.

Електролітична дисоціація солей та лугів (реферат)

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
10 4756
Скачать документ

Електролітична дисоціація солей та лугів.

Розпад електролітів на іони під час розчинення у воді або розплавлення
називається електлолітичною дисоціацією.

Розглянемо розчинення у воді такої, наприклад, іонної сполуки, як
хлорид натрію. Іони постійно здійснюють невеликі теплові коливання, але
удержуються у вузлах кристалічної решітки, оскільки притягуються
протилежно зарядженими іонами.

Як відомо, в молекулі води, зв’язки між атомами водню і атомом кисню
валентні, полярні. Електронні пари, що зв’язують атоми зміщені від атому
водню до атома кисню. Тому на атомах водню зосереджений частковий
позитивний заряд, а на атомі кисню – негативний. Зв’язки кожного атома
водню з киснем у молекулі води утворюють між собою, тому центри
позитивний і негативних зарядів у молекулі не збігаються. Якщо
врахувати лише взаємну перпендикулярність осей електронних хмар,
утворених р-електр. атомів, то кут між зв’язками, що розглядаються
становить 900. Насправді такий кут 1050. Одна з причин збільшення кута
взаємне відштовхування однойменно заряджених атомів водню один від
одного. Полярну молекулу води зображають у вигляді диполя, позначаючи
заряди на полюсах знаками “+” і “-“.

Коли кристал сам занурюють у воду, молекули води притягуються до іонів
на поверхні кристала до позитивно заряджених іонів – своїми негативними
полюсами, а до негативно заряджених іонів – позитивними полюсами.

Якщо іон відривається від поверхні кристала, він являється оточеним
молекулами води, які притягуються до нього. Ці молекули води утворюють
гідратну оболонку іона, що складається з 5 – 7, а то й більшої
кількості молекул.

Іон оточений гідратною оболонкою називається гідратованим.

Отже, розчинення у воді твердої речовини з іонною кристалічною решіткою
супроводжується виділенням теплоти в тому випадку, коли сума енергії
гідратації всіх іонів у кристалі більша від енергії, необхідної для
розривання зв’язків між іонами. Властивості їхні помітно відрізняються
від властивостей гідратованих іонів. У безводному сульфаті міді CuCO4
негідровані іони Cu2+ i SO42- безбарвні, але від розчинення солі у воді
іони Cu2+ гідратуються і забарвлюють в голубий колір. Воду, яка виходить
з кристалів, називають кристалізаційною водою, а речовини, що містять
кристалізаційну воду, називають кристалогідратами.

Поведінку електролітів у водному розчині вперше пояснив у 1887 році
шведський вчений С.Арреніус. Розроблена ним теорія дістала назву “теорія

електролітичної дисоціації”.

Електролітична дисоціація кислот.

Між атомами в молекулах кислот, наприклад, соляної HCl, сірчаної H2SO4,
азотної HNO3, фосфорної H3PO4 існують полярні ковалентні зв’язки.

Розглянемо поведінку у водному розчині молекули хлороводню HCl. Зв’язок
між атомами в цій молекулі полярний ковалентний. Оскільки хлор більш
електронегативний елемент, ніж водень, то електр. пара, що з’єднює
атоми в молекулі, зміщена до атома хлору. Внаслідок цього в атомі хлору
виникає частковий негативний заряд, а на атомі водню – позитивний
заряд. Тому до молекули хлороводню у водному середовищі приєднуються
диполі, тобто молекули води.

До атома водню HCl в молекулі, молекули води притягуються своїм
негативним полюсом з боку атома кисню. У зовн. елект. шарі цього атома є
дві неподілені електронні пари. Атом кисню, що підійшов, віддає цьому
атому одну з двох своїх вільних електр. пар. В результаті взаємодії
молекул хлороводню з молекулами води, електр. пара, якою атоми водню й
хлору зв’язані між собою, майже повністю переходять до хлору. Зв’язок
між ними стає іонним, і молекула HCl дисоціює на іони H+; Cl-.

Іон H+ відрізняється від всіх інших іонів тим, що в них немає
електронної оболонки, вони є протонами. Тому іони приєднуються до
молекул води за рахунок електронної пари зовнішнього шару атома кисню.

H H

. .
. .

H : O : +H+ ( [H : O : H ]+

. .
. .

Утворюється іон гідрокоснію H3O+ в якому є 3 ковалентні зв’язки водню з
киснем. Ці зв’язки утворилися по-різному: два внаслідок спарювання
електронів атома кисню з елект. атомів водню, а третій – приєднання
протона до вільної електронної хмари атома кисню.

В останньому випадку атом кисню молекули води дає для утворення
ковалентного зв’язку з протоном не один, а пару електронів: його
називають донором, а протон – акцептором.

Механізм такого утворення ковалентного зв’язку називається
донорно-акцепторним.

Отже, у водному розчині молекули хлороводню дисоціюють на два
гідратованих іони – іон гідроксонію H3O+ і хлорид-іон Cl-.

Рівняння дисоціації кислот, лугів і солей

Електролітичну дисоціацію виражають рівняннями, як і будь-які інші
хімічні реакції. Записуючи ці рівняння, звичайно не зазначають формул
молекул води, які приєднуються до іонів, бо в хімічних реакціях
електролітів вони не беруть участь. Рівняння дисоціації кислот
записуються так:

HCl = H+ + Cl-, або HCl + H2O = H3O+ + Cl-

H2SO4 = 2H+ + SO42-

Розглянемо дисоціацію кислот (сірчаної) як багатоосновної детальніше.
По суті процес відбувається ступінчасто. Іони водню відщеплюються від
молекул не одночасно, а послідовно:

HCl = H+ + HSO4-, або HCl + H2O = H3O+ + Cl-

Аналогічно відбувається і дисоціація трьохосновної фосфорної кислоти.

H3PO4 = H+ + H2PO4-, H2PO4- =H+ + HPO42-, HPO42- = H+ + H2PO4-3

Отже, кислоти дисоціюють на іони водню і іони кислотного залишку.
Дисоціація кислот за першим ступенем відбувається значно сильніше, ніж
за другим. Це пов’язано тим, що позитивно заряджений іон H+
відщеплюється від нейтральної молекули кислоти легше, ніж від негативно
заряджених іонів.

Дисоціація лугів і солей відбувається в одну стадію. Внаслідок їх
дисоціації утворюються іони металу та гідроксид іон.

NaOH = Na+ + OH-

Ba(OH)2 = Ba2+ + 2OH-

Солі дисоціюють на іони металу і іони кислотного залишку?

NaNO3 = Na+ NO3-; Al2 (SO4)3 = 2Al3+ + 3SO42-

Оскільки молекула не кристал будь-якої речовини в цілому
електронейтральні, та загальна сума зарядів позитивно заряджених іонів,
що утворюються в результаті дисоціації, завжди дорівнюють загальній сумі
зарядів негативно заряджених іонів.

Властивості розчинників електролітів – властивості іонів.

Хлор отруйний, а в міру посолена їжа, крім користі, нашому організму не
приносить. Але проста речовина Na складається з атомів натрію, а
проста речовина хлор – з молекул Cl2. Розчин кухонної солі містить не
атоми натрію N2+, а молекули хлору, а хлорид – іони Cl-.

Хімічна активність вільного натрію визначається наявністю в його атомах
валентного електрона, що його віддає натрій, реагуючи з водою, з
виділенням водню і перетворенням в іон Na+.

Хімічна активність Cl2 зокрема отруйність пов’язана з тим, що його
молекули порівняно легко розпадаються на атоми, а в атомі хлору не
вистачає одного електрону у зовнішньому електронному шарі до його
завершення.

У хлорид іонах, що містяться в кристалах кухонної солі, і її розчині,
зовнішній електричний шар заповнений. Тому хімічні властивості
хлорид-іонів, зовсім інший, ніж властивості вільного хлору: хлорид іони
Cl- на відміну від молекул хлору, безбарвні, не мають ніякого запаху і
неотруйні.

Кислоти дисоціюють на іони водню і іони кислотного залишку. Отже
розчини всіх кислот містять один і той самий вид іонів – іон H+.

Луги дисоціюють на іони металу і гідроксид -іони. Тому розчини всіх
лугів містять один і той самий вид іонів гідроксид-іони OH-. Леткість
розчинів лугів на дотик, дія на лакмус, роз’їдання рослинний і
тваринних тканин – все це властивості не молекул лугів, а
гідроксид-іонів, які є у їхніх розчинах.

Гідратовані іони Na+, K+, Cl-, NO3-, SO42- безбарвні, а тому і розчини
солей безбарвні NaCl, KCl, NaNO3, KNO3, Na2SO4.

Є й забарвлені іони. Будь-яка розчинна сіль міді, розчиняючись у
достатній кількості води, утворює розчини однаково голубого кольору. ??
цього гідратованого забарвлення – гідратовані іони Cu2+.

Позитивно заряджені іони називаються катіонами, а негативно заряджені
іони – аніонами.

Сильні електроліти у водних розчинах практично цілком розпадаються на
іони. Тому всі властивості водних розчинів сильних електролітів -це
властивості іонів, що в них містяться.

У розчинах слабких електролітів, крім іонів, є недисоційовані молекули.
Вони зумовлюють індивідуальні властивості таких розчинів, тобто
властивості тільки одного електроліту.

Реакції іонного обміну.

Кожна хімічна властивість, що проявляється сильними електролітами в
розчинах – це властивість іонів, на які він розпався. А тим часом
реакції обміну між електролітами у водному розчині ми раніше зображали
молекуларними рівняннями, не враховуючи того, що в цих реакціях беруть
участь не молекули електроліту, і іони, на які він дисоційований.

Змішуючи розчини хлориду кальцію і нітрату срібла, ми спостерігаємо
утворення осаду хлориду срібла AgCl, а в розчині залишається нітрат
кальцію.

CaCl2 + 2AgNO3 = 2 AgCl( + Ca (NO3)2

Обидві вихідні солі – сильні електроліти і в розчині повністю
дисоційовані: CaCl2 – на іони Ca2+ і іони Cl-, AgNO3 на іони Ag+ i NO3-.
Одна з солей Ca(NO3)2 лишається в розчині дисоційованою на іони Ca2+ i
NO3-

Ca2+ + 2Cl-+Ag+ + 2NO3- = 2AgCl( + Ca2+ + 2NO3-

Такий запис називають повним іонним рівнянням.

2Ag+ + 2Cl- = 2AgCl(

Ag+ + 2 Cl- = AgCl(

Змішуючи розчини хлориду барію та сульфату натрію, ми спостерігаємо
випадання осаду сульфату барію

BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4( + 2NaCl

Повне рівняння реакції записуємо так:

Ba2+ + 2Cl- + 2Na+ + SO42- = BaSO4( + 2Na+ + 2Cl-

Виключивши з рівняння знаки іонів Na+ i Cl-, що не брали участі в
реакції, дістанемо скорочене іонне рівняння.

Таким чином, загальна властивість сірчаної кислоти й усіх її розчинних
солей утворювати при взаємодії з солями барію осад, що не розчиняються у
воді, ні в кислотах є властивістю іонів кислотного залишку SO42-

Від вливання в розчин солі вугільної кислоти, наприклад карбонату
натрію, розчину сильної, наприклад, сірчаної кислоти в результаті
реакції обміну теж повинні утворитися сіль – сульфат натрію і вугільна
кислота H2CO3. Розчин наче закипає наповнюючись бульбашками вуглекислого
газу, що в нього виділяється.

CO2(

Na2Co3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2CO3

H2O

Реакції обміну в розчинах електролітів відбувається тільки в тих
випадках, коли в результаті їх у утворюється малодисоціююча речовина або
речовина яка виходить з розчину у вигляді осаду чи газу.

2NaCl + Ca(NO3)2 = 2NaNO3 + CaCl2

Виразимо в іонній формі:

2Na+ + 2Cl- + Ca2+ + 2NO3- = 2Na+ + 2NO3- + Ca2+ + 2Cl-

Отже, усі реакції обміну в розчинах електролітів відбуваються в напрямі
зв’язування іонів.

Проте не слід думати. Що реакції, які відбуваються без зміни ступенів
окислення хімічних елементів, належать тільки реакції обміну.

Гідроліз солей.

Як вам відомо, солі утворюються в результаті нейтралізації кислот і
основ. Можна припустити, що розчин солей на відміну від розчинів кислот
і лугів, будуть нейтральними, тобто в них концентрації іонів H+ i OH-
однакові.

Нальємо в одну пробірку розчину хлориду натрію, в другу – карбонату
натрію, і в третю – хлориду алюмінію. До кожного з названих розчинів
дольємо розчину лакмусу. Виявляється, що з трьох розчинів тільки розчин
хлориду натрію нейтральний. Розчин кабонату натрію лужний, а хлориду
алюмінію – кислий. Чому ж у розчині карбонату натрію більше іонів OH-
ніж OH+. а в розчині хлориду алюмінію навпаки?

Розглянемо процеси, що відбуваються в розчині карбонату натрію. Він –
сильний електроліт, повністю дисоціює в розчині на іони натрію Na+ і
іони кислотного залишку вугільної кислоти CO32-:

Na2CO3 = 2Na+ + CO32-

Молекули води притягуються до іонів Na+ і CO32-, але при притяганні
молекули води до іонів Na+ хімічної взаємодії не відбувається, оскільки
гідроксид натрію, що міг би утворитися в результаті такої взаємодії, –
сильна основа і в водному розчині повністю дисоційовані на іони Na+ i
OH-. Інакше завершується притягання молекул до води до іонів CO32-.

Внаслідок взаємодії цих іонів і молекул води утворюються малодисоціюючі
аніони HCO3- І нагромаджуються вугільні іони OH-

(

CO32- + H2O ( HCO3- + OH-

В результаті цього процесу вміст іонів OH- у розчині збільшується, чим
і пояснюється лужна реакція розчину карбонату натрію.

Отже, в розчині карбонат натрію взаємодіє з молекулами води. Цей процес
називається гідролізом.

Гідроліз солі – це хімічна реакція обміну солі з водою, в результаті
якої іони слабкої основи некислоти, що входять до складу солі,
сполучаються із складовими частинами води – з іонами OH- і OH+.

Лужну реакцію має розчин будь-якої солі, утвореної сильною основою і
слабкою кислотою, а кислу – має розчин будь-якої солі утворена ними.

Хлорид натрію в розчині не гідролізується, оскільки іони Na+ і Cl-, що є
в його водному розчині у взаємодію з водою не вступають. Тому він є
нейтральним.

Здебільшого гідроліз солі відбувається оборотно, при чому взаємодію з
водою вступає невелика кількість відповідних іонів.

Коли з водою взаємодіють багатозарядні катіони чи аніони багатоосновних
кислот, сіль гідролізується з однією молекулою води.

Як за складом солі зробити висновок про можливість її гідролізу і
реакцію розчину, що утворився?

Нерозчинні у воді солі, навіть утворені слабкими основами чи кислотами,
практично негідролізуються.

Якщо сіль у волі розчиняється, то слід з’ясувати, чи є в її складі
катіон, який відповідає слабкій основі, або аніон, що відповідає слабкій
кислоті.

Візьмемо розчинну у воді сіль сульфат цинку SOZn. Ця сіль утворена
слабкою основою Zn(OH)2 і сильною кислотою H2SO4.

Отже, в розчині іони Zn2+ взаємодіють з водою:

(

Zn2+ + H2O ( Zn(OH)+ + H+;

а іони SO42- – ні.

В результаті гідролізу розчин сульфату цинку за рахунок іонів H+ матиме
кислу реакцію.

І тому то, як солі, застосовують соду N2CO3 і мило Na або Ca (натрієві
калієві) солі слабких органічних кислот.

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Ответить

Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020