Властивості розчинів електролітів. Теорія електролітичної дисоціації.

1.Реальні розчини та хімічна теорія розчинення.

Розчини називаються ідеальними, якщо в них відсутня взаємодія між розчиненою речовиною і розчинником. Розчинення таких речовин як цукор, сечовина, пероксоводень, нагадує змішування газів. Чим менша концентрація розчину, тим ближче він до ідеального розчину. При виготовленні цих розчинів не повинно поглинатися або виділятися тепло, а обєм повинен дорівнювати сумі обємів розчиненої речовини та розчинника. Характерною ознакою цих розчинів є те, що вони суворо підкоряються законам Рауля і Вант-Гоффа

У реальних розчинах, як правило, проявляється взаємодія між розчиненою речовиною і розчинником. Вони не підкоряються законам Рауля і Вант-Гоффа, розчинену речовину не можна розглядати поза будовою і впливу розчинника. При утворенні розчинів частіше відбуваються помітні хімічні перетворення про це свідчить:

٭ зменшення обєму розчину порівняно з сумарним обємом компонентів,

٭ тепловий ефект, що супроводжує змішування розчиненої речовини та

розчинника.

٭ зміна забарвлення деякі розчини мають колір, відмінний від кольору їх компонентів:

Важливим доказом того, що в реальних розчинах відбувається хімічна взаємодія є зміна забарвлення. Так, йод, розчиняючись у бензолі утворює слабкий звязок між молекулами йоду і бензолу і забарвлює розчин у фіолетовий колір, подібний кольору газуватого йоду. При розчиненні ж йоду в спирті, одержують розчин бурого кольору, тому що утворюється досить стійка сполука І₂(С₂Н₅ОН)₃.

Так, коли змішати 50 мл спирту з 50 мл води, то одержаний розчин матиме обєм, менший за 100 мл (на 3.5 %). При цьому спостерігається розігрівання, поява нового відтінку, запаху. Отже, в утвореному розчині молекули води і спирту не просто перемішуються між собою, а взаємодіють хімічно. Одержання реальних розчинів завжди супроводжується виділенням або поглинанням тепла. Наприклад, розчинення КОН у воді супроводжується виділенням великої кількості тепла і після випаровування розчину з нього виділяється не безводний КОН, а його кристалогідрат КОНН₂О.

Крім природи розчинника і розчинної речовини тепловий ефект залежить від кількості розчинної речовини. Щоб зручно порівнювати різні речовини за здатністю виділяти або поглинати тепло при одержанні розчинів, тепловий ефект розчинення відносять до 1 моля розчиненої речовини і називають його інтегральним теплом розчинення.

Застосування законів Рауля і Вант-Гоффа до розчинів NaCl та НCl кислоти, виявило, що вони не придатні для описання властивостей цих розчинів. Вони володіли великим осмотичним тиском замерзали при більш низькій температурі і кипіли при більш високій температурі, ніж розчини сечовини і глюкози при тій же молярній концентрації.

Таким чином, якщо зіставити одні і ті ж характеристики (осмотичний тиск, пониження тиску пари і т.д.) для розчинів електролітів, які одержані експериментальним шляхом і розраховані на основі законів Вант-Гоффа і Рауля, то експериментальні значення будуть більше теоретичних:

Коефіціент і одержав назву ізотонічного коефіціенту. Це поправочний коефіціент, введення якого робить закони Вант-Гоффа і Рауля дійсними для розчинів електролітів:

Для розчинів електролітів і завжди більше одиниці.

Порівнюючи розчини солей, кислот, лугів з поведінкою деяких речовин і газів при нагріванні, можна зробити висновок, що збільшення осмотичного тиску, викликане дисоціацією молекул відповідних розчинних речовин. Фізичний зміст ізотонічного коефіцієнту і полягає в збільшенні загального числа частинок в розчині за рахунок часткового або повного розпаду розчинних речовин на іони. При цьому під частинками розуміють як окремі іони так і молекули, які не розпались.

Величина і різна для різних речовин і для різних розчинів: з розведенням вона росте і наближається до цілих чисел: 2 для NaCl, KI, CaSO₄, HBr тощо, 3 для MgCl₂, Ca(NO)₂, Na₂SO₄, тобто кожна уявна молекула NaCl у розчині розпадається на дві частинки, а Ca(NO₃)₂ – на три.

Безводна оцтова кислота практично не проводить електричний струм. Вода також дуже погано проводить його. Коли ж їх змішати, то одержують електропровідний розчин. Ще помітніше зростає λ при розчиненні Н₂SO₄ у воді. Оскільки струм можуть створювати лише електрично заряджені частки – позитивні (катіони) та негативні (аніони), то це і є доказом, що у розчині присутні іони.

. Електролітична дисоціація. Ступінь дисоціації. Сильні й слабкі електроліти

Шведський вчений Сванте Арреніус у результаті експериментальних досліджень розробив теорію електричної дисоціації ( 1903 р. присуджено Нобелевську премію). Великі заслуги в розвитку цієї теорії також видатного латвійського вченого В. Оствальда. В подальшому ця теорія розвинути в працях Кістяковського та Каблукова. Основними поняття ТЕД:

{Неелектроліти – речовини, водні розчини або розплави яких не проводять електричного струму.} Приклади неелектролітів: глюкоза C6H12O6; етиловий спирт C2H5OH; пропан C3H8; бутан C4H10 ; діетиловий етер (медичний ефір) C2H5 - O - C2H5; ацетон CH3 - C(O) - CH3

ЕЛЕКТРОЛІТИ – речовини, які у водних розчинах (або п пполярних розчинниках) та розплавах існують у вигляді у вигйо йонів, що зумовлює проходження електричного струму (йонну провідність).

 

До електролітів належать речовини з йонним та ковалентним полярним типами зв’язку:

Електроліти – це речовини, які під час розчинення у воді (або іншому полярному розчиннику) або розплавах розпадаються на йони і тому їх розчини чи розплави проводять електричний струм.

Під впливом електричної напруги рух іонів упорядковується так, що аніони рухаються до позитивнозарядженого електрода (анода), а катіони – до негативнозарядженого електрода (катода).

Електролітична дисоціація – це розпад речовин на йони у розчинах або в розплавах.

Механізм електролітичної дисоціації залежить від типу хімічного зв’язку.

Можливість і ступінь розпада на іони визначається природою розчиненої речовини і природою розчинника. Розпад на іони повязують або з явищем дисоціації (розпаду) або з явищем іонізації – утворення іонів.