Որոշ նյութերի ջրային լուծույթները էլեկտրական հոսանքի հաղորդիչներ են։ Այս նյութերը դասակարգվում են որպես էլեկտրոլիտներ: Էլեկտրոլիտները թթուներ, հիմքեր և աղեր են, որոշ նյութերի հալվածքներ:
ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ
Ջրային լուծույթներում իոնների էլեկտրոլիտների տարրալուծման և էլեկտրական հոսանքի ազդեցությամբ հալվելու գործընթացը կոչվում է. էլեկտրոլիտիկ դիսոցացիա.
Ջրի որոշ նյութերի լուծույթները էլեկտրական հոսանք չեն փոխանցում: Նման նյութերը կոչվում են ոչ էլեկտրոլիտներ: Դրանք ներառում են բազմաթիվ օրգանական միացություններ, ինչպիսիք են շաքարները և սպիրտները:
Էլեկտրոլիտիկ տարանջատման տեսություն
Էլեկտրոլիտային տարանջատման տեսությունը ձևակերպել է շվեդ գիտնական Ս. Արրենիուսը (1887 թ.)։ S. Arrhenius-ի տեսության հիմնական դրույթները.
— էլեկտրոլիտները, երբ լուծվում են ջրի մեջ, տրոհվում են (տարանջատվում) դրական և բացասական լիցքավորված իոնների.
— էլեկտրական հոսանքի ազդեցության տակ դրական լիցքավորված իոնները շարժվում են դեպի կաթոդ (կատիոններ), իսկ բացասական լիցքավորվածները շարժվում են դեպի անոդ (անիոններ).
— տարանջատումը շրջելի գործընթաց է
KA ↔ K + + A −
Էլեկտրոլիտիկ տարանջատման մեխանիզմը իոն-դիպոլ փոխազդեցությունն է իոնների և ջրի դիպոլների միջև (նկ. 1):
Բրինձ. 1. Նատրիումի քլորիդի լուծույթի էլեկտրոլիտիկ տարանջատում
Իոնային կապերով նյութերը ամենահեշտ տարանջատվում են: Դիսոցացիան տեղի է ունենում նմանապես բևեռային կովալենտ կապի տեսակին համապատասխան ձևավորված մոլեկուլներում (փոխազդեցության բնույթը դիպոլ-դիպոլ է)։
Թթուների, հիմքերի, աղերի տարանջատում
Թթուների տարանջատման ժամանակ միշտ առաջանում են ջրածնի իոններ (H +), ավելի ճիշտ՝ հիդրոնիում (H 3 O +), որոնք պատասխանատու են թթուների հատկությունների համար (թթու համ, ցուցիչների գործողություն, հիմքերի հետ փոխազդեցություն և այլն)։
HNO 3 ↔ H + + NO 3 −
Հիմքերի տարանջատման ժամանակ միշտ առաջանում են ջրածնի հիդրօքսիդի իոններ (OH −), որոնք պատասխանատու են հիմքերի հատկությունների համար (ցուցանիշների գույնի փոփոխություն, թթուների հետ փոխազդեցություն և այլն)։
NaOH ↔ Na + + OH −
Աղերը էլեկտրոլիտներ են, որոնց տարանջատումից առաջանում են մետաղական կատիոններ (կամ ամոնիումի կատիոն NH 4 +) և թթվային մնացորդների անիոններ։
CaCl 2 ↔ Ca 2+ + 2Cl -
Պոլիբազային թթուները և հիմքերը տարանջատվում են աստիճանաբար:
H 2 SO 4 ↔ H + + HSO 4 - (I փուլ)
HSO 4 − ↔ H + + SO 4 2- (II փուլ)
Ca(OH) 2 ↔ + + OH - (I փուլ)
+ ↔ Ca 2+ + OH −
Տարանջատման աստիճանը
Էլեկտրոլիտները բաժանվում են թույլ և ուժեղ լուծույթների։ Այս չափումը բնութագրելու համար կա տարանջատման աստիճանի հասկացությունը և արժեքը (): Դիսոցացման աստիճանը իոնների մեջ տարանջատված մոլեկուլների քանակի հարաբերակցությունն է մոլեկուլների ընդհանուր թվին։ հաճախ արտահայտված %-ով:
Թույլ էլեկտրոլիտների թվում են այն նյութերը, որոնց տարանջատման աստիճանը տասնամոլային լուծույթում (0,1 մոլ/լ) 3%-ից պակաս է: Ուժեղ էլեկտրոլիտները ներառում են այն նյութերը, որոնց դիսոցման աստիճանը տասնամոլային լուծույթում (0,1 մոլ/լ) ավելի է, քան 3%: Ուժեղ էլեկտրոլիտների լուծույթները չեն պարունակում չտարանջատված մոլեկուլներ, իսկ միավորման (համակցման) գործընթացը հանգեցնում է հիդրատացված իոնների և իոնային զույգերի առաջացմանը։
Դիսոցացման աստիճանի վրա հատկապես ազդում են լուծիչի բնույթը, լուծված նյութի բնույթը, ջերմաստիճանը (ուժեղ էլեկտրոլիտների դեպքում դիսոցման աստիճանը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, իսկ թույլ էլեկտրոլիտների դեպքում այն անցնում է առավելագույնը ջերմաստիճանի միջակայքում. 60 o C), լուծույթների կոնցենտրացիան և լուծույթում համանուն իոնների ներմուծումը:
Ամֆոտերային էլեկտրոլիտներ
Կան էլեկտրոլիտներ, որոնք տարանջատվելիս ձևավորում են և՛ H +, և՛ OH − իոններ: Նման էլեկտրոլիտները կոչվում են ամֆոտեր, օրինակ՝ Be(OH) 2, Zn(OH) 2, Sn(OH) 2, Al(OH) 3, Cr(OH) 3 և այլն։
H + +RO − ↔ ROH ↔ R + +OH −
Իոնային ռեակցիայի հավասարումներ
Էլեկտրոլիտների ջրային լուծույթներում ռեակցիաները իոնների միջև ռեակցիաներ են՝ իոնային ռեակցիաներ, որոնք գրվում են մոլեկուլային, լրիվ իոնային և կրճատված իոնային ձևերով իոնային հավասարումների միջոցով։ Օրինակ:
BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2 NaCl (մոլեկուլային ձև)
Ba 2+ + 2 Cl − + 2 Նա+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2 Նա + + 2 Cl- (լրիվ իոնային ձև)
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ (կարճ իոնային ձև)
pH արժեքը
Ջուրը թույլ էլեկտրոլիտ է, ուստի տարանջատման գործընթացը տեղի է ունենում աննշան չափով:
H 2 O ↔ H + + OH −
Զանգվածի գործողության օրենքը կարող է կիրառվել ցանկացած հավասարակշռության վրա, իսկ հավասարակշռության հաստատունի արտահայտությունը կարելի է գրել.
K = /
Հետևաբար, ջրի հավասարակշռության կոնցենտրացիան հաստատուն արժեք է:
K = = ԿՎտ
Ջրային լուծույթի թթվայնությունը (հիմնականությունը) հարմար է արտահայտել ջրածնի իոնների մոլային կոնցենտրացիայի տասնորդական լոգարիթմի միջոցով՝ վերցված հակառակ նշանով։ Այս արժեքը կոչվում է pH արժեք:
Միասնական պետական քննություն. Աղերի, թթուների, ալկալիների էլեկտրոլիտիկ տարանջատում։ Իոնների փոխանակման ռեակցիաներ. Աղերի հիդրոլիզ
Լուծումներ և դրանց կոնցենտրացիան, ցրված համակարգեր, էլեկտրոլիտիկ դիսոցացիա, հիդրոլիզ
Դասի ընթացքում դուք կկարողանաք ստուգել ձեր գիտելիքները «Միասնական պետական քննություն. Աղերի, թթուների, ալկալիների էլեկտրոլիտիկ տարանջատում։ Իոնների փոխանակման ռեակցիաներ. Աղերի հիդրոլիզ»։ Դուք կքննարկեք A, B և C խմբերի միասնական պետական քննությունից խնդիրներ լուծելը տարբեր թեմաներով. Այս խնդիրները լուծելու համար, ի լրումն քննարկվող թեմաների իմացության, դուք նաև պետք է կարողանաք օգտագործել նյութերի լուծելիության աղյուսակը, իմանալ էլեկտրոնային հաշվեկշռի մեթոդը և հասկանալ ռեակցիաների շրջելիության և անշրջելիության մասին:
Թեմա՝ Լուծումներ և դրանց կոնցենտրացիան, ցրված համակարգեր, էլեկտրոլիտիկ դիսոցացիա
Դաս՝ միասնական պետական քննություն. Աղերի, թթուների, ալկալիների էլեկտրոլիտիկ տարանջատում։ Իոնների փոխանակման ռեակցիաներ. Աղերի հիդրոլիզ
Ի. Ընտրեք մեկ ճիշտ տարբերակ առաջարկված 4-ից:
|
Հարց |
Մեկնաբանություն |
|
Ա1. Ուժեղ էլեկտրոլիտներն են. |
Ըստ սահմանման՝ ուժեղ էլեկտրոլիտները այն նյութերն են, որոնք ջրային լուծույթում ամբողջությամբ քայքայվում են իոնների։ CO 2-ը և O 2-ը չեն կարող լինել ուժեղ էլեկտրոլիտներ: H 2 S-ը թույլ էլեկտրոլիտ է: Ճիշտ պատասխանը 4-ն է։ |
|
A2. Նյութերը, որոնք տարանջատվում են միայն մետաղական իոնների և հիդրօքսիդի իոնների մեջ, հետևյալն են. 1. թթուներ 2. ալկալիներ 4. ամֆոտերային հիդրօքսիդներ |
Ըստ սահմանման՝ այն միացությունը, որը ջրային լուծույթում տարանջատվելիս առաջացնում է միայն հիդրօքսիդի անիոններ, կոչվում է հիմք։ Այս սահմանմանը համապատասխանում են միայն ալկալային և ամֆոտերային հիդրօքսիդը: Բայց հարցն ասում է, որ միացությունը պետք է տարանջատվի միայն մետաղական կատիոնների և հիդրօքսիդի անիոնների: Ամֆոտերային հիդրօքսիդը տարանջատվում է աստիճանաբար, և, հետևաբար, հիդրոքսոմետալ իոնները գտնվում են լուծույթում: Ճիշտ պատասխան 2. |
|
A3. Փոխանակման ռեակցիան ավարտվում է ջրում չլուծվող նյութի ձևավորմամբ հետևյալի միջև. 1. NaOH և MgCl 2 2. NaCl և CuSO 4 3. CaCO 3 և HCl (լուծույթ) |
Պատասխանելու համար դուք պետք է գրեք այս հավասարումները և նայեք լուծելիության աղյուսակում, որպեսզի տեսնեք, թե արդյոք ապրանքների մեջ կան չլուծվող նյութեր: Սա մագնեզիումի հիդրօքսիդ Mg(OH) 2 առաջին ռեակցիայի մեջ է Ճիշտ պատասխան 1. |
|
A4. Բոլոր գործակիցների գումարը լրիվ և կրճատված իոնային ձևի միջև ռեակցիայի մեջՖե(ՈՉ 3 ) 2 +2 NaOHհավասար է. |
Fe(NO 3) 2 +2NaOH Fe(OH) 2 ↓ +2Na NO 3 մոլեկուլային Fe 2+ +2NO 3 - +2Na+2OH - Fe(OH) 2 ↓ +2Na + +2 NO 3 - ամբողջական իոնային հավասարում, գործակիցների գումարը 12 է. Fe 2+ + 2OH - Fe(OH) 2 ↓ կրճատ իոնային, գործակիցների գումարը 4 է. Ճիշտ պատասխանը 4-ն է։ |
|
A5. H + +OH - →H 2 O ռեակցիայի կրճատ իոնային հավասարումը համապատասխանում է փոխազդեցությանը. 2. NaOH (PP) +HNO 3 3. Cu(OH) 2 + HCl 4. CuO + H 2 SO 4 |
Այս սղագրության հավասարումը արտացոլում է ուժեղ հիմքի և ուժեղ թթվի փոխազդեցությունը: Հիմքը հասանելի է 2-րդ և 3-րդ տարբերակներում, սակայն Cu(OH) 2-ը անլուծելի հիմք է Ճիշտ պատասխան 2. |
|
A6. Իոնափոխանակման ռեակցիան ավարտվում է, երբ լուծույթները չորանում են. 1. նատրիումի նիտրատ և կալիումի սուլֆատ 2. կալիումի սուլֆատ և աղաթթու 3. կալցիումի քլորիդ և արծաթի նիտրատ 4. նատրիումի սուլֆատ և կալիումի քլորիդ |
Գրենք, թե ինչպես պետք է տեղի ունենան իոնափոխանակման ռեակցիաները յուրաքանչյուր զույգ նյութի միջև։ NaNO 3 +K 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + KNO 3 K 2 SO 4 +HCl→H 2 SO 4 +KCl CaCl 2 +2AgNO 3 → 2AgCl↓ + Ca(NO 3) 2 Na 2 SO 4 + KCl → K 2 SO 4 + NaCl Լուծելիության աղյուսակից տեսնում ենք, որ AgCl↓ Ճիշտ պատասխան 3. |
