't ibang mga electrolyte ay may iba't ibang antas ng dissociation. Ipinapakita ng karanasan na depende ito sa konsentrasyon ng electrolyte at sa temperatura. Sa isang pagbawas sa konsentrasyon ng electrolyte, i.e. kapag natunaw ng tubig, ang antas ng dissociation ay palaging tumataas. Bilang isang patakaran, pinatataas ang antas ng dissociation at pagtaas ng temperatura. Ayon sa antas ng dissociation, ang mga electrolyte ay nahahati sa malakas at mahina.
Isaalang-alang natin ang paglilipat ng equilibrium na itinatag sa pagitan ng mga di-dissociated na molekula at ion sa panahon ng electrolytic dissociation ng isang mahinang electrolyte - acetic acid:
CH 3 COOH ↔ CH 3 COO - + H +
Kapag ang isang solusyon ng acetic acid ay natunaw ng tubig, ang balanse ay lilipat patungo sa pagbuo ng mga ions - ang antas ng dissociation ng acid ay tumataas. Sa kabaligtaran, kapag ang solusyon ay sumingaw, ang balanse ay lumilipat patungo sa pagbuo ng mga molekula ng acid - ang antas ng dissociation ay bumababa.
Malinaw mula sa ekspresyong ito na ang α ay maaaring mag-iba mula 0 (walang dissociation) hanggang 1 (kumpletong dissociation). Ang antas ng dissociation ay madalas na ipinahayag bilang isang porsyento. Ang antas ng electrolyte dissociation ay maaari lamang matukoy sa eksperimentong paraan, halimbawa, sa pamamagitan ng pagsukat ng freezing point ng solusyon, sa pamamagitan ng electrical conductivity ng solusyon, atbp.
Mekanismo ng paghihiwalay
Ang mga sangkap na may ionic bond ay pinakamadaling maghiwalay. Tulad ng alam mo, ang mga sangkap na ito ay binubuo ng mga ions. Kapag natunaw ang mga ito, ang mga dipoles ng tubig ay naka-orient sa paligid ng mga positibo at negatibong mga ion. Ang mga puwersa ng mutual attraction ay lumitaw sa pagitan ng mga ion at dipoles ng tubig. Bilang isang resulta, ang bono sa pagitan ng mga ion ay humina, at ang paglipat ng mga ion mula sa kristal patungo sa solusyon ay nangyayari. Sa kasong ito, ang mga hydrated ions ay nabuo, i.e. mga ion na kemikal na nakagapos sa mga molekula ng tubig.
Katulad nito, ang mga electrolyte, na ang mga molekula ay nabuo ayon sa uri ng polar covalent bond (polar molecules), ay naghihiwalay din. Ang mga dipoles ng tubig ay nakatuon din sa paligid ng bawat polar na molekula ng sangkap, na naaakit ng kanilang mga negatibong pole sa positibong pole ng molekula, at sa pamamagitan ng kanilang mga positibong pole sa negatibong pole. Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan na ito, ang nagbubuklod na ulap ng elektron (pares ng elektron) ay ganap na inilipat sa isang atom na may mas mataas na electronegativity, ang polar molecule ay nagiging isang ionic, at pagkatapos ay ang mga hydrated ions ay madaling nabuo:
Ang dissociation ng mga polar molecule ay maaaring kumpleto o bahagyang.
Kaya, ang mga electrolyte ay mga compound na may ionic o polar bond - mga asin, acid at base. At maaari silang mag-dissociate sa mga ion sa mga polar solvents.
pare-pareho ang dissociation.
pare-pareho ang dissociation. Ang isang mas tumpak na katangian ng dissociation ng electrolyte ay ang dissociation constant, na hindi nakasalalay sa konsentrasyon ng solusyon.
Ang expression para sa dissociation constant ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagsulat ng reaction equation para sa dissociation ng AK electrolyte sa isang pangkalahatang anyo:
A K → A - + K + .
Dahil ang dissociation ay isang reversible equilibrium na proseso, ang batas ng mass action ay nalalapat sa reaksyong ito, at ang equilibrium constant ay maaaring tukuyin bilang:
kung saan ang K ay ang dissociation constant, na nakasalalay sa temperatura at likas na katangian ng electrolyte at solvent, ngunit hindi nakasalalay sa konsentrasyon ng electrolyte.
Ang hanay ng mga equilibrium constant para sa iba't ibang reaksyon ay napakalaki - mula 10 -16 hanggang 10 15 . Halimbawa, isang mataas na halaga Upang para sa reaksyon
Nangangahulugan na kung ang metal na tanso ay ipinasok sa isang solusyon na naglalaman ng mga silver ions Ag +, pagkatapos ay sa sandali ng equilibrium, ang konsentrasyon ng mga copper ions ay mas malaki kaysa sa square ng konsentrasyon ng mga silver ions 2. Sa kabaligtaran, isang mababang halaga Upang sa reaksyon
ay nagpapahiwatig na sa oras na maabot ang ekwilibriyo, isang hindi gaanong halaga ng silver iodide AgI ang natunaw.
Bigyang-pansin ang anyo ng pagsulat ng mga expression para sa equilibrium constant. Kung ang mga konsentrasyon ng ilang mga reagents ay hindi nagbabago nang malaki sa panahon ng reaksyon, kung gayon ang mga ito ay hindi nakasulat sa expression para sa equilibrium constant. (Ang ganitong mga pare-pareho ay tinutukoy ng K 1).
Kaya, para sa reaksyon ng tanso na may pilak, ang expression ay magiging mali:
Ang tamang anyo ay:
Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga konsentrasyon ng metal na tanso at pilak ay ipinakilala sa pare-parehong balanse. Ang mga konsentrasyon ng tanso at pilak ay tinutukoy ng kanilang density at hindi mababago. Samakatuwid, walang saysay na isaalang-alang ang mga konsentrasyong ito kapag kinakalkula ang pare-parehong ekwilibriyo.
Ang mga expression para sa equilibrium constants sa paglusaw ng AgCl at AgI ay ipinaliwanag nang magkatulad
Produkto ng solubility. Ang dissociation constants ng matipid na natutunaw na mga asing-gamot at metal hydroxides ay tinatawag na produkto ng solubility ng mga kaukulang sangkap (na tinutukoy ng PR).
Para sa reaksyon ng paghihiwalay ng tubig
ang patuloy na pagpapahayag ay magiging:
Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang konsentrasyon ng tubig sa panahon ng mga reaksyon sa may tubig na mga solusyon ay nagbabago nang kaunti. Samakatuwid, ipinapalagay na ang konsentrasyon ng [H 2 O] ay nananatiling pare-pareho at ipinapasok sa equilibrium constant.
Mga acid, base at asin mula sa pananaw ng electrolytic dissociation.
Gamit ang teorya ng electrolytic dissociation, ibinibigay ang mga kahulugan at inilarawan ang mga katangian ng mga acid, base at asin.
Ang mga electrolyte ay tinatawag na mga acid, sa panahon ng dissociation kung saan ang mga hydrogen cation lamang ang nabuo bilang mga cation.
Halimbawa:
HCl ↔ H + + C l - ;
CH 3 COOH ↔ H + + CH 3 COO -
Ang paghihiwalay ng isang polybasic acid ay nagpapatuloy pangunahin sa unang yugto, sa mas mababang lawak hanggang sa pangalawa, at sa maliit na lawak lamang hanggang sa pangatlo. Samakatuwid, sa isang may tubig na solusyon, halimbawa, phosphoric acid, kasama ang H 3 RO 4 na mga molekula, mayroong mga ion (sa sunud-sunod na pagbaba ng mga dami) H 2 RO 2-4, HPO 2-4 at RO 3-4
H 3 RO 4 ↔ N + + H 2 RO - 4 (unang yugto)
H 2 RO - 4 ↔ H + + HPO 2- 4 (ikalawang yugto)
NRO 2- 4 ↔ H + PO Z- 4 (ikatlong yugto)
Ang pagiging basic ng isang acid ay tinutukoy ng bilang ng mga hydrogen cation na nabuo sa panahon ng dissociation.
Kaya, HCl, HNO 3 - monobasic acids - isang hydrogen cation ang nabuo;
H 2 S, H 2 CO 3, H 2 SO 4 - dibasic,
Ang H 3 PO 4, H 3 AsO 4 ay tribasic, dahil dalawa at tatlong hydrogen cation ang nabuo, ayon sa pagkakabanggit.
