Диссоциация кислот, оснований и солей в водных растворах. Диссоциация кислот это


Диссоциация кислот, оснований и солей в водных растворах - Электролитическая диссоциация - Физико-химическая теория растворов электролитов и неэлектролитов - Теоретические основы химии

С помощью теории электролитической диссоциации дают определения и описывают свойства кислот, оснований и солей.

Кислотами называются электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только катионы водорода

Н3РО4 Н+ + Н2РО—4(первая ступень)

Н2РО—4  Н+ + НРO2-4 (вторая ступень)

НРО2-4  Н+ PОЗ—4 (третья ступень)

Диссоциация многоосновной кислоты протекает главным образом по первой ступени, в меньшей степени по второй и лишь в незначительной степени — по третьей. Поэтому в водном растворе, например, фос­форной кислоты наряду с молекулами Н3РО4 имеются ионы (в последовательно уменьшающихся количествах) Н2РО2-4, НРО2-4 и РО3-4.

Основаниями называются электролиты, при диссоциации которых в качестве анионов образуются только гидроксид-ионы.

Например:

KOH  K+ + OH—; Nh5OH  NH+4 + OH—

Основания, растворимые в воде называются щелочами. Их немно­го. Это основания щелочных и щелочноземельных металлов: LiOH, NaОН, КОН, RbОН, СsОН, FrОН и Са(ОН)2, Sr(ОН)2, Ва(ОН)2, Rа(ОН)2, а также NН4ОН. Большинство оснований в воде малораство­римо.

Кислотность основания определяется числом его гидроксильных групп (гидроксогрупп). Например, NН4ОН — однокислотное основание, Са(ОН)2 — двухкислотное, Fе(ОН)3 — трехкислотное и т.д. Двух— и многокислотные основания диссоциируют ступенчато

Ca(ОН)2Са(ОН)+ + OH— (первая ступень)

Ca(OH)+Ca2++OH— (вторая ступень)

Однако имеются электролиты, которые при диссоциации одновре­менно образуют катионы водорода, и гидроксид—ионы. Эти электроли­ты называются амфотерными или амфолитами. К ним относятся вода, гидроксиды цинка, алюминия, хрома и ряд других веществ. Вода, например, диссоциирует на ионы Н+ и ОН— (в незначительных количествах):

Н2O  Н+ + ОН—

Следовательно, у нее в равной мере выражены и кислотные свойства, обусловленные наличием катионов водорода Н+, и щелочные свойства, обусловленные наличием ионов ОН—.

Диссоциацию амфотерного гидроксида цинка Zn(ОН)2можно выра­зить уравнением

2ОН— + Zn2+ + 2Н2О  Zn(ОН)2 + 2Н2О  [Zn(ОН)4]2-+ 2Н+

Солями называются электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металлов а также катион аммония ( NH+4) и анионы кислотных остатков

Например:

(Nh5)2SO4 2NH+4 + SO2-4; Na3PO4 3Na+ + PO3-4

Так диссоциируют средние соли. Кислые же и основные соли диссоци­ируют ступенчато. У кислых солей вначале отщепляются ионы металлов, а затем катионы водорода. Например:

KHSO4 K+ + HSO—4

и далее

HSO—4  H++SO2-4

У основных солей вначале отщепляются кислотные остатки, а затем гидроксид—ионы.

 

Mg(OH)Cl  Mg(OH)++Cl—

и далее

       Mg(OH)+ Mg2++OH—

Например:

Например:

НCl Н++ Сl—;  СН3СООН Н+ + СН3СОО—

Основностъ кислоты определяется числом катионов водорода, вторые образуются при диссоциации. Так, НCl, HNO3 — одноосновные кислоты — образуется один катион водорода; Н2S, Н2СО3, Н2SO4 — двухосновные, а Н3РО4, Н3АsО4 — трехосновные, так как образуются соответственно два и три катиона водорода. Из четырех атомов водо­рода, содержащихся в молекуле уксусной кислоты СН3СООН, только один, входящий в карбоксильную группу — СООН, способен отщеп­ляться в виде катиона Н+, — уксусная кислота одноосновная.

Двух— и многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато (постепенно).

Например:

www.himhelp.ru

Диссоциация кислот, оснований, солей

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 33Следующая ⇒

 

Кислотами называются электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только катионы водорода. Например,

HNO3 « H+ + NO3–

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато. Например сероводородная кислота диссоциирует ступенчато:

h3S « H+ + HS– (первая ступень)

HS– « H+ + S2– (вторая ступень)

Диссоциация многоосновных кислот протекает, главным образом, по первой ступени. Это объясняется тем, что энергия, которую нужно затратить для отрыва иона от нейтральной молекулы , минимальна и становится больше при диссоциации по каждой следующей ступени.

Основаниями называются электролиты, диссоциирующие в растворе, которые в качестве анионов образуют только гидроксид-ионы. Например,

NaOH ® Na+ + OH–

Многокислотные основания диссоциируют ступенчато

Mg(OH)2 « MgOH+ + OH– (первая ступень)

MgOH+ « Mg2+ + OH– (вторая ступень)

Ступенчатая диссоциация кислот и оснований объясняет образование кислых и основных солей.

Существуют электролиты, которые диссоциируют одновременно как основные и как кислотные. Они называются амфотерными.

