Фізико-хімічні властивості розчинів електролітів

Значення осмотичного тиску, тиску насиченої пари розчинів, підвищення температури кипіння та зниження температури замерзання розчинів електролітів, знайдені за даними експериментів, більші за теоретично обчислені за відповідними законами Рауля і Вант-Гоффа. Це пояснюється тим, що кількість частинок у розчині електроліту (молекул та йонів) більша, ніж у розчині неелектроліту з такою самою концентрацією. Тому, для розчинів електролітів у рівняння, що описують колегативні властивості неелектролітів (див. розділ 1), вводять ізотонічний коефіцієнт (і) – співвідношення експериментальних значень π, ΔT_зам, ΔT_кип, Δp (позначають зі штрихом) до теоретично обчислених:

. (3.18)

Експериментально доведено, що ізотонічний коефіцієнт для розчинів кислот, основ і солей, як правило, більший за одиницю і залежить від природи розчиненої речовини, її концентрації в розчині та температури. Взаємозв’язок між ізотонічним коефіцієнтом і ступенем дисоціації розчинів електролітів виглядає наступним чином:

і = 1 + α · (n–1), (3.19)

де α – ступінь електролітичної дисоціації, n – кількість йонів, на які дисоціює одна молекула розчиненої речовини. 

Рівняння Рауля та Вант-Гоффа для розчинів електролітів мають вигляд:

π = iC_МRT; (3.20)

ΔT_зам = iK_крC_m; (3.21)

ΔT_кип = iK_ЕC_m; (3.22)

. (3.23)

За однакової молярної концентрації розчиненої речовини осмотичний тиск, зниження тиску насиченої пари, підвищення температури кипіння та зниження температури замерзання розчинів електролітів завжди більші, ніж розчинів неелектролітів.

3.3.2. Йонні реакції в розчинах електролітів

Реакції йонного обміну – це реакції між йонами, що утворилися в результаті дисоціації електролітів. Якщо в розчині немає йонів, що можуть зв’язуватися між собою з утворенням осаду, газу, малодисоційованих сполук чи комплексних йонів, реакції обміну оборотні. За формою запису існують повні йонні рівняння, які містять йони та молекули, що знаходяться в реакційному середовищі, та скорочені, які містять лише ті йони та молекули, які безпосередньо приймають участь у реакції, тобто утворюють продукт реакції.

Продуктом реакції вважається речовина, що видаляється зі сфери реакції – газ, нерозчинна або малорозчинна сполука, малодисоційована сполука. Якщо утворюється один із таких продуктів, вважають, що реакція йонного обміну  відбувається до кінця. Якщо ні, вважають, що реакція йонного обміну  не протікає.

При складанні йонних рівнянь користуються наступними правилами.

1. Сильні електроліти записують у йонному вигляді, якщо вони добре розчинні.

2. Слабкі електроліти та неелектроліти записують у молекулярному вигляді.

3. Щоб визначити, у йонному чи молекулярному вигляді показати речовину, необхідно користуватися додатком 6.

4. Алгебраїчна сума зарядів йонів у лівій та правій частинах рівняння повинна бути однаковою.

5. Газоподібні речовини та осади позначають стрілками відповідно ↑ та ↓.

6. У скороченому йонному рівнянні записують тільки ті йони та молекули, які безпосередньо утворюють продукт реакції. При цьому прийнято записувати спочатку катіони, а потім аніони. Скорочене йонне рівняння виражає суть хімічної реакції і несе узагальнений характер.

Взаємодія будь-якого сильного лугу і будь-якої сильної кислоти зображується однаковим скороченим йонним рівнянням. Наприклад:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

H ⁺ + Cl ^– + Na⁺ + OH ^– → Na⁺ + Cl ^– + Н₂О

H ⁺ + OH ^– → Н₂О.