Sa apat na hydrogen atoms na nakapaloob sa molekula ng acetic acid CH 3 COOH, isa lamang, na bahagi ng carboxyl group - COOH, ang maaaring hatiin sa anyo ng isang H + cation, - monobasic acetic acid.
Dalawang - at polybasic acids dissociate stepwise (unti-unti).
Ang mga base ay tinatawag na electrolytes, sa panahon ng dissociation kung saan ang mga hydroxide ions lamang ang nabuo bilang anion.
Halimbawa:
KOH ↔ K + + OH - ;
NH 4 OH ↔ NH + 4 + OH -
Ang mga base na natutunaw sa tubig ay tinatawag na alkalis. May kakaunti sa kanila. Ito ang mga base ng alkali at alkaline earth metals: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH at Ca (OH) 2, Sr (OH) 2, Ba (OH) 2, Ra (OH) 2, at gayundin ang NH 4 OH. Karamihan sa mga base ay bahagyang natutunaw sa tubig.
Ang kaasiman ng isang base ay tinutukoy ng bilang ng mga hydroxyl group nito (hydroxy groups). Halimbawa, ang NH 4 OH ay isang one-acid base, Ca (OH) 2 ay dalawang-acid, Fe (OH) 3 ay tatlong-acid, atbp. Dalawang- at polyacid base ay naghihiwalay sa mga hakbang
Ca (OH) 2 ↔ Ca (OH) + + OH - (unang hakbang)
Ca (OH) + ↔ Ca 2+ + OH - (ikalawang hakbang)
Gayunpaman, may mga electrolyte na, sa paghihiwalay, sabay-sabay na bumubuo ng mga hydrogen cation, at hydroxide ions. Ang mga electrolyte na ito ay tinatawag na amphoteric o ampholytes. Kabilang dito ang tubig, hydroxides ng zinc, aluminyo, chromium at maraming iba pang mga sangkap. Ang tubig, halimbawa, ay naghihiwalay sa H + at OH - mga ion (sa maliliit na dami):
H 2 O ↔ H + + OH -
Samakatuwid, ito ay may pantay na binibigkas na mga katangian ng acid, dahil sa pagkakaroon ng mga hydrogen cations H +, at mga katangian ng alkalina, dahil sa pagkakaroon ng mga OH - ions.
Ang dissociation ng amphoteric zinc hydroxide Zn(OH) 2 ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng equation
2OH - + Zn 2+ + 2H 2 O ↔ Zn (OH) 2 + 2H 2 O ↔ 2- + 2H +
Ang mga asin ay tinatawag na electrolytes, sa panahon ng dissociation kung saan nabuo ang mga metal cations, pati na rin ang ammonium cation (NH 4) at mga anion ng acid residues
Halimbawa:
(NH 4) 2 SO 4 ↔ 2NH + 4 + SO 2- 4;
Na 3 PO 4 ↔ 3Na + + PO 3- 4
Ito ay kung paano naghihiwalay ang mga gitnang asin. Ang acid at mga pangunahing asin ay naghihiwalay sa mga hakbang. Sa mga acid salt, ang mga metal ions ay unang nahati, at pagkatapos ay ang mga hydrogen cation. Halimbawa:
KHSO 4 ↔ K + + HSO - 4
HSO - 4 ↔ H + + SO 2- 4
Sa mga pangunahing asing-gamot, ang mga residue ng acid ay unang pinuputol, at pagkatapos ay mga hydroxide ions.
Mg(OH)Cl ↔ Mg(OH) + + Cl -
Electrolytes at non-electrolytes
Ito ay kilala mula sa mga aralin ng pisika na ang mga solusyon ng ilang mga sangkap ay may kakayahang magsagawa ng electric current, habang ang iba ay hindi.
Ang mga sangkap na ang mga solusyon ay nagdadala ng kuryente ay tinatawag na mga electrolyte.
Ang mga sangkap na ang mga solusyon ay hindi nagdadala ng kuryente ay tinatawag na non-electrolytes. Halimbawa, ang mga solusyon ng asukal, alkohol, glucose at ilang iba pang mga sangkap ay hindi nagsasagawa ng kuryente.
Electrolytic dissociation at asosasyon
Bakit ang mga solusyon sa electrolyte ay nagdadala ng kuryente?
Ang Swedish scientist na si S. Arrhenius, na nag-aaral ng electrical conductivity ng iba't ibang substance, ay dumating noong 1877 sa konklusyon na ang sanhi ng electrical conductivity ay ang presensya sa solusyon. mga ion nabuo kapag ang isang electrolyte ay natunaw sa tubig.
Ang proseso kung saan ang isang electrolyte ay nasira sa mga ion ay tinatawag electrolytic dissociation.
S. Arrhenius, na sumunod sa pisikal na teorya ng mga solusyon, ay hindi isinasaalang-alang ang pakikipag-ugnayan ng electrolyte sa tubig at naniniwala na ang mga libreng ion ay naroroon sa mga solusyon. Sa kaibahan, inilapat ng mga chemist ng Russia na sina I. A. Kablukov at V. A. Kistyakovsky ang teorya ng kemikal ng D. I. Mendeleev upang ipaliwanag ang electrolytic dissociation at pinatunayan na kapag natunaw ang electrolyte, nangyayari ang pakikipag-ugnayan ng kemikal ng solute sa tubig, na humahantong sa pagbuo ng hydrates, at pagkatapos ay naghihiwalay sila sa mga ion. Naniniwala sila na sa mga solusyon ay walang libre, hindi "hubad" na mga ion, ngunit mga hydrated, iyon ay, "nakasuot ng fur coat" ng mga molekula ng tubig.
Ang mga molekula ng tubig ay dipoles(dalawang pole), dahil ang mga atomo ng hydrogen ay matatagpuan sa isang anggulo ng 104.5 °, dahil sa kung saan ang molekula ay may isang angular na hugis. Ang molekula ng tubig ay ipinapakita nang eskematiko sa ibaba.
Bilang isang patakaran, ang mga sangkap ay pinakamadaling mag-dissociate ionic bond at, nang naaayon, na may isang ionic na kristal na sala-sala, dahil ang mga ito ay binubuo na ng mga yari na ion. Kapag natunaw ang mga ito, ang mga dipoles ng tubig ay naka-orient sa kanilang mga sarili sa kanilang magkasalungat na sisingilin na mga dulo sa paligid ng positibo at negatibong mga ion ng electrolyte.
Ang mga puwersa ng mutual attraction ay lumitaw sa pagitan ng mga electrolyte ions at water dipoles. Bilang isang resulta, ang bono sa pagitan ng mga ion ay humina, at ang paglipat ng mga ion mula sa kristal patungo sa solusyon ay nangyayari. Malinaw, ang pagkakasunud-sunod ng mga proseso na nagaganap sa panahon ng paghihiwalay ng mga sangkap na may isang ionic na bono (mga asin at alkalis) ay ang mga sumusunod:
1) oryentasyon ng mga molekula ng tubig (dipoles) malapit sa mga ion na kristal;
2) hydration (interaksyon) ng mga molekula ng tubig na may mga ions ng ibabaw na layer ng kristal;
3) dissociation (pagkabulok) ng electrolyte crystal sa hydrated ions.
Pinasimple, ang mga patuloy na proseso ay maipapakita gamit ang sumusunod na equation:
Katulad nito, ang mga electrolyte ay naghihiwalay, sa mga molekula kung saan mayroong isang covalent bond (halimbawa, mga molekula ng hydrogen chloride HCl, tingnan sa ibaba); tanging sa kasong ito, sa ilalim ng impluwensya ng mga dipoles ng tubig, ang covalent polar bond ay nagbabago sa isang ionic; ang pagkakasunud-sunod ng mga prosesong nagaganap sa kasong ito ay ang mga sumusunod:
1) oryentasyon ng mga molekula ng tubig sa paligid ng mga pole ng mga molekula ng electrolyte;
2) hydration (interaksyon) ng mga molekula ng tubig na may mga molekula ng electrolyte;
3) ionization ng electrolyte molecules (pagbabago ng isang covalent polar bond sa isang ionic);
4) dissociation (pagkabulok) ng mga electrolyte molecule sa hydrated ions.
