Электролитическая диссоциация
Электролитическая диссоциация — распад электролита на ионы при растворении в воде или плавлении. В этой теме важно научиться определять состав и заряд ионов и правильно записывать уравнения диссоциации кислот, оснований и солей.
Что такое электролитическая диссоциация
Электролиты — вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток благодаря подвижным ионам. К ним относятся многие кислоты, основания и соли. Неэлектролиты, например сахар и этанол, в воде не образуют ионов в заметном количестве.
Электролитическая диссоциация — обратимый распад электролита на положительно заряженные ионы — катионы — и отрицательно заряженные ионы — анионы — под действием полярных молекул воды.
Молекула воды полярна: атом кислорода имеет частичный отрицательный заряд, а атомы водорода — частичный положительный. Поэтому вода окружает частицы растворяемого вещества, ослабляет связь между ионами или полярными частями молекул и способствует их разделению. В растворе ионы гидратированы, то есть окружены молекулами воды.
При диссоциации число атомов каждого элемента и суммарный заряд должны сохраняться. Справа записывают реальные ионы, а коэффициент перед ионом показывает его количество.
Диссоциация кислот
Диссоциация кислот приводит к образованию катионов водорода \(\mathrm{H^+}\) и анионов кислотного остатка. В школьной жазбалар именно наличие ионов \(\mathrm{H^+}\) определяет кислотные свойства раствора.
Одноосновные кислоты отдают один ион водорода: соляная кислота диссоциирует на \(\mathrm{H^+}\) и \(\mathrm{Cl^-}\). Двухосновные и трёхосновные кислоты содержат соответственно два и три атома водорода, способных замещаться металлом. Для сильных кислот обычно записывают стрелку \(\rightarrow\), а для слабых — обратимую стрелку \(\rightleftarrows\).
Нельзя записывать кислотный остаток как нейтральную молекулу: қате \(\mathrm{H_2SO_4 \rightarrow 2H^+ + SO_4}\). Ион сульфата имеет заряд \(2-\): \(\mathrm{SO_4^{2-}}\).
Диссоциация оснований
Диссоциация оснований образует катион металла и гидроксид-ионы \(\mathrm{OH^-}\). Число гидроксид-ионов равно индексу у группы \(\mathrm{OH}\) в формуле основания.
Растворимые основания называют щелочами. Нерастворимые основания в воде практически не диссоциируют, поэтому в уравнениях реакций их чаще записывают как осадок, а не как набор свободных ионов. Основные свойства раствора связаны с наличием \(\mathrm{OH^-}\).
Диссоциация солей
Диссоциация солей даёт катионы металлов или аммония \(\mathrm{NH_4^+}\) и анионы кислотных остатков. Соль распадается не на атомы, а на ионы, заряд которых определяется степенью окисления или зарядом остатка.
| Сынып вещества | Какие ионы образуются | Пример |
|---|---|---|
| Кислота | \(\mathrm{H^+}\) и анион кислотного остатка | \(\mathrm{HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-}\) |
| Основание | Катион металла и \(\mathrm{OH^-}\) | \(\mathrm{Ca(OH)_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2OH^-}\) |
| Соль | Катион металла или \(\mathrm{NH_4^+}\) и анион остатка | \(\mathrm{Na_3PO_4 \rightarrow 3Na^+ + PO_4^{3-}}\) |
Как записать диссоциацию нитрата алюминия \(\mathrm{Al(NO_3)_3}\)?
Алгоритм составления уравнения
Чтобы записать уравнение диссоциации, сначала определите класс вещества и его состав. Затем мысленно разделите формулу на катион и анион, поставьте заряды и перенесите индексы как коэффициенты. В конце проверьте число атомов и суммарный заряд.
Для фосфата кальция \(\mathrm{Ca_3(PO_4)_2}\) получаем \(3\) катиона кальция и \(2\) фосфат-иона: \(\mathrm{Ca_3(PO_4)_2 \rightarrow 3Ca^{2+}+2PO_4^{3-}}\). Заряд справа равен \(3\cdot(+2)+2\cdot(-3)=0\).
1. Не меняйте индексы внутри формулы при диссоциации — меняются только коэффициенты перед ионами. 2. Скобки учитывают полностью: \(\mathrm{Ca(OH)_2}\) даёт \(2\mathrm{OH^-}\), а не отдельные \(\mathrm{O^{2-}}\) и \(\mathrm{H^+}\). 3. Не путайте заряд иона с индексом: \(\mathrm{SO_4^{2-}}\) содержит төрт атома кислорода и имеет заряд \(2-\). 4. Для слабых электролитов используйте \(\rightleftarrows\), если это требуется условием.
Связь диссоциации с реакциями в растворах
Знание ионов необходимо для составления ионных уравнений реакций и понимания реакций ионного обмена. В растворе реакция идёт до конца, если образуется осадок, газ или слабый электролит, например вода. Растворимые сильные электролиты в полном ионном уравнении записывают в виде ионов, а осадки, газы и воду — молекулами.
Количество и подвижность ионов определяют электропроводность растворов электролитов. Сильные электролиты диссоциируют почти полностью, а слабые — только частично; подробнее это рассматривается на странице о сильных и слабых электролитах.
После каждой записи задайте два вопроса: «Сохранились ли атомы?» и «Равен ли общий заряд нулю?». Если хотя бы один ответ отрицательный, в уравнении есть ошибка.
Жылдам тест
Главное
- Электролитическая диссоциация — распад электролита на гидратированные катионы и анионы.
- Кислоты образуют \(\mathrm{H^+}\), основания — \(\mathrm{OH^-}\), соли — катионы металлов или аммония и анионы кислотных остатков.
- Индексы формулы превращаются в коэффициенты перед ионами; сами формулы ионов записываются с правильными зарядами.
- Правильность уравнения проверяют по сохранению атомов и нулевому суммарному заряду.
- Знание состава ионов необходимо для ионных уравнений и реакций в растворах.