2. Теорія електролітичної дисоціації

Сутність теорії електролітичної дисоціації полягає в наступному:

При розчиненні у воді електроліти розпадаються (дисоціюють) на позитивні та негативні частки, які називають іонами. Іон – це атом або група атомів, які несуть електричний заряд. Кожний електроліт розпадається на два види іонів: катіони – іони з позитивним зарядом та аніони – іони з негативним зарядом.

При проходженні електричного струму крізь розчин обо розплав електроліта позитивні іони (катиони) двигаються до катоду, а негативні (аніони) – до аноду. В електродів іони розряджуються і перетворюються в атоми або молекули.

Не всі електроліти в однаковому ступені розкладаються на іони. Ступень розпаду залежить від природи електроліту, його концентрації, температури та від характеру розчинника. Процес електролітичної дисоціації є зворотнім. Тому при написанні реакцій дисоціації потрібно використовувати знак зворотності ().

Дисоціація кислот. Згідно теорії електролітичної дисоціації кислотами називають речовини, які у водних розчинах утворюють в якості катіонів іони водню Н⁺. Одноосновні кислоти дисоціюють на іони в одну ступень.

Наприклад: НNО₃  Н⁺ + NО₃^-

Двуосновні кислоти розпадаються на іони в дві ступені:

Наприклад: Н₂SO₄  Н⁺ + НSO₄^-

НSO₄^-  Н⁺ + SO₄^-2

Трьохосновні кислоти дисоціюють по трьом ступеням:

Наприклад: Н₃РО₄  Н⁺ + Н₂РO₄^-

Н₂РO₄^-  Н⁺ + НРO₄^-2

НРO₄^-2  Н⁺ + РO₄^-3

Дисоціація гідрооксидів. Згідно теорії електролітичної дисоціації гідроксидами називають речовини, які у водних розчинах у якості аніонів містять тільки іони гідроксила ОН^-. Речовини, які дисоціюють і як кислоти, і як основи називають амфотерними сполуками. До них відносяться гідроксиди деяких металів.

Дисоціація солей Солі – це електроліти, при дисоціації яких утворюються катіони металів (або катіон амонію NH₄⁺) й аніони кислотних залишків, наприклад: KNO₃  K⁺ + NO₃^-; NH₄CI  NH₄ + CI^-.

Розрізняють кілька типів солей: середні, кислі й основні, подвійні, комплексні.

Середні солі дисоціюють практично повністю, наприклад:

CaCI₂  Ca⁺² + 2CI^-;

Fe₂(SO₄)₃  2Fe³⁺ + 3SO₄^2-

В результаті утворюються тільки катіон металу й аніони кислотного залишку.

У кислих солей дисоціація проходить по декілька ступеням, наприклад:

КНSO₄  К⁺ + НSO₄^-

НSO₄^-  Н⁺ + SO₄^-2

Основні солі – це солі молекули яких крім іонів металу і кислотного залишку містять іони гідроксогрупи. Наприклад, МgОНСІ.

МgОНСІ  Мg(ОН)⁺ + СІ^-

Якщо атом водню в багато основній кислоті заміщується атомами двух різних металів, то сіль називається подвійною. Наприклад: КАІ(SO₄)₂  12Н₂О

КАІ(SO₄)₂  К⁺ + АІ³⁺ + 2SO₄^2-

При дисоціації комплексних солей утворюються прості і комплексні іони. Наприклад: К₄[Fe(CN)₆].

К₄[Fe(CN)₆]  К⁺ + [Fe(CN)₆]^4-

Електроліти володіють різною здібністю до дисоціації, тому розрізняють сильні та слабкі електроліти. Сильні електроліти практично повністю дисоціюють у розчинах на іони. В розчинах слабкого електроліта йдуть одночасно два процеси: процес дисоціації (розпад) молекул на іони і протилежний йому процес асоціації (з’єднання іонів в молекули), наприклад:

Дисоціація КСІ  К⁺ + СІ^-;

Асоціація К⁺ + СІ^-  К⁺СІ^-

Ступіню електролітичної дисоціації називається число, яке вказує, яка частина молекул розчинного електроліту розпадається на іони.

α =

Реакції обміну в розчинах електролитів відбуваються до кінця (тобто є практично незворотніми) в тих випадках, коли утворюються слабкі електролити, малорозчинні та газоподібні продукти. Наприклад, при зваємодії в розчині сульфату міді (ІІ) і гідроксиду натрію випадає осад гідроксид міді (ІІ):

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(ОН)₂ + Na₂SO₄

Написане рівняння звичайно називають рівнянням у молекулярній формі. Його можна зобразити в іоній формі (іноді таку форму запису називають іонно-молекулярною). Якщо формули розчинних сильних електролитів записати у вигляді тих іонів, на які вони дисоціюють у розчині, а формули слабких електролитів – у вигляді молекул, то рівняння реакції можна подати у вигляді:

Cu²⁺ + SO₄^2- + 2Na⁺ + 2OH^- = Cu(ОН)₂ + 2Na⁺ + SO₄^2-

Визначаючи з даного рівняння однакові іони в лівій та правій частинах, дістанемо запис рівняння у скороченій іонній (іонно-молекулярній) формі:

Cu²⁺ + 2OH^- = Cu(ОН)₂

Таке рівняння показує, що реакції між сульфатом міді (ІІ) і гідроксидом натрію зводиться до взаємодії між іонами міді (ІІ) і гідроксид-іонами з утворенням гідроксиду міді (ІІ). З точки зору терії електролітичної дисоціації іони SO₄^2- і Na⁺ не беруть участі в реакції.