H+ + RO– « ROH « R+ + OH–

Амфотерность объясняется малым различием прочности связей R–H и О–Н.

К амфотерным электролитам относятся вода, гидроксиды цинка, алюминия, хрома (III), олова (II, IV), свинца (II, IV) и др.

Диссоциацию амфотерного гидроксида, например Sn(OH)2, можно выразить уравнением:

2H+ + SnO22– « Sn(OH)2 « Sn2+ + 2OH–

+2h3O ¯­ основные свойства

2H+ + [Sn(OH)4]2–

кислотные свойства

Солями называют электролиты, которые при диссоциации образуют катионы металлов, или комплексные катионы, и анионы кислотных остатков, или комплексные анионы.

Средние соли, растворимые в воде, диссоциируют практически полностью

Al2(SO4)3 « 2Al3+ + 2SO42–

(Nh5)2CO3 « 2Nh5+ + CO32–

Кислые соли диссоциируют ступенчато, например:

NaHCO3 « Na+ + HCO3– (первая ступень)

Анионы кислых солей в дальнейшем диссоциируют незначительно:

HCO3– « H+ + CO32– (вторая ступень)

Диссоциацию основной соли можно выразить уравнением

CuOHCl « CuOH+ + Cl– (первая ступень)

CuOH+ « Cu+2 + OH– (вторая ступень)

Катионы основных солей по второй ступени диссоциируют в незначительной степени.

Двойные соли – это электролиты, которые при диссоциации образуют два типа катионов металла. Например

KAl(SO4)2 « K+ + Al3+ + 2SO42–.

Комплексные соли – это электролиты, при диссоциации которых образуются два типа ионов: простой и комплексный. Например:

Na2[Zn(OH)4] « 2Na+ + [Zn(OH)4)]2–

Количественной характеристикой электролитической диссоциации является степень диссоциации a, равная отношению числа молекул, распавшихся на ионы (n), к общему числу растворенных молекул (N)

Степень диссоциации выражается в долях единицы или процентах.

По степени диссоциации все электролиты делятся на сильные (a>30%), слабые (a<3%) и средней силы (a - 3-30%).

Сильные электролиты при растворении в воде полностью диссоциируют на ионы. К ним относятся:

 

Кислоты HCl, HBr, HJ, HNO3, h3SO4, HClO3, HClO4, HMnO4, h3SeO4
Основания NaOH, KOH, LiOH, RbOH, CsOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2, Sr(OH)2
Соли растворимые в воде (приложение, табл.2)

 

Слабые электролиты частично диссоциируют на ионы при растворении в воде. К ним относятся вода, почти все органические кислоты (СН3СООН, HCOOR, h3C2O4 и др.), некоторые минеральные кислоты (HNO2, HCN, h3S, h3SiO3, h3CO3 и др.), гидроксид аммония Nh5OH, а также все основания металлов, кроме оснований щелочных и щелочноземельных металлов.

 

 

mykonspekts.ru

Электролитическая диссоциация кислот, солей, оснований

Электролитическая диссоциация — распад электролитов на ионы при растворении в воде или расплавлении. Этот процесс изображают с помощью уравнений диссоциации:

NaCl = Na+ + Cl−

HCl = H+ + Cl−

Na2SO4 = 2Na+ + SO42−

Если через раствор или расплав электролита пропускать электрический ток, то положительные ионы будут двигаться к отрицательному электроду — катоду. Положительные ионы получили название катионы.

Отрицательные ионы будут двигаться к положительному электроду — аноду, и называются анионами.

Следовательно, при диссоциации солей образуются катионы металла и анионы кислотного остатка (в состав солей могут входить и другие ионы). При диссоциации кислот образуются в качестве катионов ионы водорода, и анионы кислотных остатков.

Механизм диссоциации электролитов при растворении в воде:

Многие соли — вещества с ионной связью, состоят из положительных и отрицательных ионов, связанных за счет притягивания противоположных зарядов. При растворении в воде происходит гидратация ионов — взаимодействие ионов с полярными молекулами воды. Это уменьшает притяжение между ионами соли и делает возможным переход гидратированных, т. е. связанных с молекулами воды, ионов в раствор (этому способствует тепловое движение частиц).

При выпаривании соли из раствора часть воды может оставаться в составе получаемых кристаллов — кристаллизационная вода. Например, сульфат меди (II) при выпаривании из раствора образует медный купорос (синего цвета), содержащий 5 моль воды на 1 моль соли. Формула медного купороса записывается как CuSO4•5h3O — точка обозначает связь между молекулами воды и ионами в составе сульфата меди(II).

При длительном нагревании медного купороса кристаллизационная вода улетучивается и соль приобретает белый цвет. Синий цвет растворов, содержащих  ионы меди (II), свидетельствует о том, что в растворе находятся гидратированные ионы.

У оснований механизм диссоциации такой же, как и у солей. Растворимые основания — щелочи, — диссоциируют с образованием катиона металла и гидроксид-ионов:

NaOH = Na+ + OH–

Кислоты содержат ковалентные полярные связи. Так, молекула хлороводорода поляризована:

Hδ+Clδ−

(δ+ и δ− означают частичные заряды, меньше единицы). При растворении в воде в результате гидратации поляризация молекулы усиливается и происходит разрыв связи между водородом и кислотным остатком с образованием положительного иона водорода и отрицательного иона кислотного остатка.