Pinasimple, ang proseso ng dissociation ng hydrochloric acid ay maipapakita gamit ang sumusunod na equation:
Dapat itong isaalang-alang na sa mga solusyon sa electrolyte na random na gumagalaw na mga hydrated ions ay maaaring magbanggaan at muling magsama-sama sa isa't isa. Ang reverse process na ito ay tinatawag na association. Ang asosasyon sa mga solusyon ay nangyayari sa parallel sa dissociation, samakatuwid, ang tanda ng reversibility ay inilalagay sa mga equation ng reaksyon.
Ang mga katangian ng mga hydrated ions ay naiiba sa mga hindi na-hydrated. Halimbawa, ang unhydrated copper ion Cu 2+ ay puti sa anhydrous copper(II) sulfate crystals at asul kapag na-hydrated, ibig sabihin, nakatali sa mga molekula ng tubig Cu 2+ nH 2 O. Ang mga hydrated ions ay may pare-pareho at nagbabago ang bilang ng mga molekula ng tubig .
Degree ng electrolytic dissociation
Sa mga solusyon sa electrolyte, kasama ang mga ion, naroroon din ang mga molekula. Samakatuwid, ang mga solusyon sa electrolyte ay nailalarawan antas ng paghihiwalay, na tinutukoy ng letrang Griyego na a ("alpha").
Ito ang ratio ng bilang ng mga particle na nabulok sa mga ion (N g) sa kabuuang bilang ng mga natunaw na particle (N p).
Ang antas ng electrolyte dissociation ay tinutukoy ng empirically at ipinahayag sa mga fraction o porsyento. Kung ang isang \u003d 0, pagkatapos ay walang dissociation, at kung isang \u003d 1, o 100%, kung gayon ang electrolyte ay ganap na nabubulok sa mga ion. Ang iba't ibang mga electrolyte ay may iba't ibang antas ng dissociation, ibig sabihin, ang antas ng dissociation ay depende sa likas na katangian ng electrolyte. Depende din ito sa konsentrasyon: sa pagbabanto ng solusyon, ang antas ng dissociation ay tumataas.
Ayon sa antas ng electrolytic dissociation, ang mga electrolyte ay nahahati sa malakas at mahina.
Malakas na electrolytes- ito ay mga electrolyte, na, kapag natunaw sa tubig, halos ganap na nahiwalay sa mga ion. Para sa gayong mga electrolyte, ang halaga ng antas ng dissociation ay may posibilidad na pagkakaisa.
Ang mga malakas na electrolyte ay kinabibilangan ng:
1) lahat ng natutunaw na asing-gamot;
2) malakas na acids, halimbawa: H 2 SO 4, HCl, HNO 3;
3) lahat ng alkalis, halimbawa: NaOH, KOH.
Mahinang electrolytes- ito ay mga electrolyte na, kapag natunaw sa tubig, halos hindi nahihiwa-hiwalay sa mga ion. Para sa mga naturang electrolyte, ang halaga ng antas ng dissociation ay may posibilidad na zero.
Ang mga mahihinang electrolyte ay kinabibilangan ng:
1) mahina acids - H 2 S, H 2 CO 3, HNO 2;
2) isang may tubig na solusyon ng ammonia NH 3 H 2 O;
4) ilang mga asin.
Dissociation pare-pareho
Sa mga solusyon ng mahinang electrolytes, dahil sa kanilang hindi kumpletong paghihiwalay, dynamic na ekwilibriyo sa pagitan ng mga di-naghihiwalay na molekula at mga ion. Halimbawa, para sa acetic acid:
Maaari mong ilapat ang batas ng mass action sa equilibrium na ito at isulat ang expression para sa equilibrium constant:
Ang equilibrium constant na nagpapakilala sa proseso ng dissociation ng isang mahinang electrolyte ay tinatawag pare-pareho ang dissociation.
Ang dissociation constant ay nagpapakilala sa kakayahan ng isang electrolyte (acid, base, tubig) maghiwalay sa mga ion. Kung mas malaki ang pare-pareho, mas madaling mabulok ang electrolyte sa mga ion, samakatuwid, mas malakas ito. Ang mga halaga ng dissociation constants para sa mahinang electrolytes ay ibinibigay sa mga reference na libro.
Ang mga pangunahing probisyon ng teorya ng electrolytic dissociation
1. Kapag natunaw sa tubig, ang mga electrolyte ay naghihiwalay (nabubulok) sa positibo at negatibong mga ion.
mga ion- ito ay isa sa mga anyo ng pagkakaroon ng isang kemikal na elemento. Halimbawa, ang sodium metal atoms Na 0 ay masiglang nakikipag-ugnayan sa tubig, na bumubuo ng alkali (NaOH) at hydrogen H 2, habang ang sodium ions Na + ay hindi bumubuo ng mga naturang produkto. Ang Chlorine Cl 2 ay may dilaw-berde na kulay at isang masangsang na amoy, nakakalason, at ang mga chlorine ions na Cl ay walang kulay, hindi nakakalason, walang amoy.
mga ion- Ang mga ito ay positibo o negatibong sisingilin na mga particle kung saan ang mga atomo o grupo ng mga atom ng isa o higit pang kemikal na elemento ay na-convert bilang resulta ng paglipat o pagdaragdag ng mga electron.
Sa mga solusyon, ang mga ion ay gumagalaw nang sapalaran sa iba't ibang direksyon.
Ayon sa kanilang komposisyon, ang mga ion ay nahahati sa simple lang- Cl - , Na + at kumplikado- NH 4 +, SO 2 -.
2. Ang dahilan para sa dissociation ng electrolyte sa may tubig na mga solusyon ay ang hydration nito, ibig sabihin, ang pakikipag-ugnayan ng electrolyte sa mga molekula ng tubig at ang pagkasira ng bono ng kemikal sa loob nito.
Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan na ito, ang hydrated, i.e., na nauugnay sa mga molekula ng tubig, ang mga ions ay nabuo. Samakatuwid, ayon sa pagkakaroon ng isang shell ng tubig, ang mga ion ay nahahati sa hydrated(sa solusyon at crystalline hydrates) at hindi hydrated(sa anhydrous salts).
3. Sa ilalim ng pagkilos ng isang electric current, ang mga positibong sisingilin na ion ay lumilipat patungo sa negatibong poste ng kasalukuyang pinagmumulan - ang katod at samakatuwid ay tinatawag na mga kasyon, at ang mga negatibong sisingilin na mga ion ay lumilipat patungo sa positibong poste ng kasalukuyang pinagmumulan - ang anode at samakatuwid ay tinatawag na mga anion .
Samakatuwid, mayroong isa pang pag-uuri ng mga ion - sa pamamagitan ng tanda ng kanilang pagsingil.
Ang kabuuan ng mga singil ng mga cation (H +, Na +, NH 4 +, Cu 2+) ay katumbas ng kabuuan ng mga singil ng mga anion (Cl -, OH -, SO 4 2-), bilang isang resulta kung saan ang mga electrolyte solution (HCl, (NH 4) 2 SO 4, NaOH, CuSO 4) ay nananatiling neutral sa kuryente.
4. Ang electrolytic dissociation ay isang reversible na proseso para sa mahihinang electrolytes.
Kasabay ng proseso ng dissociation (decomposition ng electrolyte sa mga ions), nagpapatuloy din ang reverse process - samahan(koneksyon ng mga ion). Samakatuwid, sa mga equation ng electrolytic dissociation, sa halip na pantay na tanda, ang tanda ng reversibility ay inilalagay, halimbawa:
5. Hindi lahat ng electrolyte ay naghihiwalay sa mga ion sa parehong lawak.
Depende sa likas na katangian ng electrolyte at konsentrasyon nito. Ang mga kemikal na katangian ng mga solusyon sa electrolyte ay tinutukoy ng mga katangian ng mga ion na nabuo sa panahon ng paghihiwalay.
Ang mga katangian ng mga solusyon ng mahinang electrolytes ay dahil sa mga molekula at ion na nabuo sa proseso ng dissociation, na nasa dynamic na balanse sa bawat isa.
Ang amoy ng acetic acid ay dahil sa pagkakaroon ng mga molekula ng CH 3 COOH, ang maasim na lasa at pagbabago ng kulay ng mga tagapagpahiwatig ay nauugnay sa pagkakaroon ng mga H + ions sa solusyon.
