1.1. Електроліти, ступінь електролітичної дисоціації

В курсі неорганічної хімії розглядались положення теорії електролітичної дисоціації Сванте Арреніуса (1859-1927). Зупинимось коротко на тих, які використовуються в аналітичній хімії.

Електроліти – речовини, які здатні розпадатись на іони. Розплави або розчини електролітів здатні проводити електричний струм.

Розчин – це гомогенна (однорідна) система, яка складається з двох чи більше компонентів, одним з яких є розчинник.

Кількісно вміст розчиненої речовини виражають за допомогою часток або концентрацій (додаток 2).

Найбільш уживаними способами вираження вмісту компонентів у розчині в аналітичній хімії є :

Молярна концентрація	с , моль/дм³; моль/ м³	с =	число молів розчиненої речовини, яке міститься в одиниці об'єму розчину
Молярна концентрація еквівалентів	с(1/z A) , моль/дм³; моль/ м³	с(1/z A) =	число моль еквівалентів розчиненої речовини, яке міститься в одиниці об'єму розчину

Електролітична дисоціація – розпад молекул на іони під впливом полярних молекул розчинника.

Кількісною характеристикою розпаду електроліту на іони є ступінь електролітичної дисоціації (іонізації)

Ступінь електролітичної дисоціації (α) —це відношення кількості молекул електроліту, що розпався на іони (n), до загальної кількості молекул цього електроліту (N), введеного в розчин:

Ступінь дисоціації виражають у частках одиниці або у відсотках ( 0 < α < 1 або 0 < α < 100%). Ступінь ди­соціації залежить від концентрації електроліту і температури.

Залежно від ступеня дисоціації всі електроліти поділяють на сильні, середні та слабкі.

Сильні електроліти – дисоціюють в не дуже концентрованих розчинах практично повністю. Для них α ≈ 1 (або 100%).

До таких електролітів відноситься більшість середніх солей, сильні кислоти, луги.

K₂SO₄  2K⁺ + SO₄^2–

^{катіон аніон}

Ba(OH)₂  Ba²⁺ + 2OH^–

^{катіон аніон}

HCl  H⁺ + Cl^–

В концентрованих розчинах сильні електроліти частково асоційовані (знаходяться у молекулярній формі, не дисоціюють).

Слабкі електроліти – дисоціюють в розчині у незначному ступені.

Для них α < 0.03 (3%). З підвищенням концентрації ступінь дисоціації зменшується.

До таких електролітів відносяться:

слабкі кислоти CH₃COOH F СH₃COO^– + H⁺

слабкі основи NH₃·H₂O F NH₄⁺ + OH^–

внутрішня сфера комплексних сполук (дисоціюють ступінчасто)

[Ag(NH₃)₂] ⁺ F [Ag(NH₃)]⁺ + NH₃ І ступінь

[Ag(NH₃)]⁺ F Ag⁺ + NH₃ ІІ ступінь

Електроліти середньої сили займають проміжне положення. Їх ступінь дисоціації дорівнює 0,03 < α < 3 ( 3% < α < 30 %). Дисоціюють такі електроліти ступінчасто:

H₃PO₄ F H⁺ + H₂PO₄^– І ступінь

H₂PO₄^– F H⁺ + HPO₄^2– ІІ ступінь

HPO₄^2– F H⁺ + PO₄^3– ІІІ ступінь

Загальна концентрація електроліту в розчині визначається молярною концентрацією розчиненого електроліту з урахуванням числа іонів на які він дисоціює.

Дисоціація у водному розчині сильного електроліту H₂SO₄ (α = 1) відбувається за рівнянням

H₂SO₄ 2H⁺ + SO₄^2–

За цим рівнянням з 1 моль H₂SO₄ утворюється 2 моль H⁺ і 1 моль SO₄^2–. Припустимо, що вихідна концентрація розчину С(H₂SO₄) = 0,1 моль/дм³ . Тоді концентрації іонів будуть дорівнювати:

с(Н⁺) = 2 · с(H₂SO₄) = 2 · 0,1 = 0,2 моль/дм³

с(SO₄^2–) = с(H₂SO₄) = 0,1 моль/дм³