Tam dissosiasiya. Elektrik dissosiasiya nəzəriyyəsi. Elektrolitik dissosiasiya dərəcəsi
Bütün maddələr məhlulda və ya ərimiş vəziyyətdə elektrik cərəyanı keçirmə qabiliyyətinə görə iki qrupa bölünə bilər: elektrolitlər və qeyri-elektrolitlər.
Elektrolitlər məhlulları və ya ərimələri elektrik cərəyanı keçirən maddələr adlanır. Elektrolitlərə turşular, əsaslar və duzlar daxildir.
Qeyri-elektrolitlər məhlulları və ya ərimələri elektrik cərəyanı keçirməyən maddələr adlanır. Məsələn, bir çox üzvi maddələr.
Elektrolitlərin (ikinci növ keçiricilərin) elektrik cərəyanını keçirmə qabiliyyəti metalların (birinci növ keçiricilərin) elektrik keçiriciliyindən əsaslı şəkildə fərqlənir: metalların elektrik keçiriciliyi elektronların hərəkəti ilə, elektrik keçiriciliyi isə metalların elektrik keçiriciliyi ilə bağlıdır. elektrolitlər ionların hərəkəti ilə bağlıdır.
Müəyyən edilmişdir ki, turşuların, əsasların və duzların məhlullarında təcrübi olaraq tapılmış p, tcryst., Tboil., Posm qiymətləri eyni məhlulda onun molyar konsentrasiyasına görə nəzəri olaraq hesablanmış qiymətlərdən yüksəkdir. i bir dəfə ( i- izotonik əmsal). Bundan əlavə, NaCl məhlulunda hissəciklərin sayı demək olar ki, 2 dəfə, CaCl2 məhlulunda isə 3 dəfə artmışdır.
Elektrolitlərin davranış xüsusiyyətlərini izah etmək üçün isveçli alim S.Arrhenius 1887-ci ildə bir nəzəriyyə irəli sürdü. elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsi... Nəzəriyyənin mahiyyəti belədir:
- 1. Suda həll edildikdə, elektrolitlər yüklü hissəciklərə (ionlara) - müsbət yüklü kationlara (Na +, K +, Ca2 +, H +) və mənfi yüklü anionlara (Cl-, SO42-, CO32-, OH) parçalanır (dissosiasiya olunur). -). İonların xüsusiyyətləri onları əmələ gətirən atomların xüsusiyyətlərindən tamamilə fərqlidir. Neytral maddənin həlledici ilə kimyəvi qarşılıqlı təsiri nəticəsində ionlara parçalanması deyilir elektrolitik dissosiasiya.
- 2. Elektrik cərəyanının təsiri altında ionlar istiqamətli hərəkət əldə edir: kationlar mənfi yüklü elektroda (katod), anionlar - müsbət yüklü elektroda (anoda) keçir.
- 3. Dissosiasiya geri dönən və tarazlıq prosesidir. Bu o deməkdir ki, molekulların ionlara parçalanması (dissosiasiya) ilə paralel olaraq ionların molekullara birləşməsi (assosiasiya) prosesi gedir: CA K + + A-.
- 4. Məhlulda ionlar hidratlanmış vəziyyətdədir.
Elektrolitik dissosiasiyanın kəmiyyət qiymətləndirilməsi üçün konsepsiyadan istifadə olunur elektrolitik dissosiasiya dərəcəsi() ionlara parçalanan molekulların sayının həll olunmuş molekulların ümumi sayına nisbətidir. Dissosiasiya dərəcəsi empirik olaraq müəyyən edilir və fraksiya və ya faizlə ifadə edilir. Elektrolitik dissosiasiya dərəcəsi həlledicinin və məhlulun təbiətindən, məhlulun temperaturundan və konsentrasiyasından asılıdır:
- 1. Həlledici nə qədər qütblüdürsə, onun içindəki elektrolitin dissosiasiya dərəcəsi bir o qədər yüksəkdir.
- 2. İon və kovalent qütb rabitəsi olan maddələr dissosiasiyaya uğrayır.
- 3. Temperaturun yüksəlməsi, zəif elektrolitlərin dissosiasiyasını artırır.
- 4. Elektrolitin konsentrasiyasının azalması ilə (seyreltmə ilə) dissosiasiya dərəcəsi artır.
Dissosiasiya dərəcəsinin böyüklüyündən asılı olaraq elektrolitlər (məhlullarının 0,1 M konsentrasiyasında) şərti olaraq aşağıdakılara bölünür:
Dissosiasiya zamanı əmələ gələn ionların növünə görə bütün elektrolitlər turşulara, əsaslara və duzlara bölünə bilər.
Turşu- yalnız H + kationlarının və turşu qalığının (Cl- - xlorid, NO3- - nitrat, SO42- - sulfat, HCO3 bikarbonat, CO32 karbonat) əmələ gəlməsi ilə dissosiasiya olunan elektrolitlər. Məsələn: НСl Н ++ Сl-, H2SO4 2Н ++ SO42-.
Turşu məhlullarında hidrogen ionunun, daha doğrusu, hidratlı H3O+ ionunun olması turşuların ümumi xassələrini (turş dadı, göstəricilərə təsiri, qələvilərlə qarşılıqlı təsir, hidrogenin ayrılması ilə metallarla qarşılıqlı əlaqəsi və s.) müəyyən edir.
Çoxəsaslı turşularda dissosiasiya pilləli şəkildə baş verir və hər bir mərhələ dissosiasiya dərəcəsinin özünəməxsus böyüklüyü ilə xarakterizə olunur. Beləliklə, fosfor turşusu üç mərhələdə dissosiasiya olunur:
|
Mərhələ I |
H3РО4 Н + + H2РО4- |
|
|
II mərhələ |
H2РО4- Н + + HРО42- |
|
|
III mərhələ |
HPO42- H + + PO43- |
Və 3<2<1, т.е. распад электролита на ионы протекает, в основном, по первой ступени и в растворе ортофосфорной кислоты будут находиться преимущественно ионы Н+ и H2РO4-. Причины этого в том, что ионы водорода значительно сильнее притягиваются к трехзарядному иону РO43- и двухзарядному иону HРO42-, чем к однозарядному H2РO4-. Кроме того, на 2-ой и 3-ей ступенях имеет место смещение равновесия в сторону исходной формы по принципу Ле-Шателье за счет накапливающихся ионов водорода.
Vəqflər- elektrolitlər dissosiasiya edərək yalnız hidroksid ionlarını (OH-) anion kimi əmələ gətirir. OH- çıxarıldıqdan sonra kationlar qalır: Na +, Ca2 +, NH4 +. Məsələn: NaOH Na + + OH-, Ca (OH) 2 Ca2 + + 2 OH-.
Əsasların ümumi xassələri (toxunmaq üçün sabunluluq, indikatora təsir, turşularla qarşılıqlı təsir və s.) əsas məhlullarda OH-hidroksi qrupunun olması ilə müəyyən edilir.
Çox turşulu əsaslar üçün pilləli dissosiasiya xarakterikdir:
|
Mərhələ I |
Ва (ОН) 2 Ва (ОН) + + ОН- |
|
II mərhələ |
Ba (OH) + Ba2 + + OH- |
Amfoter hidroksidlərin dissosiasiyası həm əsas, həm də turşu kimi gedir. Beləliklə, sink hidroksidinin dissosiasiyası aşağıdakı istiqamətlərdə davam edə bilər (bu halda Le Chatelier prinsipinə uyğun olaraq tarazlıq mühitdən asılı olaraq dəyişir):
Duz- bunlar metal kationlarına (və ya onu əvəz edən qruplara) və turşu qalıqlarının anionlarına ayrılan elektrolitlərdir.
Orta duzlar tam dissosiasiya olunur: CuSO4 Cu2 + + SO42-. Orta duzlardan fərqli olaraq, turşu və əsas duzlar mərhələlərlə ayrılır:
|
Mərhələ I |
NaHCO3 Na + + HCO3- |
Сu (ОН) Cl Сu (ОН) + + Cl- |
|
II mərhələ |
НСО3- Н + + СО32- |
Cu (OH) + Cu2 + + OH-, |
üstəlik ikinci mərhələdə duzların dissosiasiya dərəcəsi çox kiçikdir.
Elektrolit məhlullarında mübadilə reaksiyaları ionlar arasındakı reaksiyalardır. Elektrolit məhlullarında mübadilə reaksiyalarının gedişi üçün zəruri şərt zəif dissosiasiya edən birləşmələrin və ya məhluldan çöküntü və ya qaz şəklində ayrılan birləşmələrin əmələ gəlməsidir.
İon-molekulyar formada reaksiyaların tənliklərini yazarkən zəif dissosiasiya olunan, qaz halında və az həll olunan birləşmələr şəklində yazılır. molekullar, və həll olunan güclü elektrolitlər - şəklində ionları.İon tənlikləri yazarkən turşuların, əsasların və duzların suda həll olma qabiliyyəti cədvəlinə əməl etməyinizə əmin olun (Əlavə A).
Nümunələrdən istifadə edərək ion tənliklərinin yazılması üsulunu nəzərdən keçirək.
Misal 1. Reaksiya tənliyini ion-molekulyar formada yazın:
ВаСl2 + K2SО4 = ВаSО4 + 2KСl
Həlli: Duzlar güclü elektrolitlərdir və demək olar ki, tamamilə ionlara ayrılırlar. BaSO4 praktiki olaraq həll olunmayan birləşmə olduğundan (Əlavə A-dakı cədvələ baxın), barium sulfatın əsas hissəsi ayrılmamış formada olacaq, buna görə də bu maddəni molekullar şəklində, qalan duzları isə yazacağıq. ionlar şəklində həll olunur:
Ba2 + + 2Сl- + 2K + + SO42- = BaSО4 + 2K + + 2Сl-
Əldə edilmiş tam ion-molekulyar tənlikdən göründüyü kimi, K + və Cl- ionları qarşılıqlı təsir göstərmir, buna görə də onları istisna edərək qısa bir ion-molekulyar tənlik əldə edirik:
Ba2 + + SO42- = BaSO4,
Ox nəticədə maddənin çökdüyünü göstərir.
Elektrolitlər arasında məhlullarda baş verən hər hansı reaksiyalar ion tənlikləri ilə göstərilə bilər. Üstəlik, hər hansı kimyəvi reaksiyanın mahiyyəti qısa ion-molekulyar tənliklə dəqiq əks olunur. İon-molekulyar tənliyə əsaslanaraq, molekulyar olanı asanlıqla yaza bilərsiniz.
Misal 2. Molekulyar tənliyi aşağıdakı ion molekulyar tənliyinə uyğunlaşdırın: 2H + + S2- = H2S.
Həlli: Hidrogen ionları HCl kimi istənilən güclü turşunun dissosiasiyası nəticəsində əmələ gəlir. Qısa ion tənliyindəki hidrogen ionlarına iki xlor ionu əlavə edilməlidir. Kationlar (məsələn, 2K +) sulfid ionlarına əlavə edilərək həll olunan, yaxşı dissosiasiya olunan elektrolit meydana gətirməlidir. Sonra sağ tərəfə eyni ionlar yazılmalıdır. Sonra tam ion-molekulyar və molekulyar tənliklər formaya sahib olacaq:
- 2Н + + 2Сl- + 2K + + S2- = Н2S + 2K + + 2Сl-
- 2 НСl + K2S = Н2S + 2 KСl-
USE kodifikatorunun mövzuları:Enjeksiyon məhlullarında elektrolitlərin elektrolitik dissosiasiyası. Güclü və zəif elektrolitlər.
– bunlar elektrik cərəyanı keçirən maddələr, məhlullar və ərimələrdir.
Elektrik cərəyanı elektrik sahəsinin təsiri altında yüklü hissəciklərin nizamlı hərəkətidir. Beləliklə, məhlullarda və ya ərimiş elektrolitlərdə yüklü hissəciklər var. Elektrolit məhlullarında, bir qayda olaraq, elektrik keçiriciliyi ionların olması ilə əlaqədardır.
Yunus Yüklü hissəciklərdir (atomlar və ya atom qrupları). Müsbət yüklü ionları ayırın ( kationlar) və mənfi yüklü ionlar ( anionlar).
Elektrolitik dissosiasiya - Bu, elektrolitin əriməsi və ya əriməsi zamanı onun ionlara parçalanması prosesidir.
Ayrı-ayrı maddələr - elektrolitlər və qeyri-elektrolitlər... TO qeyri-elektrolitlər güclü kovalent qeyri-qütb bağı olan maddələr (sadə maddələr), bütün oksidlər (kimyəvi cəhətdən yox su ilə qarşılıqlı təsir göstərir), əksər üzvi maddələr (qütb birləşmələri istisna olmaqla - karboksilik turşular, onların duzları, fenollar) - aldehidlər, ketonlar, karbohidrogenlər, karbohidratlar.
TO elektrolitlər kovalent qütb bağı olan bəzi maddələr və ion kristal qəfəsi olan maddələr daxildir.
Elektrolitik dissosiasiya prosesinin mahiyyəti nədir?
Sınaq borusuna bir neçə natrium xlorid kristalı qoyun və su əlavə edin. Bir müddət sonra kristallar əriyəcək. Nə olub?
Natrium xlorid ion kristal qəfəsi olan bir maddədir. NaCl kristalı Na + ionlarından ibarətdir və Cl - ... Suda bu kristal struktur vahidlərə, ionlara parçalanır. Bu zaman su molekulları arasında ion kimyəvi bağlar və bəzi hidrogen bağları parçalanır. Suda qalan Na + və Cl - ionları su molekulları ilə qarşılıqlı əlaqədə olur. Xlorid ionları vəziyyətində, dipol (qütb) su molekullarının xlor anionuna elektrostatik cazibəsindən danışmaq olar, natrium kationlarında isə təbiətdəki donor-akseptora yaxınlaşır (oksigen atomunun elektron cütü olduqda). natrium ionunun boş orbitallarına yerləşdirilir). Su molekulları ilə əhatə olunmuş ionlar örtülüdürnəmləndirici qabıq.
Natrium xloridin dissosiasiyası tənliklə təsvir edilir:
NaCl = Na + + Cl -
Kovalent qütb bağı olan birləşmələr suda həll edildikdə, qütb molekulunu əhatə edən su molekulları əvvəlcə içindəki bağı daraldır, polaritesini artırır, sonra onu nəmləndirilmiş və məhlulda bərabər paylanmış ionlara parçalayır. Məsələn, xlorid ksilot ionlara aşağıdakı kimi dissosiasiya olunur: HCl = H + + Cl -.
Ərimə zamanı, kristal qızdırıldıqda, ionlar kristal qəfəsin düyünlərində intensiv vibrasiya etməyə başlayır, nəticədə o, məhv olur, ionlardan ibarət ərimə əmələ gəlir.
Elektrolitik dissosiasiya prosesi bir maddənin molekullarının dissosiasiya dərəcəsinin böyüklüyü ilə xarakterizə olunur:
Dissosiasiya dərəcəsi Dissosiasiya olunmuş (parçalanmış) molekulların sayının elektrolit molekullarının ümumi sayına nisbətidir. Yəni, ilkin maddənin molekullarının hansı hissəsi məhlulda və ya ərimədə ionlara parçalanır.
α = N prodiss / N ref, burada:
N prodiss dissosiasiya olunmuş molekulların sayıdır,
N ref molekulların ilkin sayıdır.
Dissosiasiya dərəcəsinə görə elektrolitlər bölünməyə bölünür güclü və zəif.
Güclü elektrolitlər (α≈1):
1. Bütün həll olunan duzlar (üzvi turşuların duzları daxil olmaqla - kalium asetat CH 3 COOK, natrium format HCOONa və s.)
2. Güclü turşular: HCl, HI, HBr, HNO 3, H 2 SO 4 (birinci mərhələdə), HClO 4 və s.;
3. Qələvilər: NaOH, KOH, LiOH, RbOH, CsOH; Ca (OH) 2, Sr (OH) 2, Ba (OH) 2.
Güclü elektrolitlər sulu məhlullarda demək olar ki, tamamilə ionlara parçalanır, lakin yalnız. Məhlullarda hətta güclü elektrolitlər də yalnız qismən parçalana bilər. Bunlar. güclü elektrolitlərin dissosiasiya dərəcəsi α yalnız maddələrin doymamış məhlulları üçün təxminən 1-ə bərabərdir. Doymuş və ya qatılaşdırılmış məhlullarda güclü elektrolitlərin dissosiasiya dərəcəsi 1-dən az və ya ona bərabər ola bilər: α≤1.
Zəif elektrolitlər (α<1):
1. Zəif turşular, o cümlədən. üzvi;
2. Həll olunmayan əsaslar və ammonium hidroksid NH 4 OH;
3. Həll olmayan və bəzi az həll olunan duzlar (həll olma qabiliyyətindən asılı olaraq).
Qeyri-elektrolitlər:
1. Su ilə qarşılıqlı təsir göstərməyən oksidlər (su ilə qarşılıqlı əlaqədə olan oksidlər, suda həll edildikdə, hidroksidlərin əmələ gəlməsi ilə kimyəvi reaksiyaya girirlər);
2. Sadə maddələr;
3. Zəif qütblü və ya qeyri-qütblü əlaqələri olan əksər üzvi maddələr (aldehidlər, ketonlar, karbohidrogenlər və s.).
Maddələr necə dissosiasiya olunur? Dissosiasiya dərəcəsi fərqlənir güclü və zəif elektrolitlər.
Güclü elektrolitlər tamamilə dissosiasiya olunur (doymuş məhlullarda), bir addımda bütün molekullar demək olar ki, dönməz şəkildə ionlara parçalanır. Nəzərə alın ki, dissosiasiya zamanı məhlulda yalnız sabit ionlar əmələ gəlir. Ən çox yayılmış ionlar həlledicilik cədvəlində tapıla bilər - bu, istənilən imtahan üçün rəsmi fırıldaqçı vərəqinizdir. Güclü elektrolitlərin dissosiasiya dərəcəsi təxminən 1-ə bərabərdir. Məsələn, natrium fosfat ionlarının dissosiasiyası zamanı Na + və PO 4 3– əmələ gəlir:
Na 3 PO 4 → 3Na + + PO 4 3-
NH 4 Cr (SO 4) 2 → NH 4 + + Cr 3+ + 2SO 4 2–
Dissosiasiya zəif elektrolitlər : çoxəsaslı turşular və poliasid əsaslar pilləli və geri dönən şəkildə baş verir... Bunlar. zəif elektrolitlərin dissosiasiyası zamanı ilkin hissəciklərin yalnız çox kiçik bir hissəsi ionlara parçalanır. Məsələn, karbon turşusu:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 -
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2–
Maqnezium hidroksid də 2 mərhələdə dissosiasiya olunur:
Mg (OH) 2 ⇄ Mg (OH) + OH -
Mg (OH) + ⇄ Mg 2+ + OH -
Turşu duzları da dissosiasiya olunur addım-addım, əvvəlcə ion rabitələri, sonra kovalent qütblər qırılır. Məsələn, kalium hidrogen karbonat və maqnezium hidroksiklorid:
KHCO 3 ⇄ K + + HCO 3 - (α = 1)
HCO 3 - ⇄ H + + CO 3 2– (α< 1)
Mg (OH) Cl ⇄ MgOH + + Cl - (α = 1)
MgOH + ⇄ Mg 2+ + OH - (α<< 1)
Zəif elektrolitlərin dissosiasiya dərəcəsi 1: α-dan çox azdır<<1.
Elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsinin əsas müddəaları, beləliklə:
1. Suda həll edildikdə, elektrolitlər ionlara parçalanır (parçalanır).
2. Suda elektrolitlərin dissosiasiyasının səbəbi onun nəmləndirilməsidir, yəni. su molekulları ilə qarşılıqlı əlaqə və içindəki kimyəvi bağın pozulması.
3. Xarici elektrik sahəsinin təsiri altında müsbət yüklü ionlar müsbət yüklü elektroda - katoda keçir, onlara kationlar deyilir. Mənfi yüklü elektronlar mənfi elektroda - anoda doğru hərəkət edir. Onlara anion deyilir.
4. Elektrolitik dissosiasiya zəif elektrolitlər üçün geri çevrilir, güclü elektrolitlər üçün isə demək olar ki, geri dönməz olur.
5. Elektrolitlər xarici şəraitdən, konsentrasiyadan və elektrolitin təbiətindən asılı olaraq müxtəlif dərəcələrdə ionlara ayrıla bilər.
6. İonların kimyəvi xassələri sadə maddələrdən fərqlidir. Elektrolit məhlullarının kimyəvi xassələri dissosiasiya zamanı ondan əmələ gələn ionların xassələri ilə müəyyən edilir.
Nümunələr.
1. 1 mol duzun natamam dissosiasiyası ilə məhluldakı müsbət və mənfi ionların ümumi miqdarı 3,4 mol idi. Duz formulu - a) K 2 S b) Ba (ClO 3) 2 c) NH 4 NO 3 d) Fe (NO 3) 3
Həll: Əvvəlcə elektrolitlərin gücünü təyin edək. Bu, həlledicilik cədvəlindən istifadə etməklə asanlıqla edilə bilər. Cavablarda verilən bütün duzlar həll olunur, yəni. güclü elektrolitlər. Sonra, elektrolitik dissosiasiya tənliklərini yazırıq və hər bir məhlulda ionların maksimum sayını təyin etmək üçün tənlikdən istifadə edirik:
a) K 2 S ⇄ 2K + + S 2–, 1 mol duzun tam parçalanması ilə 3 mol ion əmələ gəlir, 3 mol-dan çox ion heç bir şəkildə işləməyəcək;
b) Ba (ClO 3) 2 ⇄ Ba 2+ + 2ClO 3 -, yenə 1 mol duz parçalandıqda 3 mol ion əmələ gəlir, 3 mol-dan çox ion heç bir şəkildə əmələ gəlmir;
v) NH 4 NO 3 ⇄ NH 4 + + NO 3 -, 1 mol ammonium nitratın parçalanması zamanı ən çox 2 mol ion əmələ gəlir, 2 mol-dan çox ion heç bir şəkildə əmələ gəlmir;
G) Fe (NO 3) 3 ⇄ Fe 3+ + 3NO 3 -, 1 mol dəmir (III) nitratın tam parçalanması ilə 4 mol ion əmələ gəlir. Buna görə də, 1 mol dəmir nitratın natamam parçalanması ilə daha az sayda ion meydana gəlməsi mümkündür (doymuş duz məhlulunda natamam parçalanma mümkündür). Ona görə də 4-cü variant bizə uyğun gəlir.
Bəzi maddələrin sulu məhlulları elektrik cərəyanının keçiriciləridir. Bu maddələr elektrolitlər kimi təsnif edilir. Elektrolitlər turşular, əsaslar və duzlar, müəyyən maddələrin ərimələridir.
TƏrif
Elektrik cərəyanının təsiri altında elektrolitlərin sulu məhlullarda və ərimələrdə ionlara parçalanması prosesi deyilir. elektrolitik dissosiasiya.
Bəzi maddələrin sudakı məhlulları elektrik cərəyanını keçirmir. Belə maddələr qeyri-elektrolitlər adlanır. Bunlara şəkər və spirt kimi bir çox üzvi birləşmələr daxildir.
Elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsi
Elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsi isveç alimi S. Arrhenius (1887) tərəfindən tərtib edilmişdir. S.Arrhenius nəzəriyyəsinin əsas müddəaları:
- elektrolitlər suda həll olunduqda müsbət və mənfi yüklü ionlara parçalanır (dissosiasiya olunur);
- elektrik cərəyanının təsiri altında müsbət yüklü ionlar katoda (kationlar), mənfi yüklülər isə anoda (anionlar) keçir;
- dissosiasiya geri dönən bir prosesdir
KA ↔ K + + A -
Elektrolitik dissosiasiya mexanizmi suyun ionları və dipolları arasında ion-dipol qarşılıqlı təsirindən ibarətdir (şəkil 1).
düyü. 1. Natrium xlorid məhlulunun elektrolitik dissosiasiyası
İon bağları olan maddələr ən asan dissosiasiya olunur. Eynilə, dissosiasiya qütb kovalent bağın növü ilə əmələ gələn molekullarda baş verir (qarşılıqlı təsirin təbiəti dipol-dipoldur).
Turşuların, əsasların, duzların dissosiasiyası
Turşuların dissosiasiyası zamanı həmişə hidrogen ionları (H +), daha doğrusu, turşuların xüsusiyyətlərinə (turş dadı, göstəricilərin təsiri, əsaslarla qarşılıqlı təsir və s.) cavabdeh olan hidronium (H 3 O +) əmələ gəlir. ).
HNO 3 ↔ H + + NO 3 -
Əsasların dissosiasiyası zamanı həmişə əsasların xassələrinə cavabdeh olan hidrogen hidroksid ionları (OH -) əmələ gəlir (indikatorların rənginin dəyişməsi, turşularla qarşılıqlı təsir və s.).
NaOH ↔ Na + + OH -
Duzlar elektrolitlərdir, onların dissosiasiyası metal kationlarını (və ya ammonium kation NH 4+) və turşu qalıqlarının anionlarını əmələ gətirir.
CaCl 2 ↔ Ca 2+ + 2Cl -
Çoxəsaslı turşular və əsaslar mərhələlərlə dissosiasiya olunur.
H 2 SO 4 ↔ H + + HSO 4 - (I mərhələ)
HSO 4 - ↔ H + + SO 4 2- (II mərhələ)
Ca (OH) 2 ↔ + + OH - (I mərhələ)
+ ↔ Ca 2+ + OH -
Dissosiasiya dərəcəsi
Elektrolitlər arasında zəif və güclü məhlullar arasında fərq qoyulur. Bu tədbiri xarakterizə etmək üçün dissosiasiya dərəcəsinin konsepsiyası və dəyəri var (). Dissosiasiya dərəcəsi ionlara dissosiasiya olunan molekulların sayının molekulların ümumi sayına nisbətidir. tez-tez % ilə ifadə edilir.
Zəif elektrolitlərə desimolyar məhlulda (0,1 mol / l) dissosiasiya dərəcəsi 3% -dən az olan maddələr daxildir. Güclü elektrolitlərə desimolyar məhlulda (0,1 mol/l) dissosiasiya dərəcəsinin 3%-dən çox olduğu maddələr daxildir. Güclü elektrolitlərin məhlullarında dissosiasiya olunmayan molekullar olmur və birləşmə (birləşmə) prosesi hidratlı ionların və ion cütlərinin əmələ gəlməsinə səbəb olur.
Dissosiasiya dərəcəsi xüsusilə həlledicinin təbiətindən, məhlulun təbiətindən, temperaturdan təsirlənir (güclü elektrolitlərdə temperaturun artması ilə dissosiasiya dərəcəsi azalır, zəif elektrolitlərdə isə temperatur intervalında maksimumdan keçir. 60 o C), məhlulların konsentrasiyası, eyni adlı ionların məhlula daxil edilməsi.
Amfoter elektrolitlər
Elə elektrolitlər var ki, onlar dissosiasiya edildikdə həm H +, həm də OH - ionlarını əmələ gətirirlər. Belə elektrolitlər amfoter adlanır, məsələn: Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2, Al (OH) 3, Cr (OH) 3 və s.
H + + RO - ↔ ROH ↔ R + + OH -
İon reaksiya tənlikləri
Elektrolitlərin sulu məhlullarında olan reaksiyalar ionlar arasındakı reaksiyalardır - molekulyar, tam ion və qısaldılmış ion formalarında ion tənliklərindən istifadə edərək yazılan ion reaksiyaları. Misal üçün:
BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl (molekulyar forma)
Ba 2++ 2 Cl − + 2 Na+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2 Na + + 2 Cl- (tam ion forması)
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ (qısaldılmış ion forması)
PH dəyəri
Su zəif elektrolitdir, ona görə də dissosiasiya prosesi əhəmiyyətsizdir.
H 2 O ↔ H + + OH -
Kütləvi hərəkət qanunu istənilən tarazlığa tətbiq oluna bilər və tarazlıq sabitinin ifadəsi yazıla bilər:
K = /
Suyun tarazlıq konsentrasiyası sabit bir dəyərdir, buna görə də.
K = = K W
Sulu məhlulun turşuluğunu (əsaslığını) əks işarə ilə götürülmüş hidrogen ionlarının molyar konsentrasiyasının onluq loqarifmi ilə ifadə etmək rahatdır. Bu dəyər pH dəyəri adlanır.
Bütün maddələr 2 böyük qrupa bölünür: elektrolitlər və qeyri-elektrolitlər.
Elektrolitlər məhlulları və ya ərimələri elektrik cərəyanı keçirən maddələr (metallar istisna olmaqla) adlanır. Elektrolitlərə ion və ya kovalent qütb bağları ilə əmələ gələn birləşmələr daxildir. Bunlar mürəkkəb maddələrdir: duzlar, əsaslar, turşular, metal oksidləri (yalnız ərimələrdə elektrik cərəyanını keçirir).
Qeyri-elektrolitlər məhlulları və ya ərimələri elektrik cərəyanı keçirməyən maddələr adlanır. Bunlara aşağı qütblü və ya qeyri-qütblü kovalent bağlardan əmələ gələn sadə və mürəkkəb maddələr daxildir.
Məhlulların və ərimiş elektrolitlərin xassələri ilk dəfə 19-cu əsrin sonunda İsveç alimi Svante Arrhenius tərəfindən izah edilmişdir. Xüsusi yaratdı elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsi , əsas müddəaları digər elm adamları tərəfindən yenidən işlənmiş və inkişaf etdirilmiş hal-hazırda aşağıdakı kimi tərtib edilmişdir.
1. Məhlullarda və ya ərimələrdə elektrolitlərin molekulları (və ya düstur vahidləri) müsbət və mənfi yüklü ionlara parçalanır. Bu proses elektrolitik dissosiasiya adlanır. Müsbət ionların yüklərinin ümumi cəmi mənfi ionların yüklərinin cəminə bərabərdir, buna görə də bütövlükdə elektrolitlərin məhlulları və ya ərimələri elektrik cəhətdən neytral qalır.İonlar kimi ola bilər sadə yalnız bir atomdan ibarət olan (Na +, Cu 2+, Cl -, S 2-) və kompleks bir neçə elementin atomlarından ibarətdir (SO 4 2–, PO 4 3–, NH 4 +, -).
Sadə ionlar fiziki, kimyəvi və fizioloji xassələrinə görə əmələ gəldikləri neytral atomlardan əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir. Hər şeydən əvvəl, ionlar neytral atomlara nisbətən daha sabit hissəciklərdir və ətraf mühitlə geri dönməz qarşılıqlı təsirə girmədən məhlullarda və ya ərimələrdə qeyri-məhdud müddətə mövcud ola bilər.
Eyni elementin atom və ionlarının xassələrindəki bu fərq bu hissəciklərin müxtəlif elektron quruluşu ilə izah olunur.
Beləliklə, s- və p-elementlərinin sadə ionları neytral atomlara nisbətən daha sabit vəziyyətdədirlər, çünki onlar xarici təbəqənin tam elektron konfiqurasiyasına malikdirlər, məsələn:
Ərinmələrdə elektrolitlərin ionlara parçalanması yüksək temperaturun, məhlullarda isə həlledici molekulların təsiri nəticəsində həyata keçirilir.
İon birləşmələrinin xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, onların kristal şəbəkəsinin düyünlərində hazır ionlar olur və belə maddələrin həlli prosesində həlledicinin (suyun) dipolları yalnız bu ion qəfəsini məhv edə bilir (şək. 18). .
Qütb kovalent bağlarla əmələ gələn maddələr, N 2 O molekulları kimi dipol olan fərdi molekullar şəklində məhlula keçir, məsələn:
+ –
Bu zaman həll olunmuş elektrolit molekulunun ətrafında müvafiq oriyentasiya alan Н 2 О dipolları ondakı kovalent rabitənin daha da qütbləşməsinə, sonra isə onun son heterolitik qırılmasına səbəb olur (şək. 29).
H – ClH + + Cl
düyü. 29. Qütb HCl molekulunun məhlulunda elektrolitik dissosiasiyanın sxemi
Elektrolitik dissosiasiya prosesi maddələrin həlli prosesi ilə eyni vaxtda davam edir və buna görə də məhlullarda bütün ionlar hidratlanmış vəziyyətdədir (H2O molekullarının qabıqları ilə əhatə olunmuşdur).
Bununla belə, sadəlik üçün kimyəvi reaksiyaların tənliklərində ionlar ətrafdakı nəmləndirici qabıqlar olmadan təsvir edilmişdir: H +, NO 3 -, K + və s.
2. İstilik hərəkəti nəticəsində məhlulda və ya ərimədə olan elektrolit ionları bütün istiqamətlərdə təsadüfi hərəkət edir. Ancaq elektrodlar bir məhlula və ya əriməyə endirilirsə və elektrik cərəyanı keçərsə, elektrolitin müsbət yüklü ionları mənfi yüklü elektroda - katoda doğru hərəkət etməyə başlayır (buna görə də onlar fərqli adlanırlar).kationlar) və mənfi yüklü ionlar - müsbət yüklü elektroda - anoda (buna görə də onlar fərqli adlanırlar)anionlar).
Beləliklə, elektrolitlər ikinci dərəcəli keçiricilərdir. İonların istiqamətli hərəkəti səbəbindən elektrik yükü daşıyırlar. Metallar isə birinci növ keçiricilərdir, çünki elektronların istiqamətli hərəkəti nəticəsində elektrik cərəyanı keçir.
3. Elektrolitik dissosiasiya prosesi geri çevrilir. Molekulların ionlara parçalanması ilə yanaşı, həmişə əks proses baş verir - ionların molekullara birləşməsi və ya birləşmə. Buna görə də, maddələrin elektrolitik dissosiasiya reaksiyalarının tənliklərində bərabərlik işarəsi "=" əvəzinə "qaytarma işarəsi" qoyurlar, məsələn:
Maddələr-elektrolitlər suda həll olunduqda yüklü hissəciklərə - ionlara parçalanır. Bunun əksi molarizasiya və ya assosiasiyadır. İonların əmələ gəlməsi elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsi ilə izah olunur (Arrhenius, 1887). Kimyəvi birləşmələrin ərimə və həll olunma zamanı parçalanma mexanizminə kimyəvi bağların növlərinin xüsusiyyətləri, həlledicinin quruluşu və təbiəti təsir göstərir.
Elektrolitlər və qeyri-keçiricilər
Məhlullarda və ərimələrdə kristal qəfəslərin və molekulların məhv edilməsi baş verir - elektrolitik dissosiasiya (ED). Maddələrin parçalanması ionların meydana gəlməsi, elektrik keçiriciliyi kimi bir xüsusiyyətin görünüşü ilə müşayiət olunur. Hər bir birləşmə deyil, yalnız ilkin olaraq ionlardan və ya güclü qütb hissəciklərindən ibarət olan maddələrin parçalanmasına qadirdir. Sərbəst ionların olması elektrolitlərin cərəyan keçirmə qabiliyyətini izah edir. Əsaslar, duzlar, bir çox qeyri-üzvi və bəzi üzvi turşular bu qabiliyyətə malikdir. Qeyri-keçiricilər aşağı polariteli və ya qütbləşməmiş molekullardan ibarətdir. Onlar qeyri-elektrolitlər (bir çox üzvi birləşmələr) olmaqla ionlara parçalanmırlar. Yük daşıyıcıları müsbət və mənfi ionlardır (kationlar və anionlar).
Dissosiasiyanın öyrənilməsində S.Arrenius və başqa kimyaçıların rolu
Elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsi 1887-ci ildə isveçli alim S.Arrhenius tərəfindən əsaslandırılmışdır. Lakin məhlulların xassələri ilə bağlı ilk geniş tədqiqatlar rus alimi M. Lomonosov tərəfindən aparılmışdır. Maddələrin həlli nəticəsində yaranan yüklü hissəciklərin öyrənilməsinə töhfə verən T.Qrotus və M.Faraday, R.Lenz. Arrhenius sübut etdi ki, bir çox qeyri-üzvi və bəzi üzvi birləşmələr elektrolitdir. İsveçli alim məhlulların elektrik keçiriciliyini maddənin ionlara parçalanması ilə izah edib. Arrheniusun elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsi bu prosesdə su molekullarının birbaşa iştirakına əhəmiyyət vermirdi. Rus alimləri Mendeleyev, Kablukov, Konovalov və başqaları hesab edirdilər ki, həlletmə baş verir - həlledici ilə həll olunan maddənin qarşılıqlı təsiri. Su sistemlərinə gəldikdə, "nəmləndirici" adı istifadə olunur. Bu mürəkkəb fiziki-kimyəvi prosesdir, hidratların əmələ gəlməsi, istilik hadisələri, maddənin rənginin dəyişməsi və çöküntünün görünüşü ilə sübut olunur.
Elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsinin (TED) əsas müddəaları
Bir çox elm adamları S.Arrhenius nəzəriyyəsini təkmilləşdirmək üçün çalışdılar. Atomun quruluşu, kimyəvi bağlar haqqında müasir məlumatları nəzərə alaraq onun təkmilləşdirilməsini tələb etdi. 19-cu əsrin sonlarının klassik tezislərindən fərqlənən TED-in əsas müddəaları tərtib edilmişdir:
Tənliklər tərtib edərkən baş verən hadisələr nəzərə alınmalıdır: geri dönən prosesin xüsusi işarəsini tətbiq edin, mənfi və müsbət yükləri hesablayın: onlar cəmi üst-üstə düşməlidir.
İon maddələrinin ED-nin mexanizmi
Müasir elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsi elektrolit və həlledici maddələrin quruluşunu nəzərə alır. Çözülən zaman ion kristallarında əks yüklü hissəciklər arasındakı bağlar qütb su molekullarının təsiri altında məhv olur. Onlar sözün həqiqi mənasında ionları kütlədən məhlula "çəkirlər". Parçalanma ionların ətrafında solvat (suda - hidratasiya) qabığının əmələ gəlməsi ilə müşayiət olunur. Suya əlavə olaraq, ketonlar və aşağı spirtlər artan dielektrik sabitliyə malikdir. Natrium xloridin Na + və Cl - ionlarına parçalanması zamanı kristaldakı səth ionlarına nisbətən su dipollarının oriyentasiyası ilə müşayiət olunan ilkin mərhələ qeyd olunur. Son mərhələdə hidratlanmış ionlar sərbəst buraxılır və mayeyə yayılır.
Kovalent güclü qütb bağı olan birləşmələrin ED mexanizmi
Solvent molekulları qeyri-ion maddələrin kristal quruluşunun elementlərinə təsir göstərir. Məsələn, su dipollarının hidroklor turşusuna təsiri molekulda rabitə növünün kovalent qütbdən iona doğru dəyişməsinə səbəb olur. Maddə dissosiasiya olunur, hidrogen və xlorun nəmlənmiş ionları məhlula daxil olur. Bu nümunə həlledicinin hissəcikləri ilə həll olunmuş birləşmə arasında baş verən proseslərin əhəmiyyətini sübut edir. Məhz bu qarşılıqlı təsir elektrolit ionlarının əmələ gəlməsinə səbəb olur.
Elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsi və qeyri-üzvi birləşmələrin əsas sinifləri
TED-in əsas müddəalarının işığında bir turşu elektrolit adlandırıla bilər, onun parçalanması zamanı müsbət ionlardan yalnız proton H + aşkar edilə bilər. Bazanın dissosiasiyası kristal qəfəsdən yalnız OH - anion və metal kationunun əmələ gəlməsi və ya ayrılması ilə müşayiət olunur. Normal bir duz həll edildikdə müsbət bir metal ionu və mənfi bir turşu qalığı verir. Əsas duz iki növ anionun olması ilə fərqlənir: OH qrupu və turşu qalığı. Turşu duzda kationlardan yalnız hidrogen və metal olur.
Elektrolitlərin gücü
Məhluldakı maddənin vəziyyətini xarakterizə etmək üçün fiziki kəmiyyət istifadə olunur - dissosiasiya dərəcəsi (α). Onun qiymətini məhluldakı parçalanmış molekulların sayının onların ümumi sayına nisbətindən tapın. Dissosiasiyanın dərinliyi müxtəlif şərtlərlə müəyyən edilir. Həlledicinin dielektrik parametrləri və həll olunan birləşmənin quruluşu vacibdir. Adətən, dissosiasiya dərəcəsi artan konsentrasiya ilə azalır və artan temperaturla artır. Çox vaxt müəyyən bir maddənin dissosiasiya dərəcəsi vahidin fraksiyaları ilə ifadə edilir.
Elektrolitlərin təsnifatı
19-cu əsrin sonlarında elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsində məhluldakı ionların qarşılıqlı təsiri haqqında müddəalar yox idi. Su molekullarının kationların və anionların paylanmasına təsiri Arrhenius üçün əhəmiyyətsiz görünürdü. Arrheniusun güclü və zəif elektrolitlər haqqında fikirləri formal idi. Klassik müddəalara əsaslanaraq, güclü elektrolitlər üçün α = 0,75-0,95 dəyərini əldə edə bilərsiniz. Təcrübələr onların dissosiasiyasının dönməzliyini sübut etdi (α → 1). Həll olunan duzlar, sulfat və xlorid turşuları, qələvilər demək olar ki, tamamilə ionlara parçalanır. Kükürdlü, azotlu, hidroflorik, ortofosfor turşuları qismən dissosiasiya olunur. Silisium, sirkə, hidrogen sulfid və karbon turşuları, ammonium hidroksid və həll olunmayan əsaslar zəif elektrolitlər hesab olunur. Suya zəif elektrolit də deyilir. N 2 O molekullarının kiçik bir hissəsi dissosiasiya olunur, ionların molarizasiyası baş verir.