Ang mga katangian ng mga solusyon ng malakas na electrolytes ay tinutukoy ng mga katangian ng mga ion na nabuo sa panahon ng kanilang dissociation.
Halimbawa, ang mga pangkalahatang katangian ng mga acid, tulad ng maasim na lasa, pagkawalan ng kulay ng mga tagapagpahiwatig, atbp., ay dahil sa pagkakaroon ng mga hydrogen cation sa kanilang mga solusyon (mas tiyak, oxonium ions H 3 O +). Ang mga pangkalahatang katangian ng alkalis, tulad ng sabon sa pagpindot, pagbabago sa kulay ng mga tagapagpahiwatig, atbp., ay nauugnay sa pagkakaroon ng mga hydroxide ions na OH - sa kanilang mga solusyon, at ang mga katangian ng mga asin - kasama ang kanilang pagkabulok sa solusyon sa metal (o ammonium) cation at anion ng acid residues.
Ayon sa teorya ng electrolytic dissociation lahat ng mga reaksyon sa may tubig na mga solusyon sa electrolyte ay mga reaksyon sa pagitan ng mga ion. Ito ang dahilan ng mataas na rate ng maraming reaksiyong kemikal sa mga solusyon sa electrolyte.
Ang mga reaksyon na nagaganap sa pagitan ng mga ion ay tinatawag mga ionic na reaksyon, at ang mga equation ng mga reaksyong ito - ionic equation.
Ang mga reaksyon ng pagpapalitan ng ion sa mga may tubig na solusyon ay maaaring magpatuloy:
1. hindi na mababawi, upang tapusin.
2. nababaligtad ibig sabihin, dumaloy sa dalawang magkasalungat na direksyon sa parehong oras. Ang mga reaksyon ng pagpapalitan sa pagitan ng mga malakas na electrolyte sa mga solusyon ay nagpapatuloy hanggang sa dulo o halos hindi maibabalik, kapag ang mga ion, na pinagsama sa bawat isa, ay bumubuo ng mga sangkap:
a) hindi matutunaw;
b) mababang dissociating (mahina electrolytes);
c) puno ng gas.
Narito ang ilang halimbawa ng molecular at reduced ionic equation:
Ang reaksyon ay hindi maibabalik, dahil ang isa sa mga produkto nito ay isang hindi matutunaw na sangkap.
Ang reaksyon ng neutralisasyon ay hindi maibabalik, dahil ang isang mababang-dissociating substance ay nabuo - tubig.
Ang reaksyon ay hindi maibabalik, dahil ang CO 2 gas ay nabuo at isang mababang-dissociating substance ay tubig.
Kung kabilang sa mga panimulang materyales at kabilang sa mga produkto ng reaksyon ay may mga mahina na electrolyte o mahinang natutunaw na mga sangkap, kung gayon ang mga naturang reaksyon ay nababaligtad, iyon ay, hindi sila nagpapatuloy hanggang sa wakas.
Sa mga nababaligtad na reaksyon, ang ekwilibriyo ay lumilipat patungo sa pagbuo ng hindi gaanong natutunaw o pinakakaunting dissociated na mga sangkap.
Halimbawa:
Ang ekwilibriyo ay lumilipat patungo sa pagbuo ng isang mas mahinang electrolyte - H 2 O. Gayunpaman, ang gayong reaksyon ay hindi magpapatuloy hanggang sa dulo: ang mga hindi magkakahiwalay na molekula ng acetic acid at hydroxide ions ay nananatili sa solusyon.
Kung ang mga panimulang materyales ay malakas na electrolytes na, kapag nakikipag-ugnayan, ay hindi bumubuo ng mga hindi matutunaw o mababang dissociating na mga sangkap o gas, kung gayon ang mga naturang reaksyon ay hindi nagpapatuloy: kapag ang mga solusyon ay halo-halong, isang halo ng mga ion ay nabuo.
Sangguniang materyal para sa pagpasa sa pagsusulit:
periodic table
Talahanayan ng solubility
Mga gawain bilang 7 na may mga solusyon.
Suriin natin ang mga gawain Blg. 7 mula sa OGE para sa 2016.
Mga gawaing may solusyon.
Gawain bilang 1.
Tanging ang mga potassium cation at phosphate anion ay nabuo sa panahon ng paghihiwalay ng isang sangkap na ang formula ay
1. KHPO4
2. Ca3(PO4)2
3. KH2PO4
4. K3PO4
Paliwanag: kung ang mga potassium cation at phosphate ions lamang ang nabuo sa panahon ng dissociation, kung gayon ang mga ion na ito lamang ang bahagi ng nais na sangkap. Kinukumpirma namin sa equation ng dissociation:
K3PO4 → 3K+ + PO4³‾
Ang tamang sagot ay 4.
Gawain bilang 2.
Ang mga electrolyte ay kinabibilangan ng bawat isa sa mga sangkap na ang mga formula
1. N2O, KOH, Na2CO3
2. Cu(NO3)2, HCl, Na2SO4
3. Ba(OH)2, NH3xH2O, H2SiO3
4. CaCl2, Cu(OH)2, SO2
Paliwanag: electrolytes - mga sangkap na nagsasagawa ng electric current dahil sa dissociation sa mga ion sa mga solusyon at natutunaw. Samakatuwid, ang mga electrolyte ay mga natutunaw na sangkap.
Ang tamang sagot ay 2.
Mga gawain bilang 3.
Sa kumpletong paghihiwalay ng sodium sulfide, ang mga ion ay nabuo
1. Na+ at HS‾
2. Na+ at SO3²‾
3. Na+ at S²‾
4. Na+ at SO4²‾
Paliwanag: isulat ang dissociation equation para sa sodium sulfide
Na2S → 2Na+ + S²‾
Kaya naman, ang tamang sagot ay 3.
Mga gawain bilang 4.
Sa listahan ng mga ion
A. Nitrate ion
B. ammonium ion
B. Hydroxide ion
D. Hydrogen ion
D. Phosphate ion
E. Magnesium ion
Ang mga cation ay:
1. GD 2. BGE 3. EDAD 4. VGE
Paliwanag: positibong mga cation ng species, tulad ng mga metal ions o hydrogen ion. Sa mga ito, ito ay ang ammonium ion, hydrogen ion at magnesium. Ang tamang sagot ay 2.
Mga gawain bilang 5.
Tama ba ang mga sumusunod na paghatol tungkol sa electrolytic dissociation ng mga asin?
A. Ang lahat ng mga asing-gamot sa paghihiwalay ay bumubuo ng mga metal na kasyon, hydrogen cation at anion ng mga residue ng acid
B. Ang mga asin sa proseso ng dissociation ay bumubuo ng mga metal na cation at anion ng mga residue ng acid
1. A lang ang totoo
2. B lang ang totoo
3. Ang parehong mga paghatol ay tama
4. Parehong mali ang mga paghatol
Paliwanag: acidic salts lamang ang bumubuo ng mga hydrogen cation sa panahon ng dissociation, samakatuwid, ang A ay mali, ngunit ang B ay totoo. Narito ang isang halimbawa:
NaCl → Na+ + Cl‾
Ang tamang sagot ay 2.
Mga gawain bilang 6.
Ang parehong bilang ng mga moles ng mga cation at anion ay nabuo sa kumpletong paghihiwalay sa isang may tubig na solusyon ng 1 mol
1. KNO3
2. CaCl2
3. Ba(NO3)2
4.Al2(SO4)3
Paliwanag: sa equation na ito, maaari nating isulat ang mga equation ng dissociation at tingnan ang mga coefficient na nakuha, o tingnan ang mga indeks sa mga formula para sa mga asin na ito. Tanging ang molekula ng KNO3 ay may parehong bilang ng mga moles:
KNO3 → K+ + NO3‾
Ang tamang sagot ay 1.
Gawain bilang 7.
Ang mga chloride ions ay nabuo sa proseso ng dissociation ng isang substance na ang formula ay
1. KClO3
2.AlCl3
3. NaClO
4.Cl2O7
Paliwanag: kabilang sa mga nakalistang sangkap, ang mga chloride ions ay naroroon lamang sa molekula ng aluminum chloride - AlCl3. Narito ang dissociation equation para sa asin na ito:
AlCl3 → Al3+ + 3Cl‾
Ang tamang sagot ay 2.
Gawain bilang 8.