|
A7. Ջրային լուծույթում այն աստիճանաբար տարանջատվում է. |
Պոլիբազային թթուները ջրային լուծույթում ենթարկվում են փուլային տարանջատման։ Այս նյութերից միայն H2S-ն է թթու։ Ճիշտ պատասխան 3. |
|
A8. Ռեակցիայի հավասարումը ԳuCl 2 +2 ԿՈՀ→ Cu(Օհ) 2 ↓+2 KClհամապատասխանում է կրճատված իոնային հավասարմանը. 1. CuCl 2 +2OH - →Cu 2+ +2OH - +2Cl - 2. Cu 2+ +KOH→Cu(OH) 2 ↓+K + 3. Cl - +K + →KCl 4. Cu 2+ +2OH - →Cu(OH) 2 ↓ |
Գրենք ամբողջական իոնային հավասարումը. Cu 2+ +2Cl - +2K + +2OH - → Cu(OH) 2 ↓+2K + +2Cl - Վերացնելով չկապված իոնները՝ ստանում ենք կրճատ իոնային հավասարումը Сu 2+ +2OH - →Cu(OH) 2 ↓ Ճիշտ պատասխանը 4-ն է։ |
|
A9. Ռեակցիան գրեթե ավարտված է. 1. Na 2 SO 4 + KCl→ 2. H 2 SO 4 + BaCl 2 → 3. KNO 3 + NaOH → 4. Na 2 SO 4 + CuCl 2 → |
Եկեք գրենք հիպոթետիկ իոնափոխանակման ռեակցիաները. Na 2 SO 4 + KCl → K 2 SO 4 + Na Cl H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 ↓ + 2HCl KNO 3 + NaOH → NaNO 3 + KOH Na 2 SO 4 + CuCl 2 → CuSO 4 + 2NaCl Համաձայն լուծելիության աղյուսակի մենք տեսնում ենք BaSO 4 ↓ Ճիշտ պատասխան 2. |
|
Ա10. Լուծումն ունի չեզոք միջավայր. 2. (NH 4) 2 SO 4 |
Չեզոք միջավայր ունեն միայն ամուր հիմքով և ուժեղ թթվով առաջացած աղերի ջրային լուծույթները։ NaNO3-ը աղ է, որը ձևավորվում է NaOH ուժեղ հիմքից և HNO3 ուժեղ թթվից: Ճիշտ պատասխան 1. |
|
Ա11. Հողի թթվայնությունը կարելի է բարձրացնել՝ լուծույթի ներմուծմամբ. |
Պետք է որոշել, թե որ աղը թթվային ռեակցիա կտա միջավայրին։ Այն պետք է լինի ուժեղ թթվով և թույլ հիմքով առաջացած աղ։ Սա NH 4 NO 3 է: Ճիշտ պատասխան 1. |
|
A12. Հիդրոլիզը տեղի է ունենում, երբ լուծվում է ջրի մեջ. |
Միայն ուժեղ հիմքով և ուժեղ թթվով առաջացած աղերը հիդրոլիզ չեն անցնում։ Վերոհիշյալ բոլոր աղերը պարունակում են ուժեղ թթու անիոններ: Միայն AlCl 3-ը պարունակում է թույլ բազային կատիոն: Ճիշտ պատասխանը 4-ն է։ |
|
A 13. Չեն ենթարկվում հիդրոլիզի. 1. քացախաթթու 2. էթիլ քացախաթթու 3. օսլա |
Հիդրոլիզը մեծ նշանակություն ունի օրգանական քիմիայում։ Էսթերը, օսլան և սպիտակուցը ենթարկվում են հիդրոլիզի։ Ճիշտ պատասխան 1. |
|
A14. Ո՞ր թիվը է ցույց տալիս քիմիական ռեակցիայի մոլեկուլային հավասարման մի հատված, որը համապատասխանում է C բազմակի իոնային հավասարմանը u 2+ +2 Օհ - → Cu(Օհ) 2 ↓? 1. Cu(OH) 2 + HCl→ 2. CuCO 3 + H 2 SO 4 → 3. CuO + HNO 3 → 4. CuSO 4 +KOH→ |
Համաձայն կրճատ հավասարման՝ հետևում է, որ անհրաժեշտ է վերցնել ցանկացած լուծվող միացություն, որը պարունակում է պղնձի իոն և հիդրօքսիդ: Թվարկված բոլոր պղնձի միացություններից միայն CuSO 4-ն է լուծելի, և միայն ջրային ռեակցիայի մեջ է OH- ։ Ճիշտ պատասխանը 4-ն է։ |
|
Ա15.Երբ ինչ նյութեր են փոխազդում, ծծմբի օքսիդ կթողարկվի:: 1. Na 2 SO 3 և HCl 2. AgNO 3 և K 2 SO 4 3. BaCO 3 և HNO 3 4. Na 2 S և HCl |
Առաջին ռեակցիան առաջացնում է անկայուն թթու H 2 SO 3, որը քայքայվում է ջրի և ծծմբի օքսիդի (IV) Ճիշտ պատասխան1.
