1.5. Диссоциация оснований, кислот, амфотерных гидроксидов, солей в водных растворах

Диссоциация оснований. Согласно теории электроли­тической диссоциации, основания - это электролиты, ко­торые при диссоциации образуют только один вид анио­нов - гидроксид-ионы ОН^-:

NaOH → Na⁺ + ОН^- ; Са(ОН)₂ → СаОН⁺ + ОН^-; СаОН⁺ → Са²⁺ + ОН^-.

Диссоциация кислот. Кислоты - это электролиты, ко­торые при диссоциации образуют только один вид катио­нов - катионы водорода Н⁺.

Одноосновные кислоты диссоциируют на ионы в одну стадию:

НС1 → Н⁺ + С1^-; HNO₃ → Н⁺ + NO₃ .

Многоосновные кислоты (H₂SO₃, H₂SO₄, H₂S, H₃PO₄ и др.) диссоциируют ступенчато.

Первая ступень: H₂SO₄ → Н⁺ + HSO₄ .

Вторая ступень: HSO₄ → Н⁺ + SO^-₄ .

По второй ступени диссоциация HSO^-₄ затруднена.

Диссоциация фосфорной кислоты протекает по трем ступеням, причем по первой ступени диссоциация проте­кает в большей степени, чем по второй, а по второй — боль­ше, чем по третьей.

Первая ступень: Н₃РО₄ ↔ Н⁺ + Н₂РО^-₄ .

Вторая ступень: Н₂РО₄ ↔ Н⁺ + НРО^2-₄.

Третья ступень: НРО^2-₄↔ H⁺ + РО^3-₄.

Водный раствор фосфорной кислоты содержит ионы водорода Н⁺, дигидрофосфат-ионы Н₂РО^-₄ , гидрофосфат-ионы НРО^2-₄ и фосфат-ионы РО^3-₄ , причем ионов Н₂РО^-₄ больше, чем НРО^2-₄ и РО^3-₄ -ионов.

Диссоциация амфотерных гидроксидов. Амфотерные гидроксиды диссоциируют в водном растворе как по типу кислоты, так и по типу основания. При их диссоциации; одновременно образуются катионы Н⁺ и гидроксид-анионы ОН^-. Амфотерные гидроксиды способны реагировать и с кислотами, и с основаниями. К ним относятся гидрокси­ды цинка, алюминия, хрома, свинца и др. Амфотерным электролитом является также вода.

Диссоциация амфотерных гидроксидов по типу кислот и ос­нований происходит потому, что прочность химических связей между атомами металла и кислорода (Ме-О-) и между атома­ми кислорода и водорода (-О-Н) почти одинакова. В ре­зультате эти связи в водных растворах разрываются одно­временно и появляются катионы Н⁺ и анионы ОН^-:

Н⁺ + МеО^- ↔ МеОН ↔Ме⁺ + ОН^-.

Тогда диссоциацию амфотерного гидроксида цинка в водном растворе можно представить схемой:

2Н⁺ + ZnO^2-₂ ↔ H₂ZnО₂ ↔ Zn(OH)₂ ↔ Zn²⁺ + 2OH^-.

Диссоциация солей. 1. Диссоциация средней соли. При растворении в воде средняя соль образует катионы метал­ла и анионы кислотного остатка:

Na₂CO₃ → 2Na⁺ + CO^2-₃ ; A1₂(SO₄)₃ → 2Al₃⁺ + 3 SO^2-₄.

Таким образом, с точки зрения теории электролитиче­ской диссоциации, средние соли можно определить как элект­ролиты, при диссоциации которых в водных растворах об­разуются катионы металла и анионы кислотного остатка.

2. Диссоциация кислой соли. При растворении в воде кис­лая соль образует катион металла и сложный анион, в состав которого входят атомы водорода и кислотный остаток:

NaHCO₃ → Na⁺ + НСО^-₃ (α= 1).

Сложный анион НСО₃ (гидрокарбонат-ион) частично диссоциирует и дает анион СО^2-₃:

НСО₃ ^ Н+ + СО§" (α « 1).

3. Диссоциация основной соли. При диссоциации основ­ной соли образуются анионы кислотного остатка и слож­ные катионы, состоящие из атомов металла и гидроксогрупп ОН^-:

MgOHCl → MgOH⁺ + Cl^- (α = 1).

Сложный катион MgOH⁺ частично диссоциирует:

MgOH+ ↔ Mg²⁺ + ОН^- (α << 1).

4. Диссоциация двойной соли. При замещении ионов водорода в многоосновной кислоте ионами разных метал­лов образуются соли, которые называются двойными. К двойным солям относятся: алюмо-калиевые квасцы, или сульфат алюминия-калия KA1(SO₄)₂ • 12Н₂О; сегнетова соль, или тартрат калия-натрия NaKC₄H₄O₆, фосфат натрия -аммония Na₂NH₄PO₄ и др. Диссоциация этих со­лей протекает по следующей схеме:

KA1(SO₄)₂ → К⁺ + А1³⁺ + 2 SO^2-₄ ;

NaKC₄H₄O₆ → Na⁺ + К⁺ + С₄Н₄О^2-₆ ;

Na₂NH₄PO₄ → 2Na⁺ + NH⁺₄ + PO^3-₄

В результате диссоциации водный раствор двойной со­ли содержит два катиона и анион кислотного остатка.