Ang mga hydrogen ions ay nabuo sa panahon ng paghihiwalay ng isang sangkap na ang formula ay
1. H2SiO3
2.NH3xH2O
3.HBr
4.NaOH
Paliwanag: Ang mga hydrogen ions ay, kabilang sa mga nakalista, sa HBr lamang: HBr → H+ + Br‾
(H2SiO3 sa solusyon dissociates sa H2O at SiO2)
Ang tamang sagot ay 3.
Gawain bilang 9.
Sa listahan ng mga sangkap:
A. Sulfuric acid
B. Oxygen
B. Potassium hydroxide
G. Glucose
D. Sodium sulfate
E. Ethyl alcohol
Ang mga electrolyte ay:
1. SAAN 2. ABG 3. VDE 4. AVD
Paliwanag: Ang mga electrolyte ay mga malakas na acid, base o asin. Kabilang sa mga nakalista ay sulfuric acid (H2SO4), potassium hydroxide (KOH), sodium sulfate (Na2SO4). Ang tamang sagot ay 4.
Gawain bilang 10.
Sa proseso ng dissociation, ang mga phosphate ions ay bumubuo sa bawat isa sa mga sangkap, ang mga formula kung saan
1. H3PO4, (NH4)3PO4, Cu3(PO4)2
2. Mg3(PO4)2, Na3PO4, AlPO4
3. Na3PO4, Ca3(PO4)2, FePO4
4. K3PO4, H3PO4, Na3PO4
Paliwanag: tulad ng sa nakaraang gawain, dito kailangan nating malaman na ang mga electrolyte ay mga malakas na acid o natutunaw na mga asin, tulad ng, halimbawa, sa No. 4:
K3PO4 → 3K+ + PO4³‾
H3PO4 → 3H+ + PO4³‾
Na3PO4 → 3Na+ + PO4³‾
Ang tamang sagot ay 4.
Mga gawain para sa malayang desisyon.
1. Ang mga hydrogen ions at acid residue ay nabuo sa proseso ng electrolytic dissociation:
1. Tubig
2. Nitric acid
3. Silicic acid
4. Potassium nitrate
2. Ang mga electrolyte ay bawat isa sa mga sangkap na ang mga formula ay:
1. KOH, H2O(dist), CaCl2
2. BaSO4, Al(NO3)3, H2SO4
3. BaCl2, H2SO4, LiOH
4. H2SiO3, AgCl, HCl
3. Tama ba ang mga sumusunod na pahayag tungkol sa electrolytes?
A. Ang mga nitric at sulfuric acid ay malakas na electrolytes.
B. Ang hydrogen sulfide sa isang may tubig na solusyon ay ganap na nabubulok sa mga ion
1. A lang ang totoo
2. B lang ang totoo
3. Ang parehong mga paghatol ay tama
4. Parehong mali ang mga paghatol
4. Ang electrolyte ay bawat isa sa dalawang sangkap
1. Copper (II) sulfide at ethanol
2. Hydrochloric acid at potassium sulfate
3. Mercury (II) oxide at calcium sulfate
4. Magnesium carbonate at nitric oxide (I)
5. Hiwalay nang sunud-sunod sa may tubig na solusyon
1. Copper (II) nitrate
2. Nitric acid
3. Sulfuric acid
4. Sodium hydroxide
6. Tama ba ang mga sumusunod na pahayag tungkol sa electrolytes?
A. Ang Beryllium hydroxide at iron (III) hydroxide ay malakas na electrolytes
B. Ang silver nitrate sa isang may tubig na solusyon ay ganap na nabubulok sa mga ion
1. A lang ang totoo
2. B lang ang totoo
3. Ang parehong mga paghatol ay tama
4. Parehong mali ang mga paghatol
7. Ang mga ion ng sulpate ay nabuo sa proseso ng paghihiwalay
1. Potassium sulfide
2. Hydrosulphuric acid
3. Copper sulfide
4. Barium sulfate
8. Ang mga pangkalahatang kemikal na katangian ng sodium hydroxide at barium hydroxide ay dahil sa
1. Ang pagkakaroon ng sodium at barium ions sa kanilang mga solusyon
2. Ang kanilang mahusay na solubility sa tubig
3. Ang pagkakaroon ng tatlong elemento sa kanilang komposisyon
4. Ang pagkakaroon ng mga hydroxide ions sa kanilang mga solusyon
9. Ang Cation ay
1. Sulfate ion
2. Sodium ion
3. Sulfide ion
4. Sulfite ion
10. Si Anion ay
1. Calcium ion
2. Silicate ion
3. Magnesium ion
4. Ammonium ion
Ang mga gawaing ibinigay ay kinuha mula sa koleksyon para sa paghahanda para sa OGE sa kimika ng mga may-akda: Koroshchenko A.S. at Kuptsova A.A.
Tulad ng alam mo, kapag natunaw, kahit na walang paghahalo dahil sa pagsasabog, ang solusyon ay unti-unting nagiging homogenous, iyon ay, ang konsentrasyon nito sa lahat ng bahagi ay nagiging pareho.
Kunin natin ang kaso kapag ang solusyon ay nahiwalay mula sa purong solvent sa pamamagitan ng isang semi-permeable na partisyon (parchment, collodion film, cellophane, atbp.), Gaya ng ipinapakita sa Fig. 15. Ang ganitong mga partisyon ay madaling pumasa sa mga solvent molecule, ngunit hindi pumasa sa solute. Ang proseso ng pagpapantay ng mga konsentrasyon sa magkabilang panig ng partisyon ay kumplikado. Ang solute ay hindi maaaring dumaan sa septum patungo sa solvent. Tanging ang pagtagos ng mga solvent na molekula sa pamamagitan ng pagkahati sa solusyon ay posible. Kaya, ito ay unti-unting bababa dahil sa pagbabanto sa isang solvent.
Ang proseso ng pagtagos ng isang solvent sa isang solusyon sa pamamagitan ng isang semi-permeable partition ay tinatawag na osmosis. Ang mas mataas, mas malinaw na osmosis.
Nagaganap din ang Osmosis kapag ang mga solusyon ng iba't ibang konsentrasyon ay pinaghihiwalay ng isang semi-permeable na partisyon. Habang ang solvent ay tumagos sa pamamagitan ng semi-permeable na partisyon sa solusyon, na may mas mataas na konsentrasyon, ang dami ng huli ay tumataas. Samakatuwid, kung ang isang solusyon ay inilagay sa isang sisidlan na gawa sa isang semi-permeable na lamad, na may isang vertical na tubo na nakakabit dito, tulad ng ipinapakita sa Fig. 15, at pagkatapos ang sisidlan na ito ay ibinaba sa solvent, dahil sa pagtaas ng volume, ang solusyon ay tataas ang tubo. Ang resultang haligi ng likido ay lilikha ng isang tiyak na halaga ng presyon, na sa ilang mga punto ay magiging sanhi ng paghinto ng osmosis. Ang puwersa na nagbabalanse sa presyon ng column na ito ng likido mula sa loob ng solusyon ay tinatawag na osmotic pressure. Ang halaga ng osmotic pressure ay sinusukat ng presyon mula sa labas kung saan humihinto ang osmosis.
kanin. labinlima. Isang instrumento para sa pagmamasid sa phenomenon ng osmosis. 1 - isang sisidlan na may tubig; 2 - semi-permeable membrane; 3 - tubo para sa pagsubaybay sa umuusbong na osmotic pressure; 4 - solusyon.
Ang mga dingding ng mga selula ng halaman at hayop ay mga semi-permeable na partisyon, sa loob kung saan mayroong protoplasm. Ang patuloy na pinananatili sa kanila ay tumutukoy sa pagkalastiko ng mga selula at tisyu.
■ 62. Sa anong mga kondisyon nangyayari ang osmosis?
63. Ano ang?
64. Ano ang kahalagahan ng osmosis para sa mga organismo ng halaman at hayop?
Teorya ng electrolytic dissociation
Sa pagliko ng ika-18 at ika-19 na siglo, nang ang electric current ay nagsimulang gamitin upang pag-aralan ang mga katangian ng mga sangkap, ang pansin ay binayaran sa katotohanan na ang ilan ay nagsasagawa ng electric current sa isang may tubig na solusyon, habang ang iba ay hindi. Nang maglaon ay tinawag niya, may tubig na mga solusyon na nagsasagawa ng electric current, electrolytes. Kabilang dito ang alkalis, acids, salts. Ang mga sangkap na ang mga solusyon ay hindi nagsasagawa ng electric current ay tinatawag na non-electrolytes (asukal, alkohol, benzene at iba pang mga organikong sangkap).