|
II. Կարճ պատասխան և համապատասխան առաջադրանքներ:
|
1-ում. Արծաթի նիտրատի և նատրիումի հիդրօքսիդի ռեակցիայի լրիվ և կրճատված իոնային հավասարման բոլոր գործակիցների ընդհանուր գումարը հավասար է... |
Գրենք ռեակցիայի հավասարումը. 2AgNO 3 +2NaOH→Ag 2 O↓+ 2NaNO 3 +H 2 O Լրիվ իոնային հավասարում. 2Ag + +2NO 3 - +2Na + +2OH - →Ag 2 O↓+ 2Na + +2NO 3 - +H 2 O Կրճատված իոնային հավասարում. 2Ag + +2OH - →Ag 2 O↓+H 2 O Ճիշտ պատասխան՝ 20 |
|
2-ում: Գրե՛ք 1 մոլ կալիումի հիդրօքսիդի և 1 մոլ ալյումինի հիդրօքսիդի փոխազդեցության ամբողջական իոնային հավասարում։ Տրե՛ք իոնների թիվը հավասարման մեջ: |
KOH + Al(OH) 3 ↓→ K Լրիվ իոնային հավասարում. K + +OH - + Al(OH) 3 ↓ → K + + - Ճիշտ պատասխան՝ 4 իոն: |
|
3-ում: Համեմատեք աղի անվանումը հիդրոլիզի հետ ունեցած կապի հետ. Ա) ամոնիումի ացետատ 1. չի հիդրոլիզվում Բ) բարիումի սուլֆիդ 2. կատիոնով Բ) ամոնիումի սուլֆիդ 3. անիոնով Դ) նատրիումի կարբոնատ 4. կատիոնով և անիոնով |
Հարցին պատասխանելու համար պետք է վերլուծել, թե հիմքի ու թթվի ինչ ուժով են առաջանում այս աղերը։ Ճիշտ պատասխան A4 B3 C4 D3 |
|
4-ում։ Մեկ մոլ նատրիումի սուլֆատի լուծույթը պարունակում է 6.02նատրիումի իոններ. Հաշվե՛ք աղի տարանջատման աստիճանը։ |
Գրենք նատրիումի սուլֆատի էլեկտրոլիտիկ տարանջատման հավասարումը. Na 2 SO 4 ↔ 2Na + +SO 4 2- 0,5 մոլ նատրիումի սուլֆատ քայքայվել է իոնների։ |
|
5-ԻՆ: Համեմատեք ռեակտիվները կրճատված իոնային հավասարումների հետ. 1. Ca(OH) 2 +HCl → A)NH 4 + +OH - →NH 3 +H 2 O 2. NH 4 Cl + NaOH → B) Al 3+ + OH - → Al(OH) 3 ↓ 3. AlCl 3 +KOH → B) H + +OH - →H 2 O 4. BaCl 2 +Na 2 SO 4 → D) Ba 2+ +SO 4 2- → BaSO 4 ↓ Ճիշտ պատասխան՝ B1 A2 B3 D4 |
|
|
6-ԻՆ: Գրի՛ր կրճատվածին համապատասխան ամբողջական իոնային հավասարումը. ՀԵՏՕ 3 2- +2 Հ + → CO 2 + Հ 2 Օ. Նշե՛ք մոլեկուլային և ընդհանուր իոնային հավասարումների գործակիցների գումարը: |
Դուք պետք է ընդունեք ցանկացած լուծվող կարբոնատ և ցանկացած լուծվող ուժեղ թթու: Մոլեկուլային: Na 2 CO 3 +2HCl → CO 2 +H 2 O +2NaCl; Ամբողջական իոնիկ. 2Na + +CO 3 2- +2H + +2Cl - → CO 2 +H 2 O +2Na + +2Cl -; |
III.Առաջադրանքներ մանրամասն պատասխաններով
|
Հարց |
(1887) բացատրել էլեկտրոլիտների ջրային լուծույթների հատկությունները։ Այնուհետև այն մշակվել է բազմաթիվ գիտնականների կողմից՝ ատոմի և քիմիական կապերի կառուցվածքի ուսմունքի հիման վրա։ Այս տեսության ժամանակակից բովանդակությունը կարելի է կրճատել հետևյալ երեք դրույթներով.
Սեղանի աղի բյուրեղի լուծարման սխեմա. Նատրիումի և քլորի իոնները լուծույթում:
1. Էլեկտրոլիտները ջրում լուծվելիս տարանջատվում են (բաժանվում) իոնների՝ դրական և բացասական լիցքավորված: («Իոն»-ը հունարեն նշանակում է «թափառող»: Լուծման դեպքում իոնները պատահականորեն շարժվում են տարբեր ուղղություններով:)
2. Էլեկտրական հոսանքի ազդեցությամբ իոնները ձեռք են բերում ուղղորդված շարժում՝ դրական լիցքավորվածները շարժվում են դեպի կաթոդ, բացասական լիցքավորվածները՝ դեպի անոդ։ Ուստի առաջինները կոչվում են կատիոններ, երկրորդները՝ անիոններ։ Իոնների ուղղորդված շարժումը տեղի է ունենում նրանց հակառակ լիցքավորված էլեկտրոդների ձգման արդյունքում։
3. Դիսոցացիան շրջելի գործընթաց է: Սա նշանակում է, որ տեղի է ունենում հավասարակշռության մի վիճակ, երբ այնքան մոլեկուլներ բաժանվում են իոնների (դիսոցացիա), այնքան շատ մոլեկուլներ նորից ձևավորվում են իոններից (ասոցիացիա): Ուստի էլեկտրոլիտիկ դիսոցման հավասարումների մեջ հավասար նշանի փոխարեն օգտագործվում է շրջելիության նշանը։
Օրինակ:
KA ↔ K + + A −,
