Dissociazione elettrolitica: equazione, grado, costante, reazione

27/06/2019

Il pilastro fondamentale della chimica, insieme al sistema periodico di D. I. Mendeleev, la struttura dei composti organici di A. M. Butlerov, altre importanti scoperte, è teoria della dissociazione elettrolitica. Nel 1887, fu sviluppato da Svante Arrhenius per spiegare il comportamento specifico degli elettroliti nell'acqua, in altri liquidi polari e nelle fusioni. Ha trovato un compromesso tra due categoricamente diverse teorie sulle soluzioni esistenti in quel momento: fisico e chimico. Il primo ha affermato che il soluto e il solvente non interagiscono tra loro, formando una semplice miscela meccanica. Il secondo è che tra loro c'è un legame chimico. Si è scoperto che, in effetti, quelle e altre proprietà sono inerenti alle soluzioni.

Nelle successive fasi dello sviluppo della scienza, molti scienziati hanno continuato la ricerca e lo sviluppo in quest'area, basandosi sulle informazioni disponibili sulla struttura degli atomi e sulla natura dei legami chimici tra di loro. In particolare, I. A. Kablukov ha trattato la questione dei processi di solvatazione e VA Kistyakovsky ha determinato la dipendenza del sollevamento di una colonna liquida in un capillare a condizioni di punto di ebollizione su peso molecolare.

La moderna interpretazione della teoria

Prima della scoperta di questa scoperta, non sono state studiate molte proprietà e circostanze dei processi di scissione, così come le soluzioni stesse. La dissociazione elettrolitica è il processo di decomposizione di una sostanza nei suoi ioni costituenti in acqua o in altri liquidi polari, l'interazione di particelle composte con molecole di solvente, l'aspetto della mobilità di cationi e anioni in siti di lattice dovuti alla fusione. Di conseguenza, le sostanze formate ricevono una nuova proprietà - conduttività elettrica.

Dissociazione elettrolitica Gli ioni, essendo in uno stato libero di soluzione o si fondono, interagiscono tra loro. Lievitamente caricati si respingono a vicenda a differenza di - sono attratti. Le particelle cariche sono solvatate da molecole di solvente - ciascuna è strettamente circondata da dipoli strettamente orientati secondo le forze di attrazione di Coulomb, nel caso particolare sono idratate se il terreno è acquoso. I cationi hanno sempre raggi grandi rispetto agli anioni a causa della specificità della posizione delle particelle intorno a loro con cariche localizzate ai bordi.

Composizione, classificazione e nomi delle particelle cariche alla luce della dissociazione elettrolitica

Ion è un atomo o un gruppo di atomi che sono portatori di una carica positiva o negativa. Hanno la divisione convenzionale in semplice (K (+) , Ca (2+) , H (+) - costituito da un elemento chimico), complesso e complesso (OH (-) , SO 4 (2-) , HCO 3 (- ) - da diversi). Se un catione o anione è legato a una molecola di solvente, viene chiamato solvatato, con il dipolo della molecola di H 2 O idratato.

Quando si verifica dissociazione elettrolitica dell'acqua, si formano due particelle cariche H (+) e OH (-) . Il protone dell'idrogeno assume l'orbitale vuoto di una coppia di elettroni solitari di ossigeno da un'altra molecola d'acqua, a seguito della quale si forma lo ione idrossido di H 3 O (+) .

Le principali disposizioni dell'apertura di Arrhenius

Tutti i rappresentanti classi di composti inorganici oltre agli ossidi, in soluzioni di dipoli orientati di liquidi si disintegrano, in termini chimici, si dissociano nei loro ioni costituenti in misura maggiore o minore. La presenza di una corrente elettrica non richiede questo processo, l'equazione elettrolitica di dissociazione è la sua registrazione schematica.

Entrando nella soluzione o fondendosi, gli ioni possono essere esposti alla corrente elettrica e muoversi in direzione del catodo (elettrodo negativo) e dell'anodo (positivo). Questi ultimi attraggono aggregati atomici carichi di carica. Quindi le particelle e hanno i loro nomi - cationi e anioni.

Equazione di dissociazione elettrolitica

Allo stesso tempo e simultaneamente alla disintegrazione di una sostanza, è in corso un processo inverso: l'associazione degli ioni nelle molecole originali, quindi, il 100% di dissoluzione della sostanza non si verifica. Tale equazione per la reazione di dissociazione elettrolitica contiene un segno uguale tra i suoi lati destro e sinistro. La dissociazione elettrolitica, come ogni altra reazione, obbedisce alle leggi che governano l'equilibrio chimico, non è un'eccezione e la legge dell'azione di massa. Dichiara che la velocità del processo di decadimento in ioni è proporzionale alla concentrazione dell'elettrolita.

Classificazione delle sostanze durante la dissociazione

La terminologia chimica divide le sostanze in insolubili, scarsamente solubili e solubili. Gli ultimi due sono elettroliti deboli e forti. Informazioni sulla solubilità di alcuni composti sono riassunte nella tabella di solubilità. La dissociazione degli elettroliti forti è un processo irreversibile, sono completamente decomposti in ioni. I deboli sono solo parzialmente, sono inerenti al fenomeno dell'associazione e quindi all'equilibrio dei processi in atto. Soluzioni.  Dissociazione elettrolitica

È importante notare che non esiste una relazione diretta tra la solubilità e la forza dell'elettrolito. Nel forte, può essere mite. Così come gli elettroliti deboli possono essere ben solubili in acqua.

Esempi di composti le cui soluzioni conducono elettricità

La classe "elettroliti forti" comprende tutti gli acidi ben dissociati, come nitrico, cloridrico, bromico, solforico, perclorico e altri. Gli idrossidi alcalini e i rappresentanti individuali del gruppo "metalli alcalino-terrosi" sono ugualmente simili. Dissociazione elettrolitica intensa di sali, ad eccezione di alcuni cianati e tiocianati, oltre al cloruro di mercurio (II).

La classe "elettroliti deboli" è rappresentata dal minerale rimanente e quasi tutto organico acidi: carbonico, solfuro, borico, azotato, solforoso, silicio, acetico e altri. Oltre alle basi scarsamente solubili e idrocarburiche e agli idrossidi anfoteri (idrossido di magnesio, berillio, ferro, zinco stati di ossidazione (2+)). A loro volta, le molecole d'acqua sono elettroliti molto deboli, ma si disintegrano ancora in ioni.

Descrizione quantitativa dei processi di dissociazione

Il grado di dissociazione elettrolitica caratterizza effettivamente la scala del processo di scissione. Può essere calcolato: il numero di particelle suddivise in ioni deve essere diviso per il numero totale di molecole della sostanza disciolta nel sistema. Denota questo valore con la lettera "alpha". Grado di dissociazione elettrolitica

È logico che per elettroliti forti "α" sia uguale a uno, o al cento percento, poiché il numero di particelle disintegrate è uguale al loro numero totale. Per i deboli - sempre meno di uno. La completa decomposizione delle molecole iniziali in ioni in un mezzo acquoso non si verifica e avviene il processo inverso.

Principali fattori che influenzano la completezza del decadimento

Un numero di fattori innegabili influenza il grado di dissociazione elettrolitica. Prima di tutto, la natura del solvente e la sostanza che si sta decomprimendo in esso è importante. Ad esempio, tutti gli elettroliti forti hanno un legame covalente fortemente polare o ionico tra particelle costituenti. I liquidi sono rappresentati dai dipoli, in particolare dall'acqua, nelle molecole c'è la separazione della carica e, come risultato del loro orientamento specifico, avviene la dissociazione elettrolitica della sostanza disciolta.

Il valore alfa è inversamente influenzato dalla concentrazione. Con il suo aumento, il valore del grado di dissociazione diminuisce e viceversa. Il processo stesso è interamente endotermico, cioè è necessaria una certa quantità di calore per iniziarlo. L'influenza del fattore di temperatura è giustificata come segue: più è alto, maggiore è il grado di dissociazione.

Fattori secondari

Acidi polibasici come acido fosforico e basi in una composizione con diversi gruppi idrossilici, ad esempio Fe (OH) 3 , si decompongono in ioni in fasi. La dipendenza è definita - ogni fase successiva della dissociazione è caratterizzata da un grado che è migliaia o decine di migliaia di volte inferiore al precedente.

Dissociazione elettrolitica di sali

L'aggiunta di altri elettroliti al sistema, che modifica la concentrazione di uno degli ioni del soluto principale, può anche modificare il grado di decomposizione. Ciò comporta uno spostamento dell'equilibrio nella direzione determinata dalla regola Le Chatelier-Brown - la reazione procede nella direzione in cui si osserva la neutralizzazione dell'influenza esercitata sul sistema dall'esterno.

Costante di processo classica di equilibrio

Per caratterizzare il processo di decomposizione di un elettrolita debole, oltre al suo grado, viene utilizzata una costante di dissociazione elettrolitica (K d ), che è espressa dal rapporto tra le concentrazioni di cationi e anioni e il contenuto quantitativo delle molecole iniziali nel sistema. In effetti, è il solito costante equilibrio chimico per la reazione reversibile della sostanza disciolta in ioni.

Ad esempio, per il processo di decomposizione di un composto nelle sue particelle costitutive, la costante di dissociazione (K d ) sarà determinata dalle concentrazioni costanti private di cationi e anioni nella soluzione, aumentata in misura corrispondente ai numeri affrontati nell'equazione chimica e il numero totale di unità formule non dissociate rimanenti. soluto. La dipendenza viene tracciata - maggiore è (K d ), maggiore è il numero di cationi e anioni nel sistema.

La relazione tra la concentrazione di un composto in decomposizione debole, il grado di dissociazione e la costante viene determinata usando la legge di diluizione di Ostwald secondo l'equazione: K d = α 2 s.

Acqua come sostanza debolmente dissociante

Le molecole di dipolo si disintegrano in piccolissime dimensioni in particelle cariche, dal momento che sono energeticamente sfavorevoli. Eppure c'è una scissione in cationi di idrogeno e anioni di idrossile. Prendendo in considerazione i processi di idratazione, si può parlare della formazione dello ione idrossonio e OH (-) di due molecole d'acqua.

Dissociazione di acqua elettrolitica

La dissociazione costante è determinata dal rapporto tra il prodotto dei protoni dei gruppi idrogeno e idrossido, chiamato prodotto ionico dell'acqua, alla concentrazione di equilibrio delle molecole non decadute in soluzione.

La dissociazione elettrolitica dell'acqua causa la presenza nel sistema H (+) , che ne caratterizza l'acidità, e la presenza di OH (-) - basicità. Se le concentrazioni dei gruppi protonico e idrossile sono uguali, questo terreno è chiamato neutro. Esiste un cosiddetto indice di idrogeno: questo è il logaritmo negativo della quantità totale di H (+) nella soluzione. Un pH inferiore a 7 indica che il mezzo è acido, maggiore è la sua alcalinità. Questa è una quantità molto importante, in base al suo valore sperimentale, biologico, biochimico e reazioni chimiche vari sistemi idrici - laghi, stagni, fiumi e mari. Anche la rilevanza del valore del pH per i processi industriali è innegabile.

Registra reazioni e designazioni

L'equazione della dissociazione elettrolitica con l'aiuto di segni chimici descrive i processi di disintegrazione delle molecole in particelle corrispondenti e viene chiamata ionica. È molte volte più semplice dello standard molecolare e ha un aspetto più generale. Costante di dissociazione elettrolitica

Quando si redige una tale equazione, è necessario tenere conto del fatto che le sostanze precipitate o rimosse dalla miscela di reazione nella composizione dei vapori di gas durante la reazione dovrebbero sempre essere registrate solo in forma molecolare, a differenza dei composti elettrolitici, i cui forti rappresentanti si scindono solo in ioni soluzioni. La dissociazione elettrolitica per loro è un processo irreversibile, poiché l'associazione è impossibile a causa della formazione di sostanze o gas non fissili. Per questo tipo di equazioni valgono le stesse regole delle altre reazioni chimiche: la somma dei coefficienti dei lati sinistro e destro deve essere uguale l'uno all'altro al fine di mantenere un equilibrio materiale.

La dissociazione elettrolitica degli acidi e delle basi può andare in più fasi, se le sostanze sono polibasiche o poliacide. Per ogni sub-azione, scrivi la tua equazione.

Ruolo nella scienza chimica e nel suo sviluppo

La creazione della teoria di Svante Arrhenius era della massima importanza per il processo generale di formazione della scienza fisica e, in particolare, elettrochimica. Sulla base della scoperta di un tale fenomeno come la dissociazione elettrolitica, i processi degli elettrodi, le specifiche del passaggio di correnti attraverso vari media, la teoria della guida dei potenziali anodico-catodico, hanno ricevuto un intenso sviluppo. Inoltre, la teoria delle soluzioni è avanzata in modo significativo. Scoperte senza precedenti hanno atteso anche la cinetica chimica, l'area di corrosione di metalli e leghe, nonché i lavori per trovare nuovi mezzi di protezione contro di essa.

Nel mondo moderno c'è ancora molto di nuovo e sconosciuto. Ogni giorno, gli scienziati si stanno muovendo sempre di più nella conoscenza di una disciplina così grande come la chimica. La dissociazione elettrolitica, così come i suoi creatori e seguaci occuparono per sempre un posto onorevole nel contesto dello sviluppo della scienza mondiale.

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