§10. Сильные и слабые электролиты. Степень электролитической диссоциации

Степень электролитической диссоциации

Ионные вещества диссоциируют в водном растворе полностью, а молекулярные – лишь частично. Электролитическая диссоциация — процесс обратный, поэтому в растворах электролитов вместе с ионами содержатся и молекулы. Для количественной характеристики процесса диссоциации используется величина, которая называется степенью электролитической диссоциации α (альфа).

Степень диссоциации – это отношение количества молекул, распавшихся на ионы к общему количеству молекул электролита до диссоциации.

Если количество диссоциированных молекул обозначить буквой n, а общее количество молекул в растворе – N, то степень диссоциации α (альфа) можно вычислить по формуле:

или

Величина α может изменяться:
а) от 0 (диссоциации нет) до 1 (полная диссоциация);
б) или в процентах от 0 (диссоциации нет) до 100 % (полная диссоциация).

Предположим, что в результате растворения 10 молекул кислоты в воде три из них распалось на ионы, тогда:
α = 3/10 • 100 = 30 %.

Степень диссоциации – это доля вещества, приходящаяся на его диссоциированное состояние в растворе.

Сильные и слабые электролиты

В зависимости от степени диссоциации различают сильные и слабые электролиты.

Сильные электролиты при растворении в воде полностью диссоциируют на ионы независимо от их концентрации.

К ним относятся почти все соли, щелочи и кислоты: H₂SO₄, HNO₃, HCl, HBr, HI, HClO₄.

Слабые электролиты при растворении в воде частично диссоциируют на ионы.

К ним относятся некоторые минеральные кислоты (H₂S, H₂CO₃, H₂SiO₃), гидроксиды менее активных металлов: Ca(ОН)₂, Ba(ОН)₂, почти все органические кислоты.

Силу оксигеносодержащих кислот можно определить по формуле E(OH)_mO_n. Если n < 2 – кислота слабая, n ≥ 2 – сильная.

Например:
H₂SO₄ S(OH)₂O₂ n = 2
H₃PO₄ P(OH)₃O n = 1

Слабые электролиты не могут создать большую концентрацию ионов в растворе. Диссоциация многоосновных кислот легче проходит по первой стадии, так как иону H⁺ легче оторваться от иона с равным ему зарядом, но противоположным по знаку:
H₃PO₄ ⇄ H⁺ + HPO₄^–.

Двух-, трехзарядные отрицательные ионы сильнее удерживают H⁺, поэтому диссоциация по второй и третьей ступеням проходит хуже:
H₃PO₄^– ⇄ H⁺ + HPO₄^2–.

Степень диссоциации зависит от природы растворителя и природы растворенного вещества (вспомните процесс растворения веществ в воде).

Ступінь дисоціації слабких електролітів залежить від їх концентрації в розчині: з розведенням розчинів ступінь дисоціації збільшується. Це пояснюється тим, що в розведених розчинах зворотній процес відбувається повільніше, внаслідок меншої ймовірності зіткнення йонів у розведених розчинах. З підвищенням температури ступінь дисоціації збільшується.

Итог:

Степень диссоциации – это доля вещества, приходящегося на его диссоциированное состояние в растворе.
На степень диссоциации влияют следующие факторы:
1. природа растворителя;
2. природа растворяемого вещества;
3. температура раствора;
4. концентрация раствора.
В зависимости от степени диссоциации электролиты бывают:
1. сильные, степень диссоциации которых более 30%: соли, щелочи, большинство кислот (НСIO₄, НСІ, HNO₃, H₂SO₄);
2. средние, степень диссоциации которых 2-30%: H₃PO₄, HF, H₂SO₃;
3. слабые, степень диссоциации которых менее 2%: NH₄OH, H₂CO₃,H₂S, H₂SiO₃.

?

Что такое степень диссоциации?
От каких факторов зависит степень диссоциации?
Дайте определение слабых и сильных электролитов.

Задания для самоконтроля

▀

82. Составьте уравнение реакций получения кислых солей при взаимодействии гидроксидов натрия, кальция и алюминия с ортофосфатной кислотой.

83. Составьте уравнение реакций получения средних и основных солей при взаимодействии гидроксидов Купрума и Хрома с сульфатной и хлоридной кислотами.

84. Напишите формулы веществ, в водных растворах которых содержатся следующие ионы: Fe(OH)₂⁺, NH₄⁺, S₂^–, H₂PO₄^–, CO₃^2–.

▲
●

85. Укажите формулу слабого электролита:
а) H₂SO₄; б) H₂S; в) Na₂SO₄.

86. Укажите ион, который всегда образуется при диссоциации кислот:
а) H⁺; б) OH^–; в) SO₄^2–.

87. Какова степень электролитической диссоциации кислоты, если из каждых 12 молекул ее в водном растворе распадается 4?

●●

88. Как изменится степень диссоциации кислоты, если до разведения ее в воде из каждых 24 молекул распалось на ионы – 8, а после разведения – 18 молекул?

89. Напишите формулы веществ, диссоциирующихся в растворе на ионы:
Al³⁺ і SO₄^2–; H⁺ і SO₄^2–; K⁺ і CrO₄^2–; Na⁺, H⁺ і SO₄^2–.

●●●

90. Какие электролиты нужно растворить в воде, чтобы образовались следующие ионы: H⁺, Cl^–, S^2–, K⁺, Zn²⁺, SO₄^2–? Напишите молекулярные формулы этих веществ.

91. Напишите уравнение электролитической диссоциации растворимых веществ:
а) KCl • MgSO₄ • 3H₂O; NH₄KSO₃; Ba(HCO₃)₂; AlOHCl₂; FeSO₄Cl;
б) FeOH(NO₃)₂; MgClNO₃; KAl(SO₄)₂; KCl • MgCl₂; Ca(H₂PO₄)₂.