որտեղ KA-ն էլեկտրոլիտի մոլեկուլ է, K+-ը կատիոն է, A − անիոն է:
Քիմիական կապի ուսմունքն օգնում է պատասխանել այն հարցին, թե ինչու են էլեկտրոլիտները տարանջատվում իոնների: Իոնային կապերով նյութերը ամենահեշտ տարանջատվում են, քանի որ դրանք արդեն բաղկացած են իոններից (տես Քիմիական կապ): Երբ դրանք լուծվում են, ջրի դիպոլները կողմնորոշվում են դրական և բացասական իոնների շուրջ։ Ջրի իոնների և դիպոլների միջև առաջանում են փոխադարձ գրավիչ ուժեր։ Արդյունքում իոնների միջև կապը թուլանում է, և իոնները բյուրեղից տեղափոխվում են լուծույթ։ Նմանապես տարանջատվում են էլեկտրոլիտները, որոնց մոլեկուլները ձևավորվում են ըստ կովալենտային բևեռային կապի տեսակի։ Բևեռային մոլեկուլների տարանջատումը կարող է լինել ամբողջական կամ մասնակի. ամեն ինչ կախված է կապերի բևեռականության աստիճանից: Երկու դեպքում էլ (իոնային և բևեռային կապերով միացությունների տարանջատման ժամանակ) առաջանում են հիդրատացված իոններ, այսինքն՝ իոններ քիմիապես կապված են ջրի մոլեկուլների հետ։
Էլեկտրոլիտային տարանջատման այս տեսակետի հիմնադիրը պատվավոր ակադեմիկոս Ի.Ա.Կաբլուկովն էր։ Ի տարբերություն Արենիուսի տեսության, որը հաշվի չի առել լուծվող նյութի փոխազդեցությունը լուծիչի հետ, Ի.Ա.Կաբլուկովը կիրառել է Դ.Ի.Մենդելեևի լուծույթների քիմիական տեսությունը՝ բացատրելու էլեկտրոլիտային դիսոցիացիան։ Նա ցույց տվեց, որ տարրալուծման ժամանակ տեղի է ունենում լուծված նյութի քիմիական փոխազդեցություն ջրի հետ, որը հանգեցնում է հիդրատների առաջացմանը, իսկ հետո դրանք տարանջատվում են իոնների։ Ի.Ա.Կաբլուկովը կարծում էր, որ ջրային լուծույթը պարունակում է միայն հիդրացված իոններ: Ներկայումս այս գաղափարը ընդհանուր առմամբ ընդունված է։ Այսպիսով, իոնային խոնավացումը տարանջատման հիմնական պատճառն է: Այլ՝ ոչ ջրային էլեկտրոլիտային լուծույթներում լուծվող նյութի մասնիկների (մոլեկուլների, իոնների) և լուծիչի մասնիկների միջև քիմիական կապը կոչվում է լուծույթ։
Հիդրատացված իոններն ունեն ջրի մոլեկուլների և՛ մշտական, և՛ փոփոխական քանակ: Հաստատուն կազմի հիդրատը ձևավորում է ջրածնի իոններ H +, որոնք պահում են ջրի մեկ մոլեկուլ. սա հիդրատացված պրոտոն H + է (H 2 O): Գիտական գրականության մեջ այն սովորաբար ներկայացված է H 3 O + (կամ OH 3 +) բանաձևով և կոչվում է հիդրոնիումի իոն։
Քանի որ էլեկտրոլիտային տարանջատումը շրջելի գործընթաց է, էլեկտրոլիտների լուծույթներում, նրանց իոնների հետ միասին, կան նաև մոլեկուլներ։ Հետեւաբար, էլեկտրոլիտային լուծույթները բնութագրվում են դիսոցման աստիճանով (նշվում է հունարեն a տառով): Դիսոցացիայի աստիճանը իոնների մեջ քայքայված մոլեկուլների քանակի հարաբերակցությունն է՝ n, լուծված մոլեկուլների ընդհանուր թվին N.
Էլեկտրոլիտի տարանջատման աստիճանը որոշվում է փորձարարական եղանակով և արտահայտվում է միավորի ֆրակցիաներով կամ որպես տոկոս։ Եթե α = 0, ապա դիսոցացիա չկա, իսկ եթե α = 1, կամ 100%, ապա էլեկտրոլիտն ամբողջությամբ տրոհվում է իոնների։ Տարբեր էլեկտրոլիտներ ունեն տարանջատման տարբեր աստիճաններ: Լուծույթի նոսրացման դեպքում այն մեծանում է, իսկ համանուն իոնների ավելացմամբ (նույնը, ինչ էլեկտրոլիտի իոնները) նվազում է։
Այնուամենայնիվ, էլեկտրոլիտի իոնների մեջ տարանջատվելու ունակությունը բնութագրելու համար տարանջատման աստիճանն այնքան էլ հարմար արժեք չէ, քանի որ այն... կախված է էլեկտրոլիտի կոնցենտրացիայից: Ավելի ընդհանուր բնութագիրը տարանջատման հաստատուն K-ն է: Այն հեշտությամբ կարելի է ստանալ՝ կիրառելով զանգվածի գործողության օրենքը էլեկտրոլիտների դիսոցման հավասարակշռության վրա (1).
