Теорията на електролитна дисоциация - една от основните в химията

Когато се разтворят във вода, електролитните вещества се разлагат на заредени частици - йони. Обратното е моларизация или асоциация. Образуването на йони обяснява теорията за електролитна дисоциация (Arrhenius, 1887). Механизмът на разлагане на химични съединения по време на топене и разтваряне се влияе от характеристиките на видовете химични връзки, структурата и природата на разтворителя.

Електролити и непроводници

Разрушаването се извършва в разтвори и се топи кристални решетки и молекули - електролитна дисоциация (ED). Разлагането на веществата е съпроводено с образуване на йони, появата на такива свойства като електрическа проводимост. Не всяко съединение е способно да дисоциира, а само вещества, които първоначално се състоят от йони или силно полярни частици. Наличието на свободни йони обяснява свойството на електролитите да провеждат ток. Базата, солта, многото неорганични и някои органични киселини притежават тази способност. Непроводниците се състоят от нискополярни или неполяризирани молекули. Те не се разпадат на йони, тъй като са неелектролити (много органични съединения). Носителите на заряда са положителни и отрицателни йони (катиони и аниони).

Ролята на S. Arrhenius и други химици в изучаването на дисоциацията

Теорията за електролитна дисоциация е доказана през 1887 г. от учен от Швеция S. Arrhenius. Но първите обширни изследвания на свойствата на разтворите бяха извършени от руския учен М. Ломоносов. Принос за изследването на заредени частици, произтичащи от разтварянето на веществата, T. Grotgus и M. Faraday, R. Lenz. Arrhenius доказа, че много неорганични електролити и някои органични съединения. Шведски учен обясни електрическата проводимост на разтворите чрез разпадане на веществото в йони. Теорията за електролитичната дисоциация на Аррениус не придаваше значение на прякото участие на водните молекули в този процес. Руските учени Менделеев, Каблуков, Коновалов и други смятаха, че се извършва солватация - взаимодействието на разтворител и разтворено вещество. Когато става въпрос за водни системи, се използва наименованието „хидратация”. Това е сложен физико-химичен процес, за което свидетелства образуването на хидрати, топлинни явления, обезцветяване на материята и появата на седименти.

Основните разпоредби на теорията за електролитна дисоциация (TED)

Много учени работят по изясняване на теорията на S. Arrhenius. Необходимо е да се подобри, като се вземат предвид съвременните данни за структурата на атома, химичната връзка. Формулират се основните разпоредби на ТЕД, които се различават от класическите тези от края на XIX век:

1. Процесът на топене или разтваряне е придружен от дисоциация на електролита в йони. Така че (по предложение на Фарадей) се наричат ​​частици със заряд ("+" или "-"), които се различават от неутралните атоми в структурата на валентните черупки и са стабилни, оцветени и безцветни. Йони могат да бъдат прости: Na ⁺ , Cl-, S ^2- , Al ³⁺ . Има заредени частици, състоящи се от групи от атоми: CO ² , NH ⁴⁺ . От гръцкия език името "йон" се превежда като "скитащи", което показва случайността на разпространението на тези частици.
2. Въздействието на външно електрическо поле причинява йони да се движат по ред в електролитното пространство. Всяка отрицателна частица е насочена към анода (положителен електрод). Йони с знак "+" започват да се движат към катода (отрицателен електрод).
3. В същото време разграждането в йони и комбинацията от тези частици се срещат в разтвори, поради което дисоциацията се отнася до обратими физикохимични процеси.

   

Възникващите явления трябва да се вземат предвид при съставянето на уравненията: да се приложи специалният знак на обратимия процес, да се изчислят отрицателните и положителните заряди: те трябва да съвпадат по сума.

Механизмът на ED йонни вещества

Съвременната теория на електролитна дисоциация отчита структурата на електролитни вещества и разтворители. Когато се разтворят, връзките между противоположно заредените частици в йонните кристали се разрушават от действието на полярните водни молекули. Те буквално "изтеглят" йони от масата в разтвора. Разпадането е съпроводено с образуване на солватна (във вода - хидратация) обвивка около йони. В допълнение към водата, кетоните, по-ниските алкохоли, имат по-висока диелектрична константа. По време на дисоциацията натриев хлорид Na ⁺ и Cl ^- йони регистрират начален етап, който е съпроводен с ориентация на водните диполи по отношение на повърхностните йони в кристала. В последния етап, хидратираните йони се освобождават и дифундират в течността.

Механизмът на ED съединения с ковалентно силно полярна връзка

Молекулите на разтворителите влияят върху кристалната структура на не-йонните вещества. Например, влиянието на водните диполи върху солна киселина води до промяна в типа на връзката в молекулата от ковалентен поляр към йон. Веществото се дисоциира, хидратираните водородни и хлорни йони влизат в разтвора. Този пример доказва значението на процесите, които протичат между частиците на разтворителя и разтвореното съединение. Именно това взаимодействие води до образуването на електролитни йони.

Теория на електролитна дисоциация и основните класове неорганични съединения

В светлината на основните разпоредби на TED, електролит може да се нарече киселина, при разпадането на който от положителните йони може да бъде открит само протон Н ⁺ . Дисоциацията на основата се съпровожда от образуването или освобождаването от кристалната решетка само на ОН аниона и металния катион. Нормална сол при разтваряне дава положителен метален йон и отрицателен - остатъкът на киселина. Основната сол се характеризира с наличието на два вида аниони: ОН групата и киселинния остатък. В киселата сол на катионите присъстват само водород и метал.

Сила на електролита

За характеризиране на състоянието на дадено вещество в разтвор се използва физическа величина - степента на дисоциация (α). Намерете стойността му от съотношението на броя на счупените молекули към общия им брой в разтвора. Дълбочината на дисоциация се определя от различни условия. Важни диелектрични показатели на разтворителя, структурата на разтворените съединения. Обикновено степента на дисоциация намалява с увеличаване на концентрацията и се увеличава с повишаване на температурата. Често степента на дисоциация на дадено вещество се изразява в фракции на единица.

Класификация на електролитите

Теорията за електролитна дисоциация в края на XIX век не съдържа разпоредба за взаимодействието на йони в разтвора. Ефектът на водните молекули върху разпределението на катиони и аниони изглеждаше незначителен за Арений. Идеите на Аррениус за силни и слаби електролити бяха формални. Въз основа на класическите позиции може да се получи α = 0.75–0.95 за силни електролити. Експериментите доказаха необратимостта на тяхната дисоциация (α → 1). Разтворими соли, сярна и. T солна киселина алкален. Частично дисоциира сулфира, азотна, флуороводородна, фосфорна киселина. Слаби електролити са силициева, оцетна, хидросулфонова и карбонови киселини, амониев хидроксид, неразтворими основи. Водата също се нарича слаб електролит. Малка част от H ₂ O молекулите се дисоциират, а йоните се моларизират едновременно.