Sa kasalukuyan, kapag ang mga uri ng mga bono ng kemikal ay nakilala, naging posible na ipaliwanag ang gayong pagkakaiba sa pag-uugali ng mga sangkap. Ang kababalaghan ng electrical conductivity ng mga sangkap sa may tubig na mga solusyon ay nakasalalay sa uri ng kemikal na bono sa mga molekula ng parehong solute at solvent.
Ang molekula ng tubig, gaya ng nasabi na natin, ay isang dipole (tingnan ang mga pahina 32-34). Kung ang isang sangkap ay natunaw sa tubig, ang molekula kung saan ay may isang ionic na uri ng bono at samakatuwid ang kristal na sala-sala nito ay ionic din, ang mga dipoles ng tubig ay nakatuon sa mga positibong ion kasama ang kanilang mga negatibong pole, at patungo sa mga negatibong ion - na may mga positibong pole (Fig. 16.a). Sa pagitan ng mga ions at dipoles ng tubig, ang mga puwersa ng electrostatic attraction ay tumataas at ang mga kakaibang bono ay bumangon, na, sa huli, ay hinihiwa ang ionic crystal lattice sa magkakahiwalay na mga ions na napapalibutan ng mga dipoles ng tubig,
samakatuwid sila ay tinatawag na hydrated ions. Humigit-kumulang pareho ang mangyayari kung ang isang substance na may mga polar molecule, tulad ng chloride, ay natunaw sa tubig (tingnan ang Fig. 16, b). Kasabay nito, kung ang mga molekula ng isang solute ay binuo ayon sa isang covalent non-polar na uri ng bono, kung gayon walang mga ion na nabuo sa solusyon, dahil ang mga non-polar na molekula ay hindi nakakaranas ng parehong epekto mula sa mga molekula ng tubig bilang ionic at mga molekulang polar. Karaniwan, ang mga molekula ng karamihan sa mga organikong sangkap ay itinayo ayon sa covalent non-polar type. Samakatuwid, ang mga organikong sangkap, bilang panuntunan, ay hindi mga electrolyte!
kanin. labing-anim. Scheme ng dissociation ng sodium chloride sa tubig (a) at dissociation ng polar HCl molecules sa tubig (b)
Kaya, ang gayong mga sangkap lamang ang maaaring maging electrolytes, na ang molekula ay binuo ayon sa ionic, o polar, na uri ng pagbubuklod ng mga atomo sa molekula. Bilang karagdagan, ang mga solvent na molekula ay dapat ding magkaroon ng isang polar na istraktura at e. Sa ilalim lamang ng gayong mga kondisyon ay maaaring asahan ng isang tao ang pagkabulok ng mga molekula sa mga ion.
Ang pagkasira ng mga molekula ng electrolyte sa mga ion sa pamamagitan ng pagkilos ng isang solvent ay tinatawag na electrolytic dissociation.
Isulat ang kahulugan ng electrolytic dissociation sa isang kuwaderno.
Ang salitang "dissociation" ay nangangahulugang "reversible decay". Kung ang solusyon ng electrolyte ay sumingaw, pagkatapos ay makakatanggap kami muli ng parehong electrolyte sa parehong halaga tulad ng bago ang paglusaw, dahil ang reverse na proseso ay magaganap - molarization.
■ 65. Paano naiiba ang isang electrolyte mula sa isang non-electrolyte sa mga tuntunin ng uri ng bono ng kemikal at pag-uugali sa solusyon?
66. Bakit kinakailangan para sa proseso ng electrolytic dissociation na ang solvent ay may dipole molecules, at ang electrolyte-ionic o polar na kalikasan ng chemical bond?
67. Bakit hindi maaaring maging electrolytes ang mga substance na may non-polar molecules?
68. Bumalangkas kung ano ang electrolytic dissociation. Alamin ang kahulugan sa pamamagitan ng puso.
60. Paano naaalis ang proseso ng molarization mula sa dissociation?
Ang dissociation ng electrolytes sa solusyon ay unang ipinaliwanag noong 1887 ng Swedish scientist na si Arrennus. Binabalangkas niya ang mga pangunahing probisyon ng teorya, na tinawag niyang teorya ng electrolytic dissociation,
Ang mga pangunahing probisyon ng teoryang ito ay ang mga sumusunod.
1 Ang lahat ng mga sangkap, ang mga solusyon kung saan nagsasagawa ng isang electric current (electrolytes), sa ilalim ng pagkilos ng dissolve, nabubulok sa positibo at negatibong sisingilin na mga particle - mga ion.
2. Kung ang isang pare-parehong electric current ay dumaan sa solusyon, pagkatapos ay ang mga positibong sisingilin na mga ion ay lilipat patungo sa negatibong poste - ang katod, samakatuwid sila ay tinatawag na mga cation. Ang mga negatibong sisingilin na ion ay lilipat patungo sa positibong poste - ang anode, kaya tinawag silang mga anion. Ang kabuuang singil ng mga cation sa isang solusyon ay katumbas ng kabuuang singil ng mga anion, kaya ang solusyon ay palaging neutral sa kuryente.
3. Ion at atoms ng parehong mga elemento ay ibang-iba sa bawat isa sa mga katangian. Halimbawa, ang mga tansong ion ay may asul na kulay, kung saan ang tansong sulpate ay may utang sa kulay nito, at ang libre ay isang pulang metal. Ang mga sodium atom ay tumutugon sa tubig, naglalabas mula dito at bumubuo ng alkali, habang ang mga sodium ion ay halos hindi tumutugon sa tubig.
Ang mga chlorine ions ay walang kulay, hindi nakakalason, walang kulay at walang amoy, na makikita kapag sinusuri ang parehong solusyon sa sodium chloride, at ang sarili nito ay maberde-dilaw.
nakakalason na gas na may katangian na masangsang na amoy.
Isulat ang mga pangunahing probisyon ng teorya sa iyong kuwaderno.
Upang makilala ang isang atom mula sa isang ion kapag nagsusulat, ang tanda ng singil at ang magnitude nito ay ipinahiwatig sa ion sa kanang tuktok. Halimbawa: ang sodium atom ay Na, at ang sodium ion ay Na + (ito ay nagbabasa: "singly charged sodium cation"); ang tansong atom ay Cu, at ang tansong ion ay Cu 2+ (basahin ang: “double charged copper cation”); ang aluminum atom ay Al, at ang aluminum ion ay Al 3+ (basahin ang: “triple-charged aluminum cation”), ang sulfur atom ay S, at ang sulfur ion ay S 2-; (basahin ang: "double charged sulfur anion"), chlorine atom Cl, at chlorine ion Cl -, atbp.
■ 70. Ano ang mga ion?
71. Paano naiiba ang mga ion sa mga neutral na atomo?
72. Aling mga ion ang tinatawag na mga kation, aling mga anion at bakit?
73. Paano makilala ang isang ion mula sa isang neutral na atom sa pagsulat (magbigay ng mga halimbawa)?
74. Pangalanan ang mga sumusunod na ion: Fe 2+, Fe 3+, K +, Br -.
Dissociation ng mga base, acids at salts
Nasabi na natin na ang mga compound lamang na ang mga molekula ay binuo ayon sa ionic o polar na uri ng bono ay maaaring mabulok sa mga ion, kung isasaalang-alang ito gamit ang halimbawa ng NaCl at HCl. Tulad ng para sa mga non-polar molecule, hindi sila nabubulok sa mga ion sa may tubig na solusyon.
Gayunpaman, madalas na may mga sangkap sa mga molekula kung saan ang parehong mga uri ng mga bono ay sinusunod, halimbawa, sa sodium hydroxide molecule na NaOH, ang metal ay nakatali sa hydroxyl sa pamamagitan ng isang ionic bond, at sa oxygen sa pamamagitan ng isang covalent bond. Sa sulfuric acid molecule H 2 SO 4, ang hydrogen ay nakatali sa acid residue sa pamamagitan ng isang polar bond, at sa oxygen sa pamamagitan ng isang covalent non-polar bond. Sa aluminum nitrate molecule, ang Al (NO 3) 3 ay nakatali sa acid residue sa pamamagitan ng isang ionic bond, at nitrogen atoms sa oxygen atoms sa pamamagitan ng covalent bond. Sa ganitong mga kaso, ang pagkabulok ng molekula sa mga ion ay nangyayari sa lugar ng ionic o polar bond. Ang mga covalent bond ay nananatiling hindi naghihiwalay.
Ito ay sumusunod mula sa naunang nabanggit na hindi lamang ang mga indibidwal na atomo, kundi pati na rin ang mga grupo ng mga atomo ay maaaring maging mga ion. Halimbawa, ang hydroxyl, kapag nahiwalay, ay bumubuo ng isang OH- anion, na tinatawag na hydroxyl ion. Ang acid residue SO 4 ay bumubuo ng dobleng sisingilin na anion - sulfate ion. Ang singil ng bawat ion ay tinutukoy ng valency nito.
Ngayon ay maaari nating isaalang-alang kung aling mga ion ang naghihiwalay ang iba't ibang klase ng mga di-organikong sangkap. Tulad ng mga equation ng reaksyong kemikal, maaari ding isulat ang mga equation ng dissociation. Halimbawa, ang pagkabulok sa mga ion ng caustic soda ay nakasulat tulad ng sumusunod:
NaOH \u003d Na + + OH -
Minsan, sa halip na ang equal sign sa mga naturang equation, inilalagay nila ang reversibility sign ⇄ upang ipakita na ang dissociation ay isang prosesong nababaligtad at maaaring magpatuloy sa tapat na direksyon kapag ang solvent ay inalis.
Ang calcium hydroxide ay naghihiwalay tulad ng sumusunod:
Ca (OH) 2 \u003d Ca 2+ + 2OH -
(ang index na nagpapahiwatig ng bilang ng mga pangkat ng hydroxyl ay nagiging isang koepisyent).
Upang suriin ang kawastuhan ng rekord, ang kabuuang positibong singil ng mga kasyon at ang kabuuang negatibong singil ng mga anion ay dapat kalkulahin. Dapat silang magkapareho sa ganap na halaga. Sa kasong ito, ang kabuuan ng mga positibong singil ay +2, at negatibo -2. Mula sa sinabi, ang isang kahulugan ng mga base ay lumitaw sa liwanag ng teorya ng electrolytic dissociation.
Ang mga base ay ang mga electrolyte na naghihiwalay sa solusyon upang mabuo lamang ang metal cation at hydroxyl anion.
Isulat ang kahulugan ng mga batayan sa iyong kuwaderno.
■ 75. Isulat ang mga dissociation equation para sa mga sumusunod na base, pagkatapos suriin muna ayon sa solubility table kung ang mga ito ay electrolytes: barium hydroxide, iron hydroxide, potassium hydroxide, strontium hydroxide, zinc hydroxide, lithium hydroxide.
Ang decomposition sa acid ions ay nangyayari kung saan mayroong polar bond, ibig sabihin, sa pagitan ng hydrogen atom at ng acid residue.
Halimbawa, ang nitric acid ay ipinahayag ng equation:
HNO 3 \u003d H ++ NO 3 -
Para sa dalawa o higit pang mga pangunahing acid, ang paghihiwalay ay nagpapatuloy sa mga hakbang, halimbawa, para sa H 2 CO 3:
H 2 CO 3 ⇄ H + + HCO s - (unang yugto) HCO 3 ⇄ H + + CO 2 3 - (ikalawang yugto)
Ang stepwise dissociation ay minsan ay inilalarawan bilang tuluy-tuloy na pagkakapantay-pantay.
H 2 CO 3 ⇄ H + + HCO 3 - ⇄ 2H + + CO 2 3 -
Sa stepwise dissociation, ang stepwise dissociation ay lubhang nababawasan, at sa huling hakbang kadalasan ay napakaliit.
Kaya, ang mga acid ay mga electrolyte na naghihiwalay sa mga solusyon upang bumuo lamang ng mga hydrogen ions bilang mga kasyon.
Isulat ang kahulugan ng mga acid sa iyong kuwaderno.
■ 76. Isulat ang mga equation ng dissociation para sa mga sumusunod na acid: sulfuric, phosphoric, hydrogen sulfide, sulfurous, hydrochloric. Sa kaso ng dalawa o higit pang mga pangunahing acid, isulat ang mga equation sa mga hakbang.
Ang katangian ng dissociation ng mga base at acid ay nakasalalay sa radius at singil ng ion na bumubuo sa base o acid.
Ang radius ng Na + ion ay mas malaki kaysa sa radius ng H + ion, samakatuwid, ang mga electron shell ng oxygen ay umaakit sa hydrogen nucleus nang mas malakas kaysa sa sodium nucleus. Samakatuwid, sa panahon ng dissociation, ang Na-OH bond ay dapat na mas mabilis na masira. Kung mas malaki ang radius ng ion na bumubuo sa hydroxide, na may parehong singil, mas madali itong mag-dissociate.
Sa parehong subgroup, ang isang metal hydroxide na may mas malaking nuclear charge at samakatuwid ang isang mas malaking ionic radius ay maghihiwalay nang mas malakas.
■ 77. Gamit ang periodic table ng mga elemento ng D. I. Mendeleev, ipahiwatig kung alin sa mga base ang mas malakas na maghihiwalay: Mg (OH) 2 o Sr (OH) 2. Bakit?
Sa kaso ng malapit na mga halaga ng radii ng mga ion na bumubuo ng hydroxide (o acid), ang likas na katangian ng dissociation ay nakasalalay sa halaga ng singil nito. Kaya, dahil ang singil ng silicon ion sa silicic acid ay H 2 SiO 3 - Si (+4), at ang ion
chlorine sa perchloric acid HclO 4 - Cl (+7), kung gayon ang huli ay mas malakas. Kung mas malaki ang positibong singil ng ion, mas itinataboy nito ang positibong hydrogen ion. Nagaganap ang acid dissociation.
Ang amphotericity ng beryllium (period II) ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng isang kakaibang balanse sa pagitan ng mga salungat na puwersa ng hydrogen ion at ang pagkahumaling nito sa beryllium ion.
■ 78. Bakit ang magnesium hydroxide ay nagpapakita ng mga pangunahing katangian sa III period ng periodic system ng D. I. Mendeleev, aluminum hydroxide - amphoteric, at bumubuo ng acid? Ipaliwanag ito sa pamamagitan ng paghahambing ng mga singil at radii ng magnesium, aluminum, at sulfur ions.
Dahil mayroong isang ionic na bono sa pagitan ng mga atomo ng metal at ang nalalabi ng acid sa mga molekula ng asin, ang mga asin ay naghihiwalay, ayon sa pagkakabanggit, sa pagbuo ng mga metal na kasyon at mga anion ng nalalabi ng acid, halimbawa:
Al 2 (SO 4) 3 \u003d 2Al 3+ + 3SO 2 4 -
Batay dito, ang mga electrolyte ay tinatawag na mga asin, na bumubuo ng mga ion ng metal bilang mga kasyon sa panahon ng paghihiwalay, at mga nalalabi na mga ion ng acid bilang mga anion.
■ 79. Isulat ang mga equation ng dissociation para sa mga sumusunod na medium salts: sodium phosphate, magnesium nitrate, aluminum chloride, potassium silicate, sodium carbonate, potassium sulfide, copper (II) nitrate, iron (III) chloride.
Ang dissociation ng acidic, basic, at iba pang mga salts ay nagpapatuloy nang medyo naiiba, gaya ng tatalakayin sa ibaba.
Degree ng dissociation
Ang electrolytic dissociation ay isang reversible na proseso. Dahil dito, kasabay ng pagbuo ng mga ion, nangyayari ang kabaligtaran na proseso - ang kumbinasyon ng mga ion sa mga molekula. Ang isang balanse ay itinatag sa pagitan nila. Kung mas matunaw ang solusyon, mas kumpleto ang dissociation na nangyayari. Ang pagkakumpleto ng dissociation ay hinuhusgahan ng magnitude ng antas ng dissociation, na tinutukoy ng titik α.
ay ang ratio ng bilang ng mga dissociated na molekula n sa kabuuang bilang ng mga molekula N ng solute, na ipinahayag bilang isang porsyento:
Isulat ang pormula at ang kahulugan ng antas ng dissociation sa isang kuwaderno
Sa madaling salita, ipinapakita nito kung anong porsyento ng mga natunaw na molekula ang nasira sa mga ion.
Depende sa antas ng dissociation, ang mga electrolyte ay nakikilala na malakas at mahina. Mas marami, mas malakas ang electrolyte.
Ang mga electrolyte ay nakikilala sa laki ng pagkabulok sa mga ions: malakas, katamtaman, mahina.
Ang mga malalakas na electrolyte, halimbawa HNO 3, HCl, H 2 SO 4, caustic alkalis at lahat ng mga asing-gamot ay halos ganap na naghihiwalay (sa pamamagitan ng 100%), gayunpaman, ang mga malakas na electrolyte ay kasama rin ang mga kung saan α\u003e 30%, i.e. higit sa 30% ng ang mga molekula ay nahati sa mga ion. Ang mga medium electrolyte, tulad ng H 3 RO 4 at H 2 SO 3 ay may antas ng dissociation mula 2 hanggang 30%. Ang mga mahihinang electrolyte, gaya ng NH 4 OH, H 2 CO 3 , H 2 S ay mahinang nag-dissociate: α< 2%.
Ang paghahambing ng antas ng dissociation ng iba't ibang mga electrolyte ay isinasagawa sa mga solusyon ng parehong konsentrasyon (madalas na 0.1 N), dahil ang antas ng dissociation ay malakas na nakasalalay sa konsentrasyon ng solusyon.
Ang antas ng dissociation ay apektado ng likas na katangian ng solute mismo, ang solvent, at ilang iba pang panlabas na impluwensya. Kaya, kapag sinabi nilang "malakas na acid" o "malakas na base", ang ibig nilang sabihin ay ang antas ng paghihiwalay ng isang sangkap sa solusyon. Sa kasong ito, pinag-uusapan natin ang mga sangkap na ito bilang mga electrolyte. Ang antas ng dissociation ng isang partikular na sangkap ay tumutukoy sa pag-uugali nito sa isang kemikal na reaksyon at ang kurso ng reaksyon mismo.
■ 80. Ano ang katangian ng antas ng dissociation α?
81. Gumuhit ng talahanayan sa iyong kuwaderno:
Batay sa tekstong iyong binasa, magbigay ng hindi bababa sa dalawang halimbawa sa bawat hanay. 82. Ano ang ibig sabihin ng mga ekspresyong “strong acid”, “weak base”?
Palitan ng mga reaksyon sa pagitan ng mga electrolyte.Ionic equation
Dahil ang mga electrolyte sa mga solusyon ay nabubulok sa mga ion, ang mga reaksyon ng mga electrolyte ay dapat ding mangyari sa pagitan ng mga ion.
Ang interaksyon ng mga ion sa solusyon ay tinatawag na ionic reaction.
Isulat ang mga salita sa iyong kuwaderno.
Sa pakikilahok ng mga ion, maaaring mangyari ang parehong palitan at redox na mga reaksyon. Isaalang-alang ang mga reaksyon ng pagpapalitan ng mga electrolyte sa solusyon, halimbawa, ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang asin:
NaCl + AgNO 3 \u003d AgCl ↓ + NaNO 3
at kung gaano kalakas ang mga electrolyte na naghihiwalay sa mga ion:
NaCl ⇄ Na + + Cl -
AgNO 3 ⇄ Ag + + NO 3 -
samakatuwid, ang kaliwang bahagi ng equation ay maaaring isulat sa form na ito: Na + + Cl - + Ag + + NO 3 - =
Isaalang-alang ang mga sangkap na nakuha bilang isang resulta ng reaksyon: Ang AgCl ay isang hindi matutunaw na sangkap, samakatuwid ay hindi ito maghihiwalay sa mga ion, at ang NaNO 3 ay isang natutunaw na asin, perpektong naghihiwalay sa mga ion ayon sa pamamaraan.
NaNO 3 ⇄ Na + + NO 3 -
Ang NaNO 3 ay isang malakas na electrolyte, kaya ang kanang bahagi ng equation ay nakasulat tulad nito:
... = Na + + NO 3 - + AgCl Ang equation sa kabuuan ay magkakaroon ng sumusunod na anyo:
Na + + Cl - + Ag + + NO 3 - = Na + + NO 3 - + AgCl
Ang nasabing equation ay tinatawag na kumpletong ionic equation. Ang pagbabawas ng mga katulad na termino sa equation na ito, nakuha namin ang pinababang ionic equation
Ag + + Cl - = AgCl
Kaya, ang pagkakasunud-sunod ng pag-compile ng ionic equation.
1. Isulat sa anyong ionic ang mga formula ng mga panimulang produkto (yaong naghihiwalay).
2. Isulat sa anyong ionic ang mga pormula ng mga produktong nakuha (mga naghihiwalay).
3. Suriin kung ang ganap na halaga ng kabuuang bilang ng mga positibo at negatibong singil ng mga ion sa kaliwang bahagi ng equation, at pagkatapos ay sa kanan.
4. Suriin kung ang bilang ng mga ion ng parehong pangalan sa kaliwa at kanang bahagi ng equation ay nagtutugma (isinasaalang-alang ang mga atomo na bumubuo sa non-dissociating substance).
Ito ay nagtatapos sa compilation ng kumpletong ionic equation.
Isulat ang pagkakasunod-sunod ng pag-compile ng ionic equation sa isang notebook.
5. Upang mag-compile ng isang pinaikling ionic equation, maghanap ng mga magkakatulad na termino na may parehong mga palatandaan sa kaliwa at kanang bahagi ng equation at ibukod ang mga ito mula sa equation, at pagkatapos ay isulat ang resultang pinaikling ionic equation.
Ang ibinigay na pinababang ionic equation ay nagpapahayag ng kakanyahan hindi lamang ng reaksyong ito. Sumulat tayo ng ilang mga equation ng reaksyon, halimbawa:
1) HCl + AgNO 3 = AgCl ↓ + HNO 3
H + + Cl - + Ag + + NO 3 - \u003d H + + NO 3 - + AgCl ↓
Ag + + Cl - = AgCl
2) BaCl 2 + 2AgNO 3 = Ba(NO 3) 2 + 2AgCl↓
Ba 2+ + 2Cl - + 2Ag + + 2NO 3 - = Ba 2+ + 2NO 3 - + 2AgCl ↓
Ag + + Cl - = AgCl
3) AlCl 3 + 3AgNO 3 \u003d Al (NO 3) 3 + 3AgCl ↓
Al 3+ + 3Cl - + 3Ag + + 3NO 3 - = Al 3+ + 3NO 3 - + 3AgCl
Ag + + Cl - = AgCl
Sa lahat ng mga halimbawang ibinigay, ang pinaikling ionic equation ay pareho. Ang sitwasyong ito ay gumaganap ng isang napakahalagang papel sa analytical chemistry para sa qualitative analysis.
Maaaring may mga kaso kapag, bilang resulta ng reaksyon, nabuo ang isang (bahagyang naghihiwalay na substansiya).
Ca (OH) 2 + 2HCl \u003d CaCl 2 + 2H 2 O
Ca 2+ + 2OH - + 2H + + 2Cl - \u003d Ca 2+ + 2Cl - + 2H 2 O
H + + OH - \u003d H 2 O
o ang gas ay inilabas
Na 2 CO 3 + 2HNO 3 \u003d 2NaNO 3 + H 2 O + CO2
2Na + + CO 2 3 - + 2H + + 2NO 3 - \u003d 2Na + + 2NO 3 - + H 2 O + CO 2 ↓
2H + + CO 2 3 - \u003d H 2 O + CO 2
Gaya ng nalalaman, may mga kundisyon para magpatuloy ang mga reaksyong palitan hanggang sa wakas: 1) kung may nabuong precipitate, 2) kung ilalabas ang gas, at 3) kung . Ang lahat ng mga kundisyong ito mula sa pananaw ng teorya ng electrolytic dissociation ay maaaring mabalangkas tulad ng sumusunod: ang mga reaksyon ng palitan ay nagpapatuloy hanggang sa dulo kung, bilang isang resulta ng reaksyon, ang mga di-dissociating o bahagyang dissociating na mga sangkap ay nabuo.
Sa mga kaso kung saan ang parehong nakuha na mga sangkap ay mahusay na naghihiwalay, ang reaksyon ay nababaligtad, halimbawa:
2KSl + Na 2 SO 4 ⇄ 2NaCl + K 2 SO 4