K = () /,
որտեղ KA-ն էլեկտրոլիտի հավասարակշռության կոնցենտրացիան է և նրա իոնների հավասարակշռության կոնցենտրացիան (տես Քիմիական հավասարակշռություն): Կ–ն կախված չէ կենտրոնացումից։ Դա կախված է էլեկտրոլիտի բնույթից, լուծիչից և ջերմաստիճանից: Թույլ էլեկտրոլիտների դեպքում որքան բարձր է K (դիսոցման հաստատուն), որքան ուժեղ է էլեկտրոլիտը, այնքան ավելի շատ իոններ են լուծույթում։
Ուժեղ էլեկտրոլիտները չունեն դիսոցման հաստատուններ: Ֆորմալ առումով դրանք կարող են հաշվարկվել, բայց դրանք հաստատուն չեն լինի, քանի որ կոնցենտրացիան փոխվում է:
Պոլիբազային թթուները և պոլիթթու հիմքերը տարանջատվում են աստիճանաբար: Յուրաքանչյուր տարանջատման քայլ ունի իր տարանջատման հաստատունը: Օրինակ, ֆոսֆորական թթվի տարանջատման համար.
Առաջին փուլից երրորդ աստիճանի կայունության նվազումը պայմանավորված է նրանով, որ պրոտոնի հեռացումը գնալով ավելի դժվար է դառնում, քանի որ առաջացած մասնիկի բացասական լիցքը մեծանում է։
Դիսոցացիայի ընդհանուր հաստատունը հավասար է դիսոցման առանձին փուլերին համապատասխան հաստատունների արտադրյալին։ Օրինակ, գործընթացի համար ֆոսֆորաթթվի դեպքում.
Թույլ էլեկտրոլիտների տարանջատման աստիճանը գնահատելու համար բավական է հաշվի առնել միայն տարանջատման առաջին փուլը. – այն, առաջին հերթին, որոշում է լուծույթում իոնների կոնցենտրացիան։
Թթվային և հիմնական աղերը նույնպես տարանջատվում են աստիճաններով, օրինակ.
Հեշտ է նկատել, որ հիդրոանիոնի կամ հիդրոքսոկացիայի տարանջատումը նույնական է համապատասխան թթվի կամ հիմքի տարանջատման երկրորդ կամ երրորդ փուլին և հետևաբար ենթարկվում է նույն օրենքներին, որոնք ձևակերպվել են թթուների և հիմքերի աստիճանական տարանջատման համար: Մասնավորապես, եթե հիմնական աղը համապատասխանում է թույլ հիմքի, իսկ թթվային աղին – թույլ թթու, ապա հիդրոանիոնի կամ հիդրոքսոկացիայի տարանջատումը (այսինքն՝ աղի տարանջատման երկրորդ կամ երրորդ փուլը) տեղի է ունենում աննշան չափով։
Յուրաքանչյուր թթվածին պարունակող թթու և յուրաքանչյուր հիմք (նշանակում է թթուներ և հիմքեր ավանդական իմաստով) պարունակում են հիդրոքսո խմբեր։ Թթվի և հիմքի միջև տարբերությունն այն է, որ առաջին դեպքում դիսոցումը տեղի է ունենում EO-H կապում, իսկ երկրորդում. – E-ON կապի միջոցով:
Ամֆոտերային հիդրօքսիդները տարանջատվում են և՛ որպես հիմքեր, և՛ որպես թթուներ (երկուսն էլ շատ թույլ են)։ Այսպիսով, ցինկի հիդրօքսիդի իոնացումը կարող է ներկայացվել հետևյալ սխեմայով (առանց հաշվի առնելու ստացված իոնների խոնավացումը).
Թթվի ավելացումը այդ հավասարակշռությունները տեղափոխում է ձախ, իսկ ալկալիների ավելացումը – դեպի աջ. Հետևաբար, թթվային միջավայրում գերակշռում է դիսոցումը ըստ հիմքի տեսակի, իսկ ալկալային միջավայրում. – ըստ թթվի տեսակի. Երկու դեպքում էլ վատ լուծվող ամֆոտերային էլեկտրոլիտի ջրի մոլեկուլների մեջ տարանջատման ժամանակ առաջացած իոնների միացումը առաջացնում է այդպիսի իոնների նոր մասերի անցում լուծույթի մեջ, դրանց միացումը, նոր իոնների անցումը լուծույթի մեջ և այլն։ Նման էլեկտրոլիտի տարրալուծումը տեղի է ունենում ինչպես թթվային, այնպես էլ ալկալային լուծույթում:
Թթուների տարանջատման ժամանակ կատիոնների դերը խաղում է ջրածնի իոններ(H +), թթուների տարանջատման ժամանակ այլ կատիոններ չեն առաջանում.
HF ↔ H + + F - HNO 3 ↔ H + + NO 3 -
Հենց ջրածնի իոններն են թթուներին տալիս իրենց բնորոշ հատկությունները՝ թթու համ, ցուցիչի կարմիր գունավորում և այլն։
Բացասական իոնները (անիոնները) բաժանվում են թթվի մոլեկուլից թթվային մնացորդ.
Թթուների տարանջատման բնութագրիչներից մեկը դրանց հիմնականությունն է` թթվի մոլեկուլում պարունակվող ջրածնի իոնների քանակը, որոնք կարող են ձևավորվել տարանջատման ժամանակ.
