Mga acid: HCl HBr HI HClO 4 HMnO 4 H 2 SO 4 HNO 3

Mga base: hydroxides na nabuo ng s-elemento 1 at s-elemento ng pangkat 11, simula sa Ca

NaOH KOH Ca(OH) 2 Sr(OH) 2 Ba(OH) 2

Mga asin - halos lahat.

Mga asido mula sa punto ng view ng teorya ng dissociation, ito ay mga electrolyte na naghihiwalay upang bumuo ng isang hydrogen cation at isang acid residue anion. Ang pagkakaroon ng mga hydrogen cation sa mga solusyon sa acid ay tumutukoy sa kanilang maasim na lasa, ang kakayahang baguhin ang kulay ng tagapagpahiwatig, magkaroon ng nakakainis at kahit na nagpapasiklab na epekto.

Ang mga acid, depende sa kanilang lakas, ay naghihiwalay sa iba't ibang paraan.

Ang mga malakas na acid ay naghihiwalay kaagad at hindi na mababawi:

Ang mga mahihinang electrolyte ay naghihiwalay nang sunud-sunod at pabalik-balik

CH 3 COOH = CH 3 COO - + H +

H 2 CO 3 = H + + HCO 3 -

HCO 3 - = H + + CO 3 2-

Ang dissociation ng mga mahihinang compound, bilang isang reversible na proseso, ay nailalarawan sa pamamagitan ng dissociation constant.

SA dis. CH3COOH= (CH 3 COO -)*(H +)

Ang carbonic acid, bilang isang dibasic acid, ay mailalarawan sa pagkakaroon

SA dis 1 st H 2 CO 3 = (NSO 3 -)*(H +)

SA dis.2st N 2 CO 3 = (CO 3 2-)*(H +)

Ang dissociation constant, tulad ng anumang pare-pareho ng isang reversible na proseso, ay isang pare-parehong halaga para sa bawat electrolyte (depende sa likas na katangian ng substance) at depende sa temperatura ng solusyon. Mas mababa ang dissociation constant, mas mahina ang electrolyte. (Ang K dis. ay isang pare-parehong halaga at makikita sa reference table)

Grounds – Ito ay mga electrolyte na naghihiwalay upang bumuo ng isang metal cation at isang hydroxide anion. Ang mga matibay na base ay naghihiwalay kaagad at hindi na mababawi:

KOH K + + OH -

Ang mga mahihinang electrolyte ay naghihiwalay stepwise at nababaligtad

Mg(OH) 2 MgOH + + OH -

MgOH + Mg 2+ + OH -

Mga asin– malakas na electrolytes, samakatuwid ay nasa solusyon kaagad at ganap mabulok sa mga metal cation at acid residue anion.

Al 2 (SO 4) 3 2Al 3+ + 3SO 4 2-

Na 3 PO 4 3Na + + PO 4 3-

Ang mga acid salt ay unang humiwalay sa isang metal cation at isang anion ng acid residue

NaHCO 3 Na + + HCO 3 -

At pagkatapos ay ang acidic residue dissociates bilang isang acid

HCO 3 - H + + CO 3 2-

Ang konsepto ng pH (ph)

Ang tubig ay kadalasang ginagamit bilang isang solvent. Kahit na ang tubig ay isang mahinang electrolyte, ito ay naghihiwalay sa solusyon

H 2 O = H + +OH -

Tulad ng anumang nababaligtad na proseso, ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng kanyang dissociation constant

SA dis. = (H +)*(OH -)

Napatunayan na sa eksperimento na sa 10,000,000 molekula, isa lamang ang nabubuwag sa mga ion Samakatuwid, ang konsentrasyon ng tubig ay kinukuha bilang isang pare-parehong halaga at ang sumusunod na expression ay nakuha

Kdis * (H 2 O) = Kw = (H +) * (OH -) = const = 10 -14 (ang halagang ito ay tinatawag na ionic na produkto ng tubig)

kasi ang halaga na ito ay pare-pareho, ito ay ginagamit upang kalkulahin ang konsentrasyon ng H + o OH - ions

Halimbawa, (OH -) =10 -3 matukoy (H +) = ?

(H+) = Kw= 10 -14 =10 -11

- (OH -) = 10 -1 (H +) = 10 -13 ph =13

- (OH -) = 10 -5 (H +) = 10 -9 ph = 9

- (OH -) = 10 -7 (H +) = 10 -7 ph = 7

- (OH -) =10 -10 (H +) = 10 -4 ph = 4

- (OH -) = 10 -14 (H +) =10 0 =1 ph =1

Ang lahat ng kasunod na mga kalkulasyon ay ginawa katulad ng una. Hindi maginhawang gumamit ng mga fractional notation para sa mga konsentrasyon, kaya ipinakilala ang konsepto halaga ng pH ( ang mga halaga nito ay ibinibigay sa dulong kanang hanay)

(H +)= 10 -6 ph=6, (H +) = 10 -11 ph=11

Ang mga electrolyte ay mga sangkap na ang mga solusyon o natutunaw ay nagsasagawa agos ng kuryente. Ang mga electrolyte ay kinabibilangan ng mga acid, base at asin. Ang mga sangkap na hindi nagsasagawa ng electric current sa isang dissolved o molten state ay tinatawag na nonelectrolytes. Kabilang dito ang maraming mga organikong sangkap, tulad ng mga asukal, atbp. Ang kakayahan ng mga solusyon sa electrolyte na magsagawa ng electric current ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na kapag natunaw, ang mga molekula ng electrolyte ay naghiwa-hiwalay sa mga particle na may positibo at negatibong sisingilin - mga ion. Ang halaga ng singil sa isang ion ay ayon sa bilang na katumbas ng valence ng atom o grupo ng mga atomo na bumubuo sa ion. Ang mga ion ay naiiba sa mga atomo at molekula hindi lamang sa presensya mga singil sa kuryente, ngunit pati na rin ang iba pang mga katangian, halimbawa, ang mga ion ay walang amoy, kulay, o iba pang mga katangian ng mga molekulang klorin. Ang mga positibong sisingilin na mga ion ay tinatawag na mga kasyon, ang mga negatibong sisingilin na mga ion ay tinatawag na mga anion. Ang mga cation ay bumubuo ng hydrogen H +, mga metal: K +, Na +, Ca 2+, Fe 3+ at ilang grupo ng mga atomo, halimbawa ang ammonium group na NH + 4; Ang mga anion ay bumubuo ng mga atomo at grupo ng mga atom na acidic residues, halimbawa Cl -, NO - 3, SO 2- 4, CO 2- 3.

Ang pagkawatak-watak ng mga molekula ng electrolyte sa mga ion ay tinatawag na electrolytic dissociation, o ionization, at isang prosesong nababaligtad, ibig sabihin, maaaring maganap ang isang estado ng balanse sa isang solusyon kung saan ang dami ng mga molekula ng electrolyte ay nawasak sa mga ion, kaya marami sa kanila ay nabuo muli mula sa mga ion. . Ang paghihiwalay ng mga electrolyte sa mga ion ay maaaring kinakatawan ng pangkalahatang equation: , kung saan ang KmAn ay isang hindi magkahiwalay na molekula, ang K z+ 1 ay isang kasyon na nagdadala ng z 1 positibong singil, At ang z-2 ay isang anion na mayroong z 2 negatibong singil, m at n ay ang bilang ng mga kasyon at anion, na nabuo sa panahon ng paghihiwalay ng isang molekula ng electrolyte. Halimbawa, .

Ang bilang ng mga positibo at negatibong ion sa isang solusyon ay maaaring magkaiba, ngunit ang kabuuang singil ng mga cation ay palaging katumbas ng kabuuang singil ng mga anion, kaya ang solusyon sa kabuuan ay neutral sa kuryente.

Ang mga malalakas na electrolyte ay halos ganap na naghihiwalay sa mga ion sa anumang konsentrasyon sa solusyon. Kabilang dito ang mga malakas na acid (tingnan), malakas na base at halos lahat ng mga asin (tingnan). Ang mga mahihinang electrolyte, na kinabibilangan ng mga mahihinang acid at base at ilang mga asing-gamot, tulad ng sublimate HgCl 2, ay bahagyang naghihiwalay; ang antas ng kanilang dissociation, ibig sabihin, ang proporsyon ng mga molekula na nahati sa mga ion, ay tumataas sa pagbaba ng konsentrasyon ng solusyon.

Ang isang sukatan ng kakayahan ng mga electrolyte na maghiwa-hiwalay sa mga ion sa mga solusyon ay maaaring ang electrolytic dissociation constant (ionization constant), katumbas ng
kung saan ang mga konsentrasyon ng kaukulang mga particle sa solusyon ay ipinapakita sa mga square bracket.

Kapag ang isang direktang electric current ay dumaan sa isang electrolyte solution, ang mga cation ay lumilipat sa isang negatibong sisingilin na elektrod - ang katod, ang mga anion ay lumipat sa isang positibong elektrod - ang anode, kung saan ibinibigay nila ang kanilang mga singil, na nagiging mga de-koryenteng neutral na mga atom o molekula (natatanggap ang mga kasyon mga electron mula sa katod, at ang mga anion ay nagbibigay ng mga electron sa anode) . Dahil ang proseso ng pagdaragdag ng mga electron sa isang substance ay pagbabawas, at ang proseso ng pagbibigay ng mga electron sa pamamagitan ng isang substance ay oksihenasyon, kapag ang isang electric current ay dumaan sa isang electrolyte solution, ang pagbabawas ng mga cation ay nangyayari sa cathode, at ang oksihenasyon ng mga anion ay nangyayari sa ang anod. Ang prosesong ito ng redox ay tinatawag na electrolysis.

Ang mga electrolyte ay isang kailangang-kailangan na bahagi ng mga likido at siksik na mga tisyu ng mga organismo. Sa mga prosesong pisyolohikal at biochemical, isang mahalagang papel ang ginagampanan ng mga inorganic na ion tulad ng H +, Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, OH -, Cl -, HCO - 3, H 2 PO - 4, SO 2- 4 (tingnan ang Mineral Metabolism). Ang H + at OH - ions ay matatagpuan sa napakaliit na konsentrasyon sa katawan ng tao, ngunit ang kanilang papel sa mga proseso ng buhay ay napakalaki (tingnan ang Acid-base balance). Ang konsentrasyon ng Na + at Cl - ions ay makabuluhang lumampas sa lahat ng iba pang mga inorganic na ion na pinagsama. Tingnan din ang mga Buffer solution, Ion exchanger.

Ang mga electrolyte ay mga sangkap na ang mga solusyon o natutunaw ay nagsasagawa ng electric current. Ang mga karaniwang electrolyte ay mