Домашнее задание по Химии на 26.10.2024г
план-конспект

Одна из важнейших характеристик растворов веществ – это их способность проводить электрический ток. По этому признаку все растворы веществ делятся на электролиты и неэлектролиты.

Проведем опыт.

Для опыта используем специальный прибор, состоящий из стакана, пластинки из эбонита с вмонтированными в нее двумя угольными электродами, к клеммам которых присоединены провода. Один из них соединен с лампочкой. Выходной контакт от лампочки и провод от другой клеммы идут к источнику тока.

Наливаем в стакан щелочь (NaOH) и включаем источник тока - лампочка загорается. Значит, этот раствор проводит электрический ток и относится к электролитам.

Наливаем в тот же стакан вместо щелочи этиловый спирт. Подключаем источник питания. Лампочка не загорается. Значит,  это вещество относится к электролитам.

Электролиты – вещества, растворы которых проводят электрический ток. Например, растворы солей, щелочей, кислот.

Неэлектролиты – вещества, растворы которых не проводят электрический ток. Например, растворы сахара, спирта, глюкозы.

Начиная с 19 века, ученые пытались понять причину электропроводности растворов. Представление об образовании ионов в растворах электролитов было получено благодаря работам английского физика и химика Майкла Фарадея.

Теория электролитической диссоциации была сформулирована шведским ученым Сванте Аррениусом в  1877 году.

Процесс распада электролита на ионы называют электролитической диссоциацией.

Русские химики Иван Алексеевич Каблуков и Владимир Александрович Кистяковский применили к объяснению электролитической диссоциации химическую теорию Дмитрия Ивановича Менделеева и доказали, что при растворении электролита происходит химическое взаимодействие растворенного вещества с водой, которое приводит к образованию гидратов, а затем они диссоциируют на ионы.

Молекула воды представляет собой двухполярное образование. Атомы водорода расположены под углом  104,50, благодаря чему молекула имеет угловую форму.

Как правило, легче всего диссоциируют вещества с ионной связью. К ним относятся, например, хлорид натрия, хлорид кальция, сульфат натрия и многие другие соединения.

 Это происходит следующим образом.

При внесении в воду вещества, например хлорида кальция CaCl2, в образующийся раствор из кристаллической решетки переходят ионы – катионы Ca2+ и анионы Cl-.

К катионам и анионам притягиваются полярные молекулы воды. Молекулы воды прилипают к катионам отрицательно заряженными полюсами, а к анионам -  положительно заряженными. В результате,  любой ион в водной среде оказывается окруженным молекулами воды, которые образуют его гидратную оболочку.

Гидратные оболочки состоят из двух-трех слоев молекул воды, в каждой оболочке содержится более  20 молекул воды. Эти оболочки препятствуют объединению в растворе катионов и анионов в нейтральные молекулы.

Таким образом, в растворах ионных соединений оказываются гидратированные положительно заряженные катионы и также гидратированные отрицательно заряженные анионы.

Таким образом, при диссоциации веществ в воде происходят следующие процессы:

1. ориентация двухполярных молекул воды около ионов кристалла;
2. взаимодействие молекул воды с противоположно заряженными ионами поверхностного слоя кристалла, или гидратация;
3. распад кристалла электролита на гидратированные ионы, или диссоциация.

В нашем примере диссоциации хлорида кальция происходящие процессы можно отразить с помощью следующего уравнения:

CaCl2 = Ca2+ + 2Cl-.

Что значит, что каждая частица хлорида кальция диссоциирует на катионы кальция и анионы хлора.

Любой раствор в целом электронейтрален: общее число положительно заряженных частиц в растворе всегда точно равно общему числу отрицательно заряженных.

Однако хаотически движущиеся гидратированные ионы могут столкнуться и объединиться. Этот обратный процесс называют ассоциацией.

Поэтому в растворах электролитов наряду с ионами присутствуют и молекулы. Отсюда все растворы характеризуются степенью диссоциации, которую обозначают греческой буквой α (альфа).

Степень диссоциации α (альфа) – это отношение количества вещества электролита, распавшегося на ионы (nД) (эн-дэ), к общему количеству растворенного вещества (nр)(эн-эр):

α = nД / nр.

Степень диссоциации – безмерная величина, ее определяют опытным путем и выражают в долях единицы или в процентах. При полной диссоциации электролита на ионы α=1 (альфа равна единице), или  100%. Для неэлектролитов, которые не диссоциируют на ионы, α=0 (альфа равна нулю).

Степень диссоциации зависит от природы электролита и концентрации электролита.

С разбавлением раствора степень электролитической диссоциации увеличивается.

По степени электролитической диссоциации электролиты разделяют на сильные и слабые.

Сильные электролиты при растворении в воде практически полностью диссоциируют на ионы. У таких электролитов значение степени диссоциации стремится к единице в разбавленных растворах.

К сильным электролитам относятся:

1. практически все соли;
2. сильные кислоты, например: серная кислота, соляная кислота, азотная кислота;
3. все щелочи, например: гидроксид натрия, гидроксид калия.

Слабые электролиты при растворении в воде почти не диссоциируют на ионы. У таких электролитов значение степени диссоциации стремится к нулю.

К слабым электролитам относятся:

1. слабые кислоты, например: сероводородная кислота, угольная кислота, азотистая кислота;
2. водный раствор аммиака.

ВЫВОД: По способности проводить электрический ток в растворах все вещества делятся на электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация характеризуется степенью диссоциации, в соответствии с которой электролиты разделены на сильные и слабые.

Написать уравнение в ионном виде

CuCl2  +   2KOH    =   Cu(OH)2     +  2KCl

CuSO4  +   2KOH   =    Cu(OH)2     +  K2SO4

Гидролиз – реакция ионного обмена между различными веществами и водой, в результате которой происходит разложение исходного вещества с образованием новых соединений.

Реакции гидролиза по направлению делят на обратимые и необратимые.