3 Тақырып Электролит ерітінділері
1 Күшті және әлсіз электролиттер
Еріткіштің полярлы молекулаларының әсерінен ерітілген заттың сольватталған иондарға толық немесе жарым-жартылай ыдырауы электролиттік диссоциация деп аталады (ЭД).
Электролиттік диссоциациялануға қабілеттілігі бойынша химиялық қосылыстарды электролиттер мен бейэлектролиттерге бөледі. Электролиттік диссоциация ерітінділердің иондық өткізгіштігін қамтамасыз етеді.
Бейэлектролиттер – ерітілген де, балқытылған да күйінде жүйелердің электр өткізгіштігін қамтамасыз етуге қабілеттілігі жоқ заттар. Оларға кейбір органикалық заттар жатады: спирттар, кетондар, эфирлер, қанттар және т.б.
Электролиттер деп суда немесе полярлы еріткіштерде иондарға ыдырайтын заттарды айтады. Электролиттер ерітінділері мен балқымалары электр тоғын өткізеді.
Электролиттік диссоциациялану процесі қаншама толық өтуіне байланысты күшті және әлсіз электролиттерді ажыратады.
2 кесте – Күшті және әлсіз электролиттер
Күшті электролиттер |
Әлсіз электролиттер |
Суда еритін негіздер (сілтілер): LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2. (NH4OH-тан бақалары). Күшті қышқылдар: HNO3, H2SO4, H2S2O8, HClO4, HMnO4. Оттексіз қышқылдар: HCI, HBr, HI. Жай тұздардың барлығы (оларға жатпайды: ZnCI2, ZnI2, CdCl2, CdI2, HgCl2, Hg(CN)2, Fe(CNS)3). Сыртқы сферасы бар комплексті қосылыстар: [Cu(NH3)4]SO4, Na3[Al(OH)6] …
|
Суда нашар еритін негіздер: Mn(OH)2, Fe(OH)2, Co(OH)2, Ni(OH)2 ... Амфотерлі гидроксидтердің барлығы: Be(OH)2, Al(OH)3, Zn(OH)2 ... Әлсіз оксоқышқылдар: H2CO3, H2SiO3, H2S2O3, H3BO3, H3PO3, HNO2, HГалO, HГалO2. Оттексіз қышқылдар: HF, H2S, HCN, HSCN. Комплексті тұздардың ішкі сфералары: [Cu(NH3)4]2+, [Al(OH)6]3- ... |
H3PO4, H2SO3, Mg(OH)2 – орташа күші бар электролиттер H2O, CH3COOH - әлсіз электролиттер |
|
1.1 Электролиттік диссоциациялану дәрежесі
Электролиттік диссоциация – қайтымды процесс: электролит ерітінділерінде иондармен қатар диссоциацияланбаған молекулалар болады. Осы себептен электролит ерітінділерін сандық жағынан электролиттік диссоциациялану дәрежесі (α) сипаттайды.
α – иондарға ыдыраған молекулалар санының (n) еріген молекулалардың жалпы санына (N) қатынасы:
немесе
,
(3.1)
мұнда с – молярлы концентрация, моль/л.
Электролиттің диссоциациялану дәрежесі тәжірибелік жолмен анықталады және бірлік өлшеммен немесе пайызбен өрнектеледі.
1.2 Электролиттік диссоциациялану тұрақтысы
Күшті электролиттер суда еру кезінде иондарға толық ыдырайды, әлсіз электролиттер – тек жарым-жартылай ғана. Соңғы жағдайда диссоциация процесі қайтымды болады. Кез келген қайтымды процеске әрекеттесуші массалар заңын қолдануға болады.
Әлсіз электролит ерітіндісінде толық диссоциацияланбауына байланысты түзілген иондар мен молекулалар (немесе күрделі иондар) арасында химиялық тепе-теңдік орнайды. Мұндай процестің тепе-теңдік тұрақтысын электролиттік диссоциациялану тұрақтысы (Кд) деп атайды.
Электролиттік диссоциациялану тұрақтысы Кд иондар тепе-теңдік концентрациялар көбейтіндісінің диссоциацияланбаған молекулалар санының қатынасына тең:
.
(3.2)
Мысалы, әлсіз екі негізді күкіртті сутек қышқылының электролиттік диссоциациялану тұрақтысының теңдеуі былай жазылады:
I сатысы: H2S = H+ + HS- II сатысы: HS- = H+ + S2-
[H+]×[HS-] [H+]×[S2-]
Kд’ = ¾¾¾¾ = 6×10-8; Kд’’ = ¾¾¾¾ = 1×10-14.
[H2S] [HS-]
Концентрациясы 0,1 моль/л H2S ерітіндісінің электролиттік диссоциациялану дәрежесі: a’ = 3,98×10-4; a’’ = 3,3×10-7.
Осылай диссоциациялану тұрақтысы әлсіз электролиттің иондарға ыдырау қабілеттілігін сипаттайды: Кд неғұрлым жоғары болса, ерітіндіде иондар саны да артады, соғұрлым әлсіз электролиттің диссоциациялану дәрежесі де жоғары болады.
Әлсіз электролиттің электролиттік диссоциациялануы бірнеше сатыда өтетін жағдайда келесі сатының Кд және a мәндері алдыңғы сатыдағыдан төмен болады:
a’’<a’; Кд’’<Кд’.
Күшті электролит ерітінділерінде гидратталған иондық жұптардың түзілуімен молекулалардың иондарға толық (қайтымсыз) электролиттік диссоциациялануы жүреді. Осы себептен әрекеттесуші массалар заңын күшті электролиттер ерітінділеріне қолдануға болмайды, яғни Кд-ның күшті электролит үшін мағынасы болмайды.