Wodne roztwory niektórych substancji są przewodnikami prądu elektrycznego. Substancje te zaliczane są do elektrolitów. Elektrolity to kwasy, zasady i sole, stopy niektórych substancji.
DEFINICJA
Nazywa się proces rozkładu elektrolitu na jony w roztworach wodnych i topienia pod wpływem prądu elektrycznego dysocjacja elektrolityczna.
Roztwory niektórych substancji w wodzie nie przewodzą prądu. Substancje takie nazywane są nieelektrolitami. Należą do nich wiele związków organicznych, takich jak cukry i alkohole.
Teoria dysocjacji elektrolitycznej
Teorię dysocjacji elektrolitycznej sformułował szwedzki naukowiec S. Arrhenius (1887). Główne postanowienia teorii S. Arrheniusa:
— elektrolity po rozpuszczeniu w wodzie rozpadają się (dysocjują) na jony naładowane dodatnio i ujemnie;
— pod wpływem prądu elektrycznego jony naładowane dodatnio przemieszczają się do katody (kationy), a jony naładowane ujemnie do anody (aniony);
— dysocjacja jest procesem odwracalnym
KA ↔ K. + + ZA –
Mechanizm dysocjacji elektrolitycznej polega na oddziaływaniu jonowo-dipolowym pomiędzy jonami i dipolami wody (ryc. 1).
Ryż. 1. Dysocjacja elektrolityczna roztworu chlorku sodu
Substancje posiadające wiązania jonowe dysocjują najłatwiej. Dysocjacja zachodzi podobnie w cząsteczkach utworzonych ze względu na rodzaj polarnego wiązania kowalencyjnego (charakter oddziaływania jest dipol-dipol).
Dysocjacja kwasów, zasad, soli
Kiedy kwasy dysocjują, zawsze tworzą się jony wodorowe (H +), a dokładniej hydroniowe (H 3 O +), które odpowiadają za właściwości kwasów (kwaśny smak, działanie wskaźników, interakcję z zasadami itp.).
HNO 3 ↔ H + + NO 3 −
Kiedy zasady dysocjują, zawsze tworzą się jony wodorotlenku wodoru (OH-), które odpowiadają za właściwości zasad (zmiany koloru wskaźników, interakcję z kwasami itp.).
NaOH ↔ Na + + OH −
Sole to elektrolity, po dysocjacji których powstają kationy metali (lub kation amonowy NH 4 +) i aniony reszt kwasowych.
CaCl 2 ↔ Ca 2+ + 2Cl −
Kwasy i zasady wielozasadowe dysocjują stopniowo.
H 2 SO 4 ↔ H + + HSO 4 − (I etap)
HSO 4 − ↔ H + + SO 4 2- (II etap)
Ca(OH) 2 ↔ + + OH − (I etap)
+ ↔ Ca2+ + OH −
Stopień dysocjacji
Elektrolity dzielą się na słabe i mocne roztwory. Aby scharakteryzować tę miarę, istnieje pojęcie i wartość stopnia dysocjacji (). Stopień dysocjacji to stosunek liczby cząsteczek zdysocjowanych na jony do całkowitej liczby cząsteczek. często wyrażane w %.
Do elektrolitów słabych zalicza się substancje, których stopień dysocjacji w roztworze dziesiętnym (0,1 mol/l) jest mniejszy niż 3%. Do elektrolitów mocnych zalicza się substancje, których stopień dysocjacji w roztworze dziesiętnym (0,1 mol/l) jest większy niż 3%. Roztwory mocnych elektrolitów nie zawierają niezdysocjowanych cząsteczek, a proces asocjacji (łączenia) prowadzi do powstania uwodnionych jonów i par jonowych.
Na stopień dysocjacji wpływ ma zwłaszcza rodzaj rozpuszczalnika, charakter rozpuszczanej substancji, temperatura (dla elektrolitów mocnych stopień dysocjacji maleje wraz ze wzrostem temperatury, a dla elektrolitów słabych osiąga maksimum w zakresie temperatur 60 o C), zatężanie roztworów i wprowadzanie do roztworu jonów o tej samej nazwie.
Elektrolity amfoteryczne
Istnieją elektrolity, które po dysocjacji tworzą jony H + i OH -. Takie elektrolity nazywane są amfoterycznymi, na przykład: Be(OH) 2, Zn(OH) 2, Sn(OH) 2, Al(OH) 3, Cr(OH) 3 itp.
H + +RO − ↔ ROH ↔ R + +OH −
Równania reakcji jonowych
Reakcje w wodnych roztworach elektrolitów to reakcje pomiędzy jonami - reakcje jonowe, które zapisuje się za pomocą równań jonowych w postaci molekularnej, pełnej jonowej i w skrócie jonowej. Na przykład:
BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl (postać cząsteczkowa)
Ba 2+ + 2 kl − + 2 Nie+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2 Nie + + 2 kl− (pełna forma jonowa)
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ (krótka forma jonowa)
wartość PH
Woda jest słabym elektrolitem, dlatego proces dysocjacji zachodzi w znikomym stopniu.
H. 2O ↔ H. + + OH –
Prawo działania mas można zastosować do dowolnej równowagi, a wyrażenie na stałą równowagi można zapisać:
K = /
Stężenie równowagowe wody jest zatem wartością stałą.
K = = KW
Wygodnie jest wyrazić kwasowość (zasadowość) roztworu wodnego za pomocą logarytmu dziesiętnego stężenia molowego jonów wodorowych, przyjętego z przeciwnym znakiem. Wartość ta nazywana jest wartością pH.
Ujednolicony egzamin państwowy. Dysocjacja elektrolityczna soli, kwasów, zasad. Reakcje wymiany jonowej. Hydroliza soli
Roztwory i ich stężenie, układy rozproszone, dysocjacja elektrolityczna, hydroliza
Podczas lekcji będziesz mógł sprawdzić swoją wiedzę na temat „Ujednolicony egzamin państwowy. Dysocjacja elektrolityczna soli, kwasów, zasad. Reakcje wymiany jonowej. Hydroliza soli.” Rozważysz rozwiązanie problemów z jednolitego egzaminu państwowego grup A, B i C na różne tematy: „Roztwory i ich stężenia”, „Dysocjacja elektrolityczna”, „Reakcje wymiany jonowej i hydroliza”. Aby rozwiązać te problemy, oprócz wiedzy na poruszane tematy, trzeba także umieć posługiwać się tablicą rozpuszczalności substancji, znać metodę bilansu elektronowego oraz rozumieć odwracalność i nieodwracalność reakcji.
Temat: Roztwory i ich stężenie, układy rozproszone, dysocjacja elektrolityczna
Lekcja: Ujednolicony egzamin państwowy. Dysocjacja elektrolityczna soli, kwasów, zasad. Reakcje wymiany jonowej. Hydroliza soli
I. Wybierz jedną poprawną opcję spośród 4 oferowanych.
|
Pytanie |
Komentarz |
|
A1. Mocne elektrolity to: |
Z definicji mocne elektrolity to substancje, które w roztworze wodnym całkowicie rozpadają się na jony. CO 2 i O 2 nie mogą być mocnymi elektrolitami. H2S jest słabym elektrolitem. Prawidłowa odpowiedź to 4. |
|
A2. Substancje, które dysocjują tylko na jony metali i jony wodorotlenkowe to: 1. kwasy 2. zasady 4. wodorotlenki amfoteryczne |
Z definicji związek, który po dysocjacji w roztworze wodnym wytwarza jedynie aniony wodorotlenkowe, nazywany jest zasadą. Tylko wodorotlenek alkaliczny i amfoteryczny pasuje do tej definicji. Ale pytanie mówi, że związek powinien dysocjować tylko na kationy metali i aniony wodorotlenkowe. Wodorotlenek amfoteryczny dysocjuje stopniowo i dlatego jony hydroksymetali znajdują się w roztworze. Prawidłowa odpowiedź 2. |
|
A3. Reakcja wymiany zachodzi do końca wraz z utworzeniem substancji nierozpuszczalnej w wodzie pomiędzy: 1. NaOH i MgCl2 2. NaCl i CuSO4 3. CaCO 3 i HCl (roztwór) |
Aby odpowiedzieć, należy zapisać te równania i zajrzeć do tabeli rozpuszczalności, aby sprawdzić, czy wśród produktów nie znajdują się substancje nierozpuszczalne. Jest to pierwsza reakcja wodorotlenku magnezu Mg(OH) 2 Prawidłowa odpowiedź 1. |
|
A4. Suma wszystkich współczynników w pełnej i zredukowanej formie jonowej w reakcji pomiędzyFe(NIE 3 ) 2 +2 NaOHjest równe: |
Fe(NO 3) 2 +2NaOH Fe(OH) 2 ↓ +2Na NO 3 molekularny Fe 2+ +2NO 3 - +2Na+2OH - Fe(OH) 2 ↓ +2Na + +2NO 3 - pełne równanie jonowe, suma współczynników wynosi 12 Fe 2+ + 2OH - Fe(OH) 2 ↓ w skrócie jonowy, suma współczynników wynosi 4 Prawidłowa odpowiedź to 4. |
|
A5. Skrócone równanie jonowe reakcji H + +OH - →H 2 O odpowiada oddziaływaniu: 2. NaOH (PP) +HNO 3 3. Cu(OH) 2 + HCl 4. CuO + H 2 SO 4 |
To skrócone równanie odzwierciedla interakcję pomiędzy mocną zasadą i mocnym kwasem. Zasada występuje w wersji 2 i 3, lecz Cu(OH) 2 jest zasadą nierozpuszczalną Prawidłowa odpowiedź 2. |
|
A6. Reakcja wymiany jonowej przebiega do końca po odsączeniu roztworów: 1. azotan sodu i siarczan potasu 2. siarczan potasu i kwas solny 3. chlorek wapnia i azotan srebra 4. siarczan sodu i chlorek potasu |
Napiszmy jak powinny zachodzić reakcje wymiany jonowej pomiędzy każdą parą substancji. 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 Z tabeli rozpuszczalności widzimy, że AgCl↓ Prawidłowa odpowiedź 3. |
|
A7. W roztworze wodnym dysocjuje stopniowo: |
Kwasy wielozasadowe ulegają stopniowej dysocjacji w roztworze wodnym. Spośród tych substancji tylko H2S jest kwasem. Prawidłowa odpowiedź 3. |
|
A8. Równanie reakcji CuCl 2 +2 KO→ Cu(OH) 2 ↓+2 KClodpowiada skróconemu równaniu jonowemu: 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 ↓ |
Zapiszmy pełne równanie jonowe: Cu 2+ +2Cl - +2K + +2OH - → Cu(OH) 2 ↓+2K + +2Cl - Eliminując niezwiązane jony, otrzymujemy skrócone równanie jonowe Сu 2+ +2OH - →Cu(OH) 2 ↓ Prawidłowa odpowiedź to 4. |
|
A9. Reakcja jest prawie zakończona: 1. Na 2 SO 4 + KCl → 2. H 2 SO 4 + BaCl 2 → 3. KNO 3 + NaOH → 4. Na 2 SO 4 + CuCl 2 → |
Zapiszmy hipotetyczne reakcje wymiany jonowej: 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 Na2SO4 + CuCl2 → CuSO4 + 2NaCl Zgodnie z tabelą rozpuszczalności widzimy BaSO 4 ↓ Prawidłowa odpowiedź 2. |
|
A10. Rozwiązanie ma neutralne środowisko: 2. (NH 4) 2 SO 4 |
Tylko wodne roztwory soli utworzone przez mocną zasadę i mocny kwas mają środowisko obojętne. NaNO3 to sól utworzona przez mocną zasadę NaOH i mocny kwas HNO3. Prawidłowa odpowiedź 1. |
|
A11. Kwasowość gleby można zwiększyć wprowadzając roztwór: |
Konieczne jest określenie, która sól spowoduje reakcję kwaśną w środowisku. Musi to być sól utworzona przez mocny kwas i słabą zasadę. To jest NH4NO3. Prawidłowa odpowiedź 1. |
|
A12. Hydroliza zachodzi po rozpuszczeniu w wodzie: |
Hydrolizie nie ulegają tylko sole utworzone przez mocną zasadę i mocny kwas. Wszystkie powyższe sole zawierają aniony mocnych kwasów. Tylko AlCl3 zawiera kation słabej zasady. Prawidłowa odpowiedź to 4. |
|
A 13. Nie ulega hydrolizie: 1. kwas octowy 2. kwas etylooctowy 3. skrobia |
Hydroliza ma ogromne znaczenie w chemii organicznej. Hydrolizie ulegają estry, skrobia i białko. Prawidłowa odpowiedź 1. |
|
A14. Jaka liczba oznacza fragment równania molekularnego reakcji chemicznej odpowiadający wielokrotnemu równaniu jonowemu C ty 2+ +2 OH - → Cu(OH) 2 ↓? 1. Cu(OH) 2 + HCl → 2. CuCO 3 + H 2 SO 4 → 3. CuO + HNO 3 → 4. CuSO4 +KOH → |
Zgodnie ze skróconym równaniem wynika, że należy wziąć dowolny rozpuszczalny związek zawierający jon miedzi i jon wodorotlenkowy. Ze wszystkich wymienionych związków miedzi rozpuszczalny jest tylko CuSO 4 i tylko w reakcji wodnej występuje OH - . Prawidłowa odpowiedź to 4. |
|
A15.Kiedy jakie substancje wchodzą w interakcję, zostanie uwolniony tlenek siarki?: 1. Na2SO3 i HCl 2. AgNO 3 i K 2 SO 4 3. BaCO 3 i HNO 3 4. Na2S i HCl |
Pierwsza reakcja wytwarza niestabilny kwas H 2 SO 3, który rozkłada się na wodę i tlenek siarki (IV) Poprawna odpowiedź1.
|
II. Krótka odpowiedź i pasujące zadania.
|
W 1. Całkowita suma wszystkich współczynników w pełnym i zredukowanym równaniu jonowym reakcji azotanu srebra z wodorotlenkiem sodu wynosi... |
Zapiszmy równanie reakcji: 2AgNO 3 +2NaOH →Ag 2 O↓+ 2NaNO 3 +H 2 O Pełne równanie jonowe: 2Ag + +2NO 3 - +2Na + +2OH - →Ag 2 O↓+ 2Na + +2NO 3 - +H 2 O Skrócone równanie jonowe: 2Ag + +2OH - →Ag 2 O↓+H 2 O Prawidłowa odpowiedź: 20 |
|
O 2. Napisz pełne równanie jonowe oddziaływania 1 mola wodorotlenku potasu z 1 molem wodorotlenku glinu. Podaj liczbę jonów w równaniu. |
KOH + Al(OH) 3 ↓ → K Pełne równanie jonowe: K + +OH - + Al(OH) 3 ↓ → K + + - Prawidłowa odpowiedź: 4 jony. |
|
O 3. Połącz nazwę soli z jej związkiem z hydrolizą: A) octan amonu 1. nie hydrolizuje B) siarczek baru 2. kationem B) siarczek amonu 3. przez anion D) węglan sodu 4. przez kation i anion |
Aby odpowiedzieć na pytanie, należy przeanalizować, z jaką mocą zasady i kwasu powstają te sole. Prawidłowa odpowiedź A4 B3 C4 D3 |
|
O 4. Roztwór jednego mola siarczanu sodu zawiera 6,02jony sodu. Oblicz stopień dysocjacji soli. |
Zapiszmy równanie dysocjacji elektrolitycznej siarczanu sodu: Na 2 SO 4 ↔ 2Na + + SO 4 2- 0,5 mola siarczanu sodu rozpadło się na jony. |
|
O 5. Dopasuj odczynniki do skróconych równań jonowych: 1. Ca(OH) 2 +HCl → A)NH 4 + +OH - →NH 3 +H 2 O 2. NH 4Cl + 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 ↓ Prawidłowa odpowiedź: B1 A2 B3 D4 |
|
|
NA 6. Zapisz pełne równanie jonowe odpowiadające równaniu skróconemu: ZO 3 2- +2 H + → WSPÓŁ 2 + H 2 O. Podaj sumę współczynników w równaniach molekularnych i całkowitych równań jonowych. |
Musisz wziąć dowolny rozpuszczalny węglan i dowolny rozpuszczalny mocny kwas. Molekularny: Na2CO3+2HCl → CO2+H2O +2NaCl; Pełne jonowe: 2Na + +CO 3 2- +2H + +2Cl - → CO 2 +H 2O +2Na + +2Cl -; |
III.Zadania ze szczegółowymi odpowiedziami
|
Pytanie |
(1887) w celu wyjaśnienia właściwości wodnych roztworów elektrolitów. Następnie został opracowany przez wielu naukowców w oparciu o doktrynę budowy atomu i wiązań chemicznych. Nowoczesną treść tej teorii można sprowadzić do trzech następujących postanowień:
Schemat rozpuszczania kryształu soli kuchennej. Jony sodu i chloru w roztworze.
1. Elektrolity po rozpuszczeniu w wodzie dysocjują (rozpadają się) na jony - naładowane dodatnio i ujemnie. („Ion” po grecku oznacza „wędrowanie”. W roztworze jony poruszają się losowo w różnych kierunkach.)
2. Pod wpływem prądu elektrycznego jony uzyskują ruch kierunkowy: jony naładowane dodatnio przesuwają się w stronę katody, jony naładowane ujemnie w stronę anody. Dlatego te pierwsze nazywane są kationami, te drugie – anionami. Kierunkowy ruch jonów następuje w wyniku przyciągania ich przeciwnie naładowanych elektrod.
3. Dysocjacja jest procesem odwracalnym. Oznacza to, że zachodzi stan równowagi, w którym tyle cząsteczek rozpada się na jony (dysocjacja), tyle z nich ponownie powstaje z jonów (asocjacja). Dlatego w równaniach dysocjacji elektrolitycznej zamiast znaku równości stosuje się znak odwracalności.
Na przykład:
KA ↔ K. + + ZA – ,
gdzie KA jest cząsteczką elektrolitu, K + jest kationem, A - jest anionem.
Doktryna wiązania chemicznego pomaga odpowiedzieć na pytanie, dlaczego elektrolity dysocjują na jony. Substancje z wiązaniami jonowymi dysocjują najłatwiej, ponieważ składają się już z jonów (patrz Wiązanie chemiczne). Po rozpuszczeniu dipole wody są zorientowane wokół jonów dodatnich i ujemnych. Pomiędzy jonami i dipolami wody powstają wzajemne siły przyciągania. W rezultacie wiązanie między jonami słabnie, a jony przemieszczają się z kryształu do roztworu. Elektrolity, których cząsteczki są uformowane zgodnie z rodzajem kowalencyjnego wiązania polarnego, dysocjują w podobny sposób. Dysocjacja cząsteczek polarnych może być całkowita lub częściowa - wszystko zależy od stopnia polarności wiązań. W obu przypadkach (podczas dysocjacji związków posiadających wiązania jonowe i polarne) powstają jony uwodnione, czyli jony związane chemicznie z cząsteczkami wody.
Założycielem tego poglądu na dysocjację elektrolityczną był honorowy akademik I. A. Kablukov. W przeciwieństwie do teorii Arrheniusa, która nie uwzględniała interakcji substancji rozpuszczonej z rozpuszczalnikiem, I. A. Kablukov zastosował chemiczną teorię roztworów D. I. Mendelejewa do wyjaśnienia dysocjacji elektrolitycznej. Pokazał, że podczas rozpuszczania następuje chemiczne oddziaływanie substancji rozpuszczonej z wodą, które prowadzi do powstania hydratów, które następnie dysocjują na jony. I. A. Kablukov uważał, że roztwór wodny zawiera tylko uwodnione jony. Obecnie koncepcja ta jest powszechnie akceptowana. Zatem uwodnienie jonów jest główną przyczyną dysocjacji. W innych, niewodnych roztworach elektrolitów, wiązanie chemiczne pomiędzy cząsteczkami (cząsteczkami, jonami) substancji rozpuszczonej i cząsteczkami rozpuszczalnika nazywa się solwatacją.
Jony uwodnione mają zarówno stałą, jak i zmienną liczbę cząsteczek wody. Hydrat o stałym składzie tworzy jony wodoru H +, w których mieści się jedna cząsteczka wody - jest to uwodniony proton H + (H 2 O). W literaturze naukowej jest on zwykle przedstawiany wzorem H 3 O + (lub OH 3 +) i nazywany jonem hydroniowym.
Ponieważ dysocjacja elektrolityczna jest procesem odwracalnym, w roztworach elektrolitów wraz z ich jonami znajdują się również cząsteczki. Dlatego roztwory elektrolitów charakteryzują się stopniem dysocjacji (oznaczonym grecką literą a). Stopień dysocjacji to stosunek liczby cząsteczek rozpadniętych na jony, n, do całkowitej liczby rozpuszczonych cząsteczek N:
Stopień dysocjacji elektrolitu określa się doświadczalnie i wyraża w ułamkach jednostki lub w procentach. Jeśli α = 0, to nie ma dysocjacji, a jeśli α = 1, czyli 100%, to elektrolit całkowicie rozpada się na jony. Różne elektrolity mają różny stopień dysocjacji. Wraz z rozcieńczeniem roztworu wzrasta, a po dodaniu jonów o tej samej nazwie (takich samych jak jony elektrolitu) maleje.
Jednakże, aby scharakteryzować zdolność elektrolitu do dysocjacji na jony, stopień dysocjacji nie jest wartością zbyt dogodną, ponieważ... zależy od stężenia elektrolitu. Bardziej ogólną charakterystyką jest stała dysocjacji K. Można ją łatwo wyznaczyć, stosując prawo działania masy do równowagi dysocjacji elektrolitu (1):
K = () / ,
gdzie KA jest równowagowym stężeniem elektrolitu i jest równowagowym stężeniem jego jonów (patrz Równowaga chemiczna). K nie zależy od stężenia. Zależy to od rodzaju elektrolitu, rozpuszczalnika i temperatury. W przypadku słabych elektrolitów, im wyższa K (stała dysocjacji), im silniejszy elektrolit, tym więcej jonów w roztworze.
Mocne elektrolity nie mają stałych dysocjacji. Formalnie można je obliczyć, jednak nie będą one stałe w miarę zmiany stężenia.
Kwasy wielozasadowe i zasady polikwasowe dysocjują stopniowo. Każdy etap dysocjacji ma swoją własną stałą dysocjacji. Na przykład dla dysocjacji kwasu fosforowego:
Spadek stałej z pierwszego etapu do trzeciego wynika z faktu, że usunięcie protonu staje się coraz trudniejsze w miarę wzrostu ładunku ujemnego powstałej cząstki.
Całkowita stała dysocjacji jest równa iloczynowi stałych odpowiadających poszczególnym etapom dysocjacji. Przykładowo w przypadku kwasu fosforowego do procesu:
Aby ocenić stopień dysocjacji słabych elektrolitów, wystarczy wziąć pod uwagę tylko pierwszy etap dysocjacji – przede wszystkim określa stężenie jonów w roztworze.
Sole kwasowe i zasadowe również dysocjują etapowo, na przykład:
Łatwo zauważyć, że dysocjacja hydroanionu lub hydroksokacji jest identyczna z drugim lub trzecim etapem dysocjacji odpowiedniego kwasu lub zasady i dlatego podlega tym samym prawom, które zostały sformułowane dla stopniowej dysocjacji kwasów i zasad. W szczególności, jeśli sól zasadowa odpowiada słabej zasadzie, a sól kwasowa – słaby kwas, wówczas dysocjacja hydroanionu lub hydroksokacja (czyli drugi lub trzeci etap dysocjacji soli) zachodzi w niewielkim stopniu.
Każdy kwas zawierający tlen i każda zasada (czyli kwasy i zasady w tradycyjnym znaczeniu) zawierają grupy hydroksylowe. Różnica między kwasem a zasadą polega na tym, że w pierwszym przypadku dysocjacja następuje na wiązaniu EO-H, a w drugim – poprzez połączenie E-ON.
Wodorotlenki amfoteryczne dysocjują zarówno jako zasady, jak i kwasy (oba są bardzo słabe). Zatem jonizację wodorotlenku cynku można przedstawić za pomocą następującego schematu (bez uwzględnienia uwodnienia powstałych jonów):
Dodatek kwasu przesuwa tę równowagę w lewo, a dodatek zasady – w prawo. Dlatego w środowisku kwaśnym dominuje dysocjacja w zależności od rodzaju zasady, a w środowisku zasadowym – według rodzaju kwasu. W obu przypadkach wiązanie jonów powstałych podczas dysocjacji słabo rozpuszczalnego elektrolitu amfoterycznego do cząsteczek wody powoduje przejście nowych porcji takich jonów do roztworu, ich związanie, przejście nowych jonów do roztworu itp. W konsekwencji rozpuszczenie takiego elektrolitu następuje zarówno w roztworze kwasu, jak iw roztworze zasady.
Podczas dysocjacji kwasów rolę kationów pełnią jony wodoru(H +), podczas dysocjacji kwasów nie powstają żadne inne kationy:
HF ↔ H + + F - HNO 3 ↔ H + + NO 3 -
To jony wodoru nadają kwasom charakterystyczne właściwości: kwaśny smak, zabarwienie wskaźnika na czerwono itp.
Jony ujemne (aniony) oddzielają się od cząsteczki kwasu pozostałość kwasu.
Jedną z cech dysocjacji kwasów jest ich zasadowość - liczba jonów wodorowych zawartych w cząsteczce kwasu, która może powstać podczas dysocjacji:
- kwasy jednozasadowe: HCl, HF, HNO 3;
- kwasy dwuzasadowe: H 2 SO 4, H 2 CO 3;
- kwasy trójzasadowe: H 3 PO 4.
Proces eliminacji kationów wodorowych w kwasach wielozasadowych przebiega etapowo: najpierw usuwany jest jeden jon wodorowy, następnie drugi (trzeci).
Stopniowa dysocjacja kwasu dwuzasadowego:
H 2 SO 4 ↔ H + + HSO 4 - HSO 4 - ↔ H + + HSO 4 2-
Stopniowa dysocjacja kwasu trójzasadowego:
H 3 PO 4 ↔ H + + H 2 PO 4 - H 2 PO 4 - ↔ H + + HPO 4 2- HPO 4 2- ↔ H + + PO 4 3-
Podczas dysocjacji kwasów wielozasadowych najwyższy stopień dysocjacji występuje w pierwszym etapie. Na przykład podczas dysocjacji kwasu fosforowego stopień dysocjacji pierwszego etapu wynosi 27%; drugi - 0,15%; trzeci - 0,005%.
Dysocjacja zasad
Podczas dysocjacji zasad rolę anionów pełnią jony wodorotlenkowe(OH -), podczas dysocjacji zasad nie powstają żadne inne aniony:
NaOH ↔ Na + + OH -
Kwasowość zasady zależy od liczby jonów wodorotlenkowych powstałych podczas dysocjacji jednej cząsteczki zasady:
- zasady monokwasowe – KOH, NaOH;
- zasady dikwasowe - Ca(OH) 2;
- zasady trikwasowe - Al(OH) 3.
Zasady polikwasowe, analogicznie do kwasów, również dysocjują etapowo – na każdym etapie następuje odszczepienie jednego jonu wodorotlenkowego:
Niektóre substancje, w zależności od warunków, mogą działać zarówno jako kwasy (dysocjują z eliminacją kationów wodorowych), jak i jako zasady (dysocjują z eliminacją jonów wodorotlenkowych). Takie substancje nazywane są amfoteryczny(Patrz reakcje kwasowo-zasadowe).
Dysocjacja Zn(OH) 2 jako zasady:
Zn(OH) 2 ↔ ZnOH + + OH - ZnOH + ↔ Zn 2+ + OH -
Dysocjacja Zn(OH) 2 w postaci kwasu:
Zn(OH) 2 + 2H 2 O ↔ 2H + + 2-
Dysocjacja soli
Sole dysocjują w wodzie na aniony reszt kwasowych i kationy metali (lub innych związków).
Klasyfikacja dysocjacji soli:
- Sole normalne (średnie). otrzymywane są poprzez całkowite jednoczesne zastąpienie wszystkich atomów wodoru w kwasie atomami metalu - są to mocne elektrolity, całkowicie dysocjujące w wodzie z utworzeniem katoin metali i pozostałości jednokwasowej: NaNO 3, Fe 2 (SO 4) 3, K3 PO 4.
- Sole kwasowe zawierają w swoim składzie, oprócz atomów metalu i reszty kwasowej, jeszcze jeden (kilka) atomów wodoru - dysocjują stopniowo z utworzeniem kationów metali, anionów reszty kwasowej i kationu wodorowego: NaHCO 3, KH 2 PO 4 , NaH2PO4.
- Podstawowe sole zawierają w swoim składzie, oprócz atomów metalu i reszty kwasowej, jeszcze jedną (kilka) grup hydroksylowych - dysocjują z utworzeniem kationów metali, anionów reszty kwasowej i jonu wodorotlenkowego: (CuOH) 2 CO 3, Mg( OH)Cl.
- Podwójne sole otrzymuje się przez jednoczesne zastąpienie atomów wodoru w kwasie atomami różnych metali: KAl(SO 4) 2.
- Sole mieszane dysocjują na kationy metali i aniony kilku reszt kwasowych: CaClBr.
