II. Диссоциация электролитов. Окраска индикаторов в различных средах

Процесс распада веществ электролитов на ионы пол действием растворителя или в расплаве называется электролитической диссоциацией.

Это обратимый процесс и обозначается стрелочками обратимости *:

_{ионизация}

N a Cl → Na⁺ + Cl^-

^{моляризация}

Сколько молекул распадается на ионы, столько молекул и образуется.

* некоторые авторы процессы диссоциации сильных электролитов изображают стрелкой, направленной вперед, а слабых электролитов - обратимыми стредками. Однако, это только символ в помощь для графического различия процессов у разных по природе веществ.

6

Основные положения тэд

1. Электролиты при растворении в воде диссоциируют на ионы: катионы и анионы. Количество катионов и анионов может быть различным, но суммарный заряд всех катионов всегда равен суммарному заряду всех анионов, поэтому, весь раствор в целом остается электрически нейтральным.

Ионы – это атомы или группы атомов, имеющие положительный или отрицательный заряд.

Простые ионы: Сl^-, F^-, S^2-, Na⁺, Mg²⁺ и др.

Сложные ионы: PO₄^3-, NH₄⁺, SO₄^2- и др.

2. При пропускании электрического тока через раствор электролита ионы приобретают направленное движение: катионы движутся к отрицательно заряженному катоду, а анионы к положительно заряженному аноду.

В обычных условиях ионы (без тока) совершают беспорядочное движение:

К(-) А (+)

+ __ + + + + + __

_ _ + __ __ + + __ __

__

. + __ + + __ __

а) б)

в)

Рис. 1. Хаотическое движение ионов (электрический ток

отсутствует) а); направленное движение ионов в растворе

электролита под действием электрического тока б), в).

3. Диссоциация – это обратимый процесс, поэтому с течением времени наступает химическое равновесие. При этом число молекул распавшихся на ионы (диссоциация) равно числу вновь образовавшихся из ионов.

7

Свойства ионов отличаются от свойств соответствующих атомов, так как строение их различно, например атом хлора (простое вещество – хлор Сl₂) и ион Сl^- (хлорид-анион):

₊₁₇ Сl ) ) ) ₊₁₇ Сl ^- ) ) )

2 8 7 2 8 8

Хлор – газ, молекула которого состоит из двух атомов хлора ядовит, сильный окислитель, анион хлора входит в состав поваренной соли, поступает в организм с пищей, не ядовит, в реакциях может быть только восстановителем.

Механизм диссоциации

В основе механизма диссоциации лежит гидратная теория растворов Д.И.Менделеева, развитая И.А.Каблуковым. Основную роль при диссоциации электролитов в растворах воды играет полярное строение молекул воды:

О _

диполь

Н Н +

При растворении вещества с ионной связью в воде полярные молекулы воды ориентируются вокруг ионов вещества:

Рис. 2. Схема электролитической диссоциации электролита

с ионной связью (хлорида натрия) в водном растворе.

8

Возникают силы взаимодействия между ионами веществ и молекуляами воды.В результате ослабевает притяжение между ионами в электролите в 81 раз (для растворителя – воды). Электролит распадается на гидратированные ионы, то есть, окруженные молекулами воды.

При диссоциации кислот происходит не просто распад на ионы, а каждый катион водорода удерживает молекулу воды и образуется гидрат постоянного состава. Такой гидратированный протон изображают:

Н⁺ + Н₂О = Н₃О⁺

ион гидроксония

Процесс электролитической диссоциации хлороводорода (вещество с полярной ковалентной связью) с учетом гидратации можно представить так:

Рис. 3. Схема электролитической диссоциации электролита с полярной

ковалентной связью (хлороводорода) в водном растворе.

При растворении в воде происходит ориентация диполей воды и возникают междипольные связи. В результате диполь-дипольного взаимодействия изменяется характер химической связи в молекуле НCl. Связь «дополяризуется» и затем становится ионной. Она легко разрывается с образованием гидратированных ионов.

В образовании гидратированных ионов большую роль играют донорно-акцепторныое, диполь-дипольное и ион-дипольное взамодействия, водородные связи.

Роль донорно-акцепторного взаимодействия (см. раздел 5) в образовании, например, иона H₃О⁺ можно показать следующей схемой:

9