Ионом водорода называют именно гидратированный протон и обозначают h4O+, но для простоты записывают H+

Согласно экспериментальным данным, в растворах не обнаружены частицы h4O+. Анализ показывает наличие катионов, включающих две молекулы воды: H5O2+

Основатель теории диссоциации электролитов в растворах — шведский ученый Сванте Аррениус. Гидратная теория растворов разработана Д. И. Менделеевым

При расплавлении электролитов разрыв связей с образованием ионов происходит за счет увеличения энергии частиц при нагревании.

автор: Владимир Соколов

staminaon.com

5.4 Диссоциация кислот, оснований и солей

5.4.   Диссоциация кислот, оснований и солей в водных растворах С помощью теории электролитической диссоциации дают определения и описывают свойства кислот, оснований и солей. Диссоциация кислот Кислотами называются электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только катионы водорода (H +). HNO 3 -> H + + NO 3 - Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато : Н3РО4 ↔ Н+ + Н2РО-4 (первая ступень) – дигидроортофосфат ион Н2РО-4 ↔ Н+ + НРO2-4 (вторая ступень) – гидроортофосфат ион НРО2-4 ↔ Н+ + PОЗ-4 (третья ступень) – ортофосфат ион Диссоциация многоосновной кислоты протекает главным образом по первой ступени, в меньшей степени по второй и лишь в незначительной степени - по третьей. Диссоциация оснований Основаниями называются электролиты, при диссоциации которых в качестве анионов образуются только гидроксид-ионы (OH -).
Диссоциация щелочей Диссоциация амфотерных оснований (амфолитов)
Щёлочи – это основания, растворимые в воде. Это основания щелочных и щелочноземельных металлов: LiOH, NaОН, КОН, Rb ОН, С s ОН, Fr ОН и Са(ОН)2, Sr(ОН)2, Ва(ОН)2, R а(ОН)2, а также N Н4ОН Амфолиты - это электролиты, которые при диссоциации одновре­менно образуют катионы водорода (H +) и гидроксид-ионы ( OH -).
Примеры уравнений диссоциации щелочей NH 4OH ↔ NH +4 + OH - Многокислотные основания диссоциируют ступенчато: Ba(ОН)2 -> Bа(ОН)+ + OH- (первая ступень) Ba(OH)+ ↔ Ba2++OH- (вторая ступень) Примеры уравнений диссоциации амфолитов Диссоциацию амфотерного гидроксида цинка Zn(ОН)2 можно выра­зить уравнением: 2ОН- + Zn2+ + 2Н2О ↔ Zn (ОН)2 + 2Н2О ↔ [Zn(ОН)4]2-+ 2Н+
Диссоциация солей Солями называются электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металлов а также катион аммония (NH+4) и анионы кислотных остатков. Например, диссоциация средних солей : (Nh5)2SO4 -> 2NH+4+ SO2-4; Na3PO 4 -> 3 Na + + PO 3- 4 Кислые же и основные соли диссоци­ируют ступенчато:
Диссоциация кислых солей Диссоциация основных солей
У кислых солей вначале отщепляются ионы металлов, а затем катионы водорода. KHSO4 -> K + + HSO -4 HSO -4 ↔ H + + SO 2-4 У основных солей вначале отщепляются кислотные остатки, а затем гидроксид-ионы. Mg( OH )Cl -> Mg( OH )++ Cl - Mg ( OH )+↔ Mg2+ + OH-
1.      Силь­ны­ми элек­тро­ли­та­ми яв­ля­ют­ся: Решение: По опре­де­ле­нию, силь­ные элек­тро­ли­ты – это ве­ще­ства, ко­то­рые в вод­ном рас­тво­ре пол­но­стью рас­па­да­ют­ся на ионы. СО2 и О2 силь­ны­ми элек­тро­ли­та­ми яв­лять­ся не могут. Н2S – сла­бый элек­тро­лит. Пра­виль­ный ответ 4. _____________________________________________________________ 2.     Рас­твор од­но­го моль суль­фа­та на­трия со­дер­жит 6,02 ионов на­трия. Рас­счи­тай­те сте­пень дис­со­ци­а­ции соли. Решение: На­пи­шем урав­не­ние элек­тро­ли­ти­че­ской дис­со­ци­а­ции суль­фа­та на­трия:

Рас­па­лось на ионы 0,5 моль суль­фа­та на­трия.

_____________________________________________________________ 3.      Напишите схемы диссоциации электролитов HNO3, h3S, LiOH, h4AsO4, Cu(OH)NO3. h4AsO4 ↔ AsO4− + 3H+ Cu(OH)NO3 ↔ Cu(OH)+ + NO3− Cu(OH)+ ↔ Cu2+ + OH− _____________________________________________________________ 4.      Изобразите схемы диссоциации амфотерных электролитов Al(OH)3, Be(OH)2. Al(OH)3 ↔ Al3+ + 3OH− (основный механизм) Al(OH)3 + 3h3O ↔ 3H+ + [Al(OH)6]3- (кислотный механизм) Be(OH)2 ↔ Be2+ + 2OH− (основный механизм) Be(OH)2 + 2h3O ↔ 2H+ + [Be(OH)4]2- (кислотный механизм) _____________________________________________________________ ЗАДАНИЯ  ДЛЯ  САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ 1.     Используя таблицу растворимости солей, кислот, оснований напишите уравнения диссоциации следующих веществ:HF, Mg(OH)2, CaCl2, Zn(NO3)2,Ba(OH)2, K2SO4, h3SiO3, FeI3, NiCl2, h4PO4 2.     Используя таблицу растворимости солей, кислот, оснований напишите уравнения диссоциации следующих веществ:Ca(OH)2,Na2CO3Na3PO4HNO3KOHBa(OH)2h3SO3Ca(NO3)2Ca3(PO4)2h3SNaOHHBr  3.     Составьте четыре уравнения электролитической диссоциации веществ, образующих в качестве анионов только нитрат-анионы. 4.     Запишите уравнения электролитической диссоциации веществ: а) гидроксида лития; б)карбоната калия; в)нитрата бария; г)сернистой кислоты; д) нитрата аммония; е) кремниевой кислоты; ж) гидроксида магния; з) нитрата кальция. 5.     Составьте возможные уравнения электролитической диссоциации веществ в водных растворах:  HCl,  HNO3,    h3SiO3 Назовите класс данных веществ. 6.     Составьте возможные уравнения электролитической диссоциации веществ в водных растворах:   NaCl,   KNO3,    BaSO4 Назовите класс данных веществ. 7.     Пользуясь таблицей растворимости, приведите примеры трех веществ, которые в растворах образуют сульфат-ионы. Запишите уравнения электролитической диссоциации этих веществ. h3SO4 ↔ H+ + SO4-HSO4 ↔ H+ + SO42-

8.     Составьте уравнения электролитической диссоциации следующих электролитов:

Какие их этих электролитов образуют катионы водорода. 9.     Заполните таблицу: 10.           Заполните таблицу:
1.     Вещества, которые при диссоциации образуют в качестве катионов только ионы водорода  называются:
б) кислыми солями
г) амфотерными гидроксидами
2.     В три стадии протекает электролитическая диссоциация:
а) хлорида алюминия б) гидроксида натрия
в) ортофосфата калия г) ортофосфорной кислоты
3.     Ионы Cl- не образуются при диссоциации:
в) все ответы верны
4.     Концентрация каких частиц минимальна в водном растворе Н3РО4:
5.     Какие частицы присутствуют в разбавленном водном растворе азотной кислоты:
в) все ответы верны
6.     Какие частицы отсутствуют в разбавленном водном растворе сульфата меди (II):
б) все ответы верны
в)молекулы CuSO4 г) негидратированные ионы SO42-
7.     Укажите схему реакции, в которой ортофосфорная кислота выступает как двухосновная:
а) Nh4 + h4PO4 → Nh5h3PO4 б) 2KOH + h4PO4 → K2HPO4 + 2h3O
в)2h4PO4 + 3Ba(OH)2 →Ba3(PO4)2 + 6h3O г) NaOH + h4PO4 → Nah3PO4 + h3O
8.     Какие кислоты могут выступать как основные:
г) все ответы верны
9.     Какие кислоты не могут выступать как основные:
б) нет верного ответа
10.                        Степень диссоциации основания ХОН равна 20 %. Какое число гидроксид-ионов приходится в ее растворе на каждые 40 не распавшихся  молекул:

himiy88.blogspot.com

Диссоциация кислот, оснований, солей. Диссоциация воды рН-показатель.

С помощью теории электролитической диссоциации дают определения и описывают свойства кислот, оснований и солей.

Кислотами называются электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только катионы водорода

Н3РО4 Н+ + Н2РО-4(первая ступень)

Н2РО-4 Н+ + НРO2-4 (вторая ступень)

НРО2-4 Н+ PОЗ-4 (третья ступень)

Диссоциация многоосновной кислоты протекает главным образом по первой ступени, в меньшей степени по второй и лишь в незначительной степени по третьей. Поэтому в водном растворе, например, фосфорной кислоты наряду с молекулами Н3РО4 имеются ионы (в последовательно уменьшающихся количествах) Н2РО2-4,НРО2-4 и РО3-4.

Основаниями называются электролиты, при диссоциации которых в качестве анионов образуются только гидроксид-ионы.

Например:

KOH K+ + OH-; Nh5OH NH+4 + OH-

Основания, растворимые в воде называются щелочами. Их немного. Это основания щелочных и щелочноземельных металлов: LiOH, NaОН, КОН, RbОН, СsОН, FrОН и Са(ОН)2,Sr(ОН)2, Ва(ОН)2, Rа(ОН)2, а также NН4ОН. Большинство оснований в воде малораство­римо. Кислотность основания определяется числом его гидроксильных групп Например, NН4ОН - однокислотное основание, Са(ОН)2 - двухкислотное, Fе(ОН)3 -трехкислотное и т.д. Двух- и многокислотные основания диссоциируют ступенчато

Ca(ОН)2 Са(ОН)+ + OH- (первая ступень)

Ca(OH)+ Ca2++OH- (вторая ступень)

Однако имеются электролиты, которые при диссоциации одновременно образуют катионы водорода, и гидроксид-ионы. Эти электролиты называются амфотерными илиамфолитами. К ним относятся вода, гидроксиды цинка, алюминия, хрома и ряд других веществ. Вода, например, диссоциирует на ионы Н+ и ОН- (в незначительных количествах):

Н2O Н+ + ОН-

Следовательно, у нее в равной мере выражены и кислотные свойства, обусловленны наличием катионов водорода Н+, и щелочные свойства,обусловленные наличием ионов ОН-.

Диссоциацию амфотерного гидроксида цинка Zn(ОН)2 можно выра­зить уравнением

2ОН- + Zn2+ + 2Н2О Zn(ОН)2 + 2Н2О [Zn(ОН)4]2-+ 2Н+

Солями называются электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металлов а также катион аммония ( NH+4) и анионы кислотных остатков

Например:

(Nh5)2SO4 2NH+4 + SO2-4; Na3PO4 3Na+ + PO3-4

Так диссоциируют средние соли. Кислые же и основные соли диссоциируют ступенчато. У кислых солей вначале отщепляются ионы металлов, а затем катионы водорода. Например:

KHSO4 K+ + HSO-4

и далее

HSO-4 H++SO2-4

У основных солей вначале отщепляются кислотные остатки, а затем гидроксид-ионы.

Mg(OH)Cl Mg(OH)++Cl-

и далее

Mg(OH)+ Mg2++OH-

Основностъ кислоты определяется числом катионов водорода, которые образуются при диссоциации. Так, НCl, HNO3 - одноосновные кислоты - образуется один катион водорода ;Н2S, Н2СО3, Н2SO4 - двухосновные, а Н3РО4, Н3АsО4 - трехосновные, так как образуются соответственно два и три катиона водорода. Из четырех атомов водо­рода,содержащихся в молекуле уксусной кислоты СН3СООН, только один, входящий в карбоксильную группу - СООН, способен отщеп­ляться в виде катиона Н+, -уксусная кислота одноосновная.

Двух- и многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато (постепенно).

В насыщенном растворе твердого электролита произведение концентраций его ионов есть величина постоянная при данной температуре. Она называется произведением растворимости.

ПР(CaSO4) = [Ca2+][SO42–]

Если молекула электролита содержит несколько одинаковых ионов, то концентрации этих ионов, согласно закону действия масс*, должны быть возведены в соответствующие степени. Например:

PbI2 Pb2+ + 2 I–

ПР(PbI2) = [Pb2+][I–]2

Зная произведения растворимости, можно решать вопросы, связанные с образованием или растворением осадков при химических реакциях. Например, пусть диссоциация соли АВ происходит на два иона:

АВ А+ + В–

Обозначив растворимость через s (моль/л), получим [A+]=[B–]=s, ПР=[A+][B–]=s2. На практике чаще возникает обратная задача определения растворимости. Для соли, диссоциирующей на два иона, . Значения ПР можно найти в химических справочниках. Например,ПР(AgCl)=1,8·10–10, ПР(AgBr)=6·10–13, ПР(BaSO4)=1,1·10–10, ПР(HgS)=10–52. Если соль имеет общую формулу AB2, то она диссоциирует по уравнению:

AB2 A2+ + 2 B–

В этом случае [A2+]=s, [B–]=2s, ПР=[A2+][B–]2=s·(2s)2=4s3, .

Если фактическое произведение концентраций (ПС) ионов в некотором растворе превышает значение произведения растворимости, т.е. ПС>ПР, то раствор является пересыщенным *, и из него выпадает осадок. Условие растворения осадка (ненасыщенности раствора): ПС<ПР. Оба процесса идут с одинаковой скоростью, и система приходит в состояние равновесия при ПС=ПР (насыщенный раствор).

Чистая вода обладает незначительной электрической проводимостью, которая объясняется небольшой диссоциацией воды на ионы водорода и гидроксид-ионы:

h3O H+ + OH–

Такой процесс называется автопротолизом (самодиссоциацией). По величине электропроводности чистой воды можно вычислить концентрации ионов H+ и OH–. При 25°С они равны по 10–7 моль/л.

Выражение для константы диссоциации * воды имеет вид:

,

откуда [H+][OH–]=K[h3O]=Kw .

В воде и разбавленных водных растворах концентрацию воды можно считать постоянной: [h3O]=55,5 моль/л, поэтому Kw – константа. Выражение, полученное для Kw, показывает, что в воде и разбавленных водных растворах при постоянной температуре произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоянная. Она называется ионным произведением воды. При 25°С Kw=10–14.

В кислых растворах больше концентрация ионов водорода, в щелочных – концентрация ионов OH–. Однако произведение этих молярныхконцентраций всегда остается постоянным. Если, например, к чистой воде добавить столько кислоты, чтобы концентрация ионов водорода повысилась до 10–3 моль/л, то концентрация гидроксид-ионов станет равной 10–11 моль/л. Следовательно, если известна величина [H+], то однозначно определяется величина [OH–]. Поэтому степень кислотности или щелочности раствора можно количественно охарактеризовать концентрацией ионов водорода:

Нейтральный раствор [H+]=10–7 моль/л;

кислый раствор [H+]>10–7 моль/л;

щелочной раствор [H+]<10–7 моль/л.

Наиболее часто используют не концентрацию [H+], а ее десятичный логарифм, взятый с обратным знаком:

pH= –lg [H+]

Эта величина называется водородным показателем. Например, если [H+]=10–5 моль/л, то pH=5; если [H+]=10–9 моль/л, то pH=9. Отсюда следует, что в нейтральном растворе pH=7, в кислом растворе pH<7, в щелочном растворе pH>7. Иногда пользуются значением гидроксидного показателя pOH=–lg[OH–]. При 25°С выполняется равенство: pH+pOH=14.

Для многих процессов величина pH очень важна (для жизнедеятельности растений и животных – pH крови, почвенного раствора). Свойства природных вод, в частности их коррозионная активность, сильно зависят от pH.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Электролитическая диссоциация кислот, оснований и солей в водных растворах » mozok.click

Электролитическая диссоциация кислот

При растворении в воде кислоты, соли и основания диссоциируют на положительно и отрицательно заряженные ионы (катионы и анионы). Определим характерные общие признаки диссоциации электролитов каждого класса соединений.

Кислоты, как вы помните, состоят из Гидрогена и кислотного остатка, соединенных ковалентной полярной связью. В предыдущем параграфе на примере растворения гидроген хлорида мы рассмотрели, как под действием молекул воды полярная связь превращается в ионную, и кислота распадается на катионы Гидрогена и хлорид-ионы.

Таким образом, с точки зрения теории электролитической диссоциации Аррениуса,

Кислоты — это электролиты, при диссоциации которых образуются катионы Гидрогена и анионы кислотного остатка.

Подобно хлоридной кислоте протекает диссоциация и других кислот, например нитратной:

При диссоциации молекулы сульфатной кислоты число катионов Гидрогена вдвое превышает число анионов кислотного остатка — сульфат-ионов. Заряд аниона равен -2 (в формулах ионов записывают «2-»):

Названия анионов, образующихся при диссоциации кислот, совпадают с названиями кислотных остатков. Они приведены в таблице растворимости на форзаце.

Легко заметить, что при диссоциации различных кислот образуются различные анионы, но катионы только одного типа — катионы Гидрогена H+. Значит, именно катионы Гидрогена определяют характерные свойства кислот — кислый вкус, изменение окраски индикаторов, реакции с активными металлами, основными оксидами, основаниями и солями.

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, отщепляя ионы Гидрогена последовательно, друг за другом. Например, в растворе сульфатной кислоты протекают следующие процессы:

Как видно из приведенных уравнений диссоциации многоосновной кислоты, анионы, образующиеся при ступенчатой диссоциации на первой стадии, содержат ионы Гидрогена. Это отражено в названии анионов: HSO- — гидрогенсульфат-ион.

Электролитическая диссоциация ортофосфатной кислоты проходит в три стадии:

Суммарное уравнение диссоциации ортофосфатной кислоты имеет вид:

Таким образом, каждой многоосновной кислоте соответствует несколько анионов, и все они одновременно присутствуют в растворе.

Обратите внимание, что в некоторых уравнениях диссоциации стоят двунаправленные стрелки. Что они означают, вы узнаете в следующем параграфе.

Электролитическая диссоциация оснований

Основания состоят из катионов металлического элемента и гидроксид-анионов. При диссоциации оснований эти ионы переходят в раствор. Число гидроксид-ионов, образующихся при диссоциации, равно заряду иона металлического элемента. Таким образом, с точки зрения теории электролитической диссоциации

Основания — это электролиты, которые диссоциируют на катионы металлического элемента и гидроксид-анионы.

Рассмотрим уравнения диссоциации оснований на примере диссоциации натрий и барий гидроксидов:

При диссоциации оснований образуются анионы одного типа — гидроксид-ионы, определяющие все характерные свойства растворов щелочей: способность менять окраску индикаторов, реагировать с кислотами, кислотными оксидами и солями.

Электролитическая диссоциация солей

Соли образованы катионами металлического элемента и анионами кислотного остатка. При растворении солей в воде эти ионы переходят в раствор.

Соли — это электролиты, которые диссоциируют на катионы металлического элемента и анионы кислотного остатка.

Рассмотрим диссоциацию солей на примере диссоциации калий нитрата:

Аналогично диссоциируют и другие соли, например нитрат кальция и калий ортофосфат:

В уравнениях диссоциации солей заряд катиона по абсолютной величине равен степени окисления металлического элемента, а заряд аниона — сумме степеней окисления элементов в кислотном остатке. Например, купрум(П) сульфат распадается на ионы

а феррум(Ш) нитрат — на ионы

Заряд катионов металлических элементов в большинстве случаев можно определить по Периодической системе. Заряды катионов металлических элементов главных подгрупп обычно равны номеру группы, в которой расположен элемент:

Металлические элементы побочных подгрупп обычно образуют несколько ионов, например Fe2+, Fe3+.

Заряды кислотных остатков проще определять по числу ионов Гидрогена в составе молекулы кислоты, как вы это делали в 8 классе. Заряды некоторых кислотных остатков приведены в таблице растворимости на форзаце.

Обратите внимание, что в уравнениях диссоциации кислот, оснований и солей суммарный заряд катионов и анионов должен быть равен нулю, поскольку любое вещество является электронейтральным.

Ступенчатая диссоциация обусловливает возможность существования кислых и основных солей. Кислые соли содержат ионы Гидрогена, как кислоты. Именно поэтому такие соли называют кислыми. А в основных солях содержатся гидроксид-ионы, как в основаниях.

На первой стадии диссоциации сульфатной кислоты образуется гидрогенсульфат-ион HSO-, благодаря чему существуют кислые соли: NaHSO4 (натрий гидрогенсульфат), Al(HSO4)3 (алюминий гидрогенсульфат) и др. Для ортофосфатной кислоты также характерны кислые соли K2HPO4 (калий гидрогенортофосфат) или Kh3PO4 (калий дигидрогенортофосфат).

В растворах кислые соли диссоциируют в две стадии:

Кислые соли характерны только для многоосновных кислот, поскольку они диссоциируют ступенчато. Единственным исключением является одноосновная кислота — флуоридная. Благодаря водородным связям в растворе этой кислоты присутствуют частицы h3F2, и флуоридная кислота может образовывать кислую соль состава KHF2.

Некоторые нерастворимые гидроксиды образуют катионы, в которых имеется гидроксид-ион. Например, алюминий содержится в составе катиона AlOh3+, благодаря чему существует соль состава AlOHCl2 (алюминий гидроксохлорид). Такую соль называют основной.

Ключевая идея

Контрольные вопросы

100. Дайте определение кислотам, основаниям и солям с точки зрения теории электролитической диссоциации.

101. В чем особенность диссоциации многоосновных кислот по сравнению с одноосновными? Объясните на примере сульфатной кислоты.

Задания для усвоения материала

102. В результате диссоциации молекулы кислоты образовался ион с зарядом 3—. Сколько ионов Гидрогена при этом образовалось?

103. Составьте уравнения электролитической диссоциации кислот: карбонатной, бромидной, нитритной. Назовите образующиеся анионы.

104. Какие из приведенных кислот будут диссоциировать ступенчато: HCl, h3CO3, HNO3, h3S, h3SO3? Ответ подтвердите уравнениями реакций.

105. Составьте уравнения диссоциации солей: магний нитрата, алюминий хлорида, барий бромида, натрий карбоната, натрий ортофосфата.

106. Приведите по одному примеру солей, при диссоциации которых количеством вещества 1 моль образуется: а) 2 моль ионов; б) 3 моль ионов; в) 4 моль ионов; г) 5 моль ионов. Запишите уравнения диссоциации.

107. Запишите заряды ионов в веществах: a) Na2S, Na2SO4, Na3PO4, AlPO4;

б) NaHSO4, Mg(HSO4)2, CaHPO4, Ba(OH)2. Назовите эти вещества.

108. Составьте уравнения электролитической диссоциации веществ: калий гидроксида, барий сульфида, феррум(Ш) нитрата, магний хлорида, алюминий сульфата.

109. Составьте формулу вещества, при диссоциации которого образуются ионы Кальция и гидроксид-ионы.

110. Из перечня веществ выпишите отдельно электролиты и неэлектролиты: HCl, Ca, Cr2(SO4)3, Fe2O3, Mg(OH)2, CO2, Sr(OH)2, Sr(NO3)2, P2O5, h3O. Составьте уравнения диссоциации электролитов.

111. При диссоциации некоего нитрата образовался 1 моль катионов с зарядом 2+. Какое количество вещества нитрат-ионов при этом образовалось?

112. Составьте формулы и запишите уравнения диссоциации феррум(П) сульфата и феррум(Ш) сульфата. Чем отличаются эти соли?

113. Приведите по одному примеру уравнений диссоциации солей в соответствии со схемами (буквой М обозначен металлический элемент, а Х — кислотный остаток): а) МХ ^ М2+ + Х2-; б) МХ3 ^ М3+ + 3Х-;

в) М3Х ^ 3М+ + Х3-; г) М2Х3 ^ 2М3+ + 3Х2-.

114. В растворе присутствуют ионы K+, Mg2+, NO-, SO4-. Какие вещества растворили? Приведите два варианта ответа.

115*. Составьте уравнения диссоциации тех электролитов, которые образуют хлорид-ионы: CrCl3, KClO3, BaCl2, Ca(ClO)2, HClO4, MgOHCl.

 

Это материал учебника Химия 9 класс Григорович

 

mozok.click

Диссоциация кислот, щелочей и солей

Кислоты — электролиты, в растворах которых нет дру­гих катионов, кроме катионов водорода.

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато:

Основания — электролиты, в растворах которых нет других анионов, кроме гидроксид-ионов.

Соли — электролиты, в растворах которых есть кати­оны металлов или ион аммония и анионы кислотных ос­татков.

Билет №5. (углубленный)

Электролиты и неэлектролиты. Электролическая диссоциация неорганических кислот, солей, щелочей. Степень диссоциации.

Электролит проводит электрический ток в результате того, что направленное переме­щение его ионов создает поток электрических зарядов. Таким образом, пропускание электрического тока через электролит сопровождается переносом вещества.

Электролитами чаще всего являются такие соединения, как кислоты, основания или соли, находящиеся в расплавленном состоянии или в водных растворах. Способ­ность электролитов проводить электрический ток называется электролитической прово­димостью. Ее следует отличать от электронной проводимости обычных проводников электрического тока, например металлов. В веществах с электронной проводимостью поток заряда обусловлен потоком электронов, а не перемещением ионов. Поэтому пропускание электрического тока через проводники с электронной проводимостью не сопровождается переносом вещества.

Электролиты в свою очередь могут быть подразделены на два типа: сильные и слабые электролиты. Сильный электролит – это соединение, которое в расплавленном состоянии или в растворе полностью ионизировано. Примером сильного электролита может служить соляная кислота. При растворении хлороводорода в воде происходит его полная ионизация:

В этом уравнении использована простая (а не двойная) стрелка, чтобы показать, что процесс идет в указанную сторону до полного завершения.

Слабый электролит – это вещество, которое диссоциирует на ионы лишь частично. Следовательно, в растворе устанавливается равновесие между недиссоциированными молекулами такого вещества и диссоциированными ионами. Примером слабого электролита является уксусная кислота:

Органические кислоты и основания обычно являются слабыми электролитами.

Неэлектролит вообще не диссоциирует на ионы и поэтому не обладает спо­собностью проводить электрический ток. Большинство органических соединений при­надлежат к неэлектролитам.

Механизм электролитической диссоциации — распада молекул или кристаллов растворяемого вещества на ионы под влиянием моле­кул растворителя — был понят несколько позднее. Согласно современным воз­зрениям, такой распад является результатом взаимодействия поляр­ных молекул растворителя, например воды, с молекулами или крис­таллической решеткой растворяемого вещества. Молекулы раствори­теля атакуют кристаллическую решетку, разрушая ее и переводя составные части решетки (ионы) в раствор в форме сольватированных (гидратированных) заряженных частиц Окружающие эти ионы полярные молекулы растворителя ориентированы в соответствии с зарядом ионов. Растворение электролита в известной мере упорядочи­вает молекулы растворителя. Естественно предположить, что эта способность к упорядочению молекул растворителя у многозарядных ионов выражена сильнее, чем у однозарядных. В этом и нужно искать причину того, что соли, содержащие многозарядные ионы, плохо растворимы (в ряде случаев практически нерастворимы) в воде. На­пример, хлорид бария растворим хорошо, а сульфат бария — очень плохо. Следовательно, влияние растворенного вещества и растворителя является обоюдным: полярные молекулы растворителя разрушают кристаллическую решетку растворяемого вещества на отдельные ионы, а эти ионы, переходя в раствор, вызывают изменение растворителя, заставляя его молекулы упорядочиваться. Кроме того, сольватированные ионы растворенного вещества не индифферентны по отноше­нию друг к другу. Противоположно заряженные ионы имеют тен­денцию притягиваться силами электростатического взаимодействия, образуя нейтральные молекулы или нейтральные группы молекул. Разумеется, в реальном растворе всегда присутствуют как отдельные сольватированные ионы, так и нейтральные молекулы.

Действие растворителя на растворенное вещество настолько ве­лико, что может вызывать электролитическую диссоциацию веществ, не обладающих ионным типом связи. Например, полярные молекулы хлороводорода, растворяясь в воде, разрываются ее молекулами на ионы. При растворении хлороводорода в бензоле, являющемся менее полярным растворителем, чем вода, диссоциации молекул не проис­ходит. Поэтому раствор хлороводорода (кислота) в воде проводит электрический ток, а в бензоле нет.

Степень электролитической диссоциации  – число, показываю­щее, какая часть молекул электролита находится в растворе в виде ионов.

Очевидно, во всех растворах неэлектролитов, где диссоциация на ионы полностью отсутствует, =0, а в растворах, в которых все растворенное вещество присутствует в форме ионов (полная диссо­циация), =1. Очень часто для растворов средней и высокой кон­центраций (с5,0%...с10,0%) считают, что слабые электролиты характеризуются 0,03, а сильные – 0,30. Электролиты сред­ней силы характеризуются промежуточными значениями степени дис­социации: 0,030,30. Однако необходимо отметить, что предложенная классификация является в значительной степени условной (особенно в случае слабых электролитов и электролитов средней силы). Это объясняется следующим. Степень диссоциации в общем случае зависит от природы электролита и растворителя, от концентрации и температуры раствора. Для растворов, образованных одними и теми же компонентами (растворителем и растворенным веществом), наи­больший интерес представляет зависимость степени диссоциации от концентрации раствора. Для слабых электролитов типа H+B– (кис­лота) или А+ОН– (основание) степень диссоциации ос и концентрация раствора с связаны зависимостью:

где Кi — константа, характеризующая способность того или иного слабого электролита к диссоциации.

При малых значениях  (0,05) разность 1– приблизитель­но равна 1. Тогда из этого уравнения можно получить:

что является математическим выражением закона разведения Оствальда: степень диссоциации слабого электролита в растворе тем выше, чем более разбавлен раствор.

Допустим, что при растворении электролита ВА в воде образуется раствор, имеющий концентрацию с. В результате некоторая часть а электролита ВА диссоциирует, образуя ионы B+ и А–. Величина  называется степенью диссоциации. Равновесная концентрация неионизированного электролита ВА оказывается равной с(1– ). Таким образом, можно записать

Запишем теперь выражение для константы равновесия рассматриваемой диссоциации

Подставив в это выражение равновесные концентрации участников диссоциации, получим

Это соотношение и представляет собой закон разбавления Оствальда. Константа Кс называется константой диссоциации электролита. Чем больше Kc, тем сильнее электро­лит.

studfiles.net