- միաբազային թթուներ՝ HCl, HF, HNO 3;
- երկհիմն թթուներ՝ H 2 SO 4, H 2 CO 3;
- եռահիմն թթուներ՝ H 3 PO 4:
Պոլիբազային թթուներում ջրածնի կատիոնների վերացման գործընթացը տեղի է ունենում փուլերով՝ սկզբում վերացվում է ջրածնի մի իոն, ապա մյուսը (երրորդը)։
Երկհիմնաթթվի փուլային տարանջատում.
H 2 SO 4 ↔ H + + HSO 4 - HSO 4 - ↔ H + + HSO 4 2-
Եռաբազային թթվի փուլային տարանջատում.
H 3 PO 4 ↔ H + + H 2 PO 4 - H 2 PO 4 - ↔ H + + HPO 4 2- HPO 4 2- ↔ H + + PO 4 3-
Պոլիբազային թթուները տարանջատելիս դիսոցման ամենաբարձր աստիճանը տեղի է ունենում առաջին քայլում։ Օրինակ՝ ֆոսֆորաթթվի տարանջատման ժամանակ առաջին փուլի դիսոցման աստիճանը կազմում է 27%; երկրորդը `0,15%; երրորդ՝ 0,005%։
Հիմքի տարանջատում
Հիմքերի տարանջատման ժամանակ անիոնների դերը խաղում է հիդրօքսիդի իոններ(OH -), հիմքերի տարանջատման ժամանակ այլ անիոններ չեն ձևավորվում.
NaOH ↔ Na + + OH -
Հիմքի թթվայնությունը որոշվում է հիմքի մեկ մոլեկուլի տարանջատման ժամանակ առաջացած հիդրօքսիդի իոնների քանակով.
- մոնաթթու հիմքեր - KOH, NaOH;
- դիաթթու հիմքեր - Ca (OH) 2;
- եռաթթվային հիմքեր - Al(OH) 3.
Բազմաթթվային հիմքերը, անալոգիայով թթուների հետ, նույնպես տարանջատվում են աստիճանաբար. յուրաքանչյուր փուլում բաժանվում է մեկ հիդրօքսիդի իոն.
Որոշ նյութեր, կախված պայմաններից, կարող են հանդես գալ և՛ որպես թթուներ (տարանջատվել ջրածնի կատիոնների հեռացման հետ), և՛ որպես հիմքեր (տարանջատվել հիդրօքսիդի իոնների հեռացումից)։ Նման նյութերը կոչվում են ամֆոտերիկ(Տե՛ս Թթու-բազային ռեակցիաներ):
Zn(OH) 2-ի դիսոցումը որպես հիմք.
Zn(OH) 2 ↔ ZnOH + + OH - ZnOH + ↔ Zn 2+ + OH -
Zn(OH) 2-ի տարանջատումը որպես թթու.
Zn(OH) 2 + 2H 2 O ↔ 2H + + 2-
Աղերի տարանջատում
Աղերը ջրում տարանջատվում են թթվային մնացորդների անիոնների և մետաղների (կամ այլ միացությունների) կատիոնների մեջ։
Աղի տարանջատման դասակարգում.
- Նորմալ (միջին) աղերստացվում են թթվային բոլոր ջրածնի ատոմների ամբողջական միաժամանակյա փոխարինմամբ մետաղի ատոմներով. սրանք ուժեղ էլեկտրոլիտներ են, որոնք ամբողջությամբ տարանջատվում են ջրի մեջ մետաղական կատոինների և մեկ թթվային մնացորդի ձևավորմամբ՝ NaNO 3, Fe 2 (SO 4) 3, K 3 PO 4.
- Թթվային աղերպարունակում են իրենց բաղադրության մեջ, բացի մետաղի ատոմներից և թթվային մնացորդից, ևս մեկ (մի քանի) ջրածնի ատոմներ. դրանք աստիճանաբար տարանջատվում են մետաղի կատիոնների, թթվային մնացորդի անիոնների և ջրածնի կատիոնի ձևավորմամբ. NaHCO 3, KH 2 PO 4: , NaH 2 PO 4.
- Հիմնական աղերպարունակում են իրենց բաղադրության մեջ, բացի մետաղի ատոմներից և թթվային մնացորդից, ևս մեկ (մի քանի) հիդրօքսիլ խմբեր - դրանք տարանջատվում են մետաղական կատիոնների, թթվային մնացորդի անիոնների և հիդրօքսիդի իոնի ձևավորման հետ. (CuOH) 2 CO 3, Mg( OH) Cl.
- Կրկնակի աղերստացվում են թթվային ջրածնի ատոմները տարբեր մետաղների ատոմներով միաժամանակ փոխարինելով՝ KAl(SO 4) 2։
- Խառը աղերտարանջատվում են մի քանի թթվային մնացորդների մետաղական կատիոնների և անիոնների՝ CaClBr:
