Диссоциация кислот, оснований и солей. Амфолиты.

Диссоциацию кислот, оснований и солей мы будем рассматривать в водных растворах. При этом необходимо отметить, что в данном случае оксиды будут неэлектролитами и, если вещество нерастворимо в воде, то оно также является неэлектролитом (хотя вам известно, что есть вещества, которые в воде растворяются, но являются неэлектролитами).

Диссоциация кислот

● Кислоты – это электролиты, при диссоциации которых в качестве катиона образуются только катионы водорода Н⁺.

Необходимо знать, что сильные кислоты нацело диссоциируют на катионы водорода и кислотный остаток, тогда как слабые кислоты диссоциируют ступенчато.

Сильные кислоты:

HNO₃ H⁺ + NO₃^-

(без учёта молекул воды, т.е. упрощённый вариант записи электролитической диссоциации). Так как при диссоциации образуются протоны (катионы водорода), а процесс протекает в водном растворе, то происходит протонизация молекул воды. Образуется ион-гидроксония (смотри лекцию 3). Следовательно, правильнее записывать уравнение электролитической диссоциации следующим образом:

HNO₃ + Н₂О H₃О⁺ + NO₃^-

При написании уравнений реакций электролитической диссоциации необходимо учитывать, что суммарно заряды левой и правой частей уравнений должны быть одинаковыми.

Рассмотрим другие примеры диссоциации сильных кислот:

HClO₄ H⁺ + ClO₄^-

H₂SO₄ 2H⁺ + SO₄^2-

Слабые кислоты:

Слабые кислоты диссоциируют ступенчато. Количество ступеней зависит от основности кислоты (основность кислоты определяется числом атомов водорода, способных замещаться на металл).

Одноосновная кислота:

HF H⁺ + F^-

Двухосновная кислота:

H₂SO₃ H⁺ + HSO₃^- (I ступень)

HSO₃^- H⁺ + SO₃^2- (II ступень)

При этом необходимо помнить, что константы диссоциации по каждой ступени будут отличаться:

Для первой ступени Для второй ступени

При диссоциации веществ по ступеням, константа диссоциации с каждым разом становится меньше. Это связано с тем, что при диссоциации вещества на первой ступени отрыв протона происходит от нейтральной молекулы вещества, а на второй уже от заряженного аниона. Отрыв протона (как и любой другой частицы) от иона всегда протекает труднее (энергетические затраты увеличиваются).

Диссоциация оснований

● Основания – это электролиты, при диссоциации которых в качестве аниона всегда образуются только гидроксид-ионы ОН^-. Сильные основания диссоциируют нацело, слабые – по ступеням.

Сильные основания:

КOН К⁺ + OН^-

Ва(OН)₂ Ва²⁺ + 2OН^-

Слабые основания:

Слабые основания диссоциируют ступенчато. Количество ступеней зависит от кислотности оснований (количество гидроксильных групп, способных замещаться на кислотный остаток).

Двухкислотное основание:

Сd(OН)₂ CdOH⁺ + OН^-

CdOН⁺ Cd²⁺ + OН^-

При этом необходимо помнить, что константы диссоциации по каждой ступени будут отличаться:

Для первой ступени Для второй ступени

Несмотря на то, что гидроксид кадмия (II) в воде не растворяется, диссоциацию его мы можем записать. Это объясняется тем, что абсолютно нерастворимых веществ в воде не существует. Следовательно, в той части гидроксида кобальта (II), которая в воде растворяется, будет протекать электролитическая диссоциация.

Диссоциация солей

● Средние соли – это электролиты, при диссоциации которых в качестве катиона образуются катионы металла (или ион аммония NH₄⁺), а качестве аниона – анионы кислотного остатка. Растворимые в воде соли диссоциируют нацело:

NaNO₃ Na⁺ + NO₃^-

Na₂SO₄ 2Na⁺ + SO₄^2-

Fe₂(SO₄)₃ 2Fe³⁺ + 3SO₄^2-

● Амфолиты – это вещества проявляющие двойственную природу свойств (амфотерность) и при диссоциации одновременно могут образовывать катионы водорода Н⁺ (как кислоты) и гидроксид-анионы ОН^- (как основания).

В чистой воде протекает реакция (условно):

Н₂O Н⁺ + ОН^-

Н₂O + Н⁺ Н₃О⁺

Суммарно: Н₂О + Н₂О Н₃О⁺ + ОН^-

Следовательно, вода – типичный амфолит, так как она диссоциирует и как кислота, и как основание.

Рассмотрим диссоциацию амфотерных гидроксидов (например, Zn(OH)₂ и Al(OH)₃). В зависимости от другого реагента, данные гидроксиды могут проявлять свойства как оснований, так и кислоты. Поэтому они диссоциируют по типу кислоты и по типу основания. Не рассматривая ступенчатость процессов, уравнения электролитической диссоциации этих веществ можно записать следующим образом:

2H⁺ + ZnO₂^2- H₂ZnO₂ Zn(OH)₂ Zn²⁺ + 2OH^-

3H⁺ + AlO₃^3- H₃AlO₃ Al(OH)₃ Al³⁺ + 3OH^-

Необходимо помнить, что данные гидроксиды в воде не растворяются. Следовательно, электролитическая диссоциация данных веществ протекает лишь только в той области, в которой данные гидроксиды растворимы в воде.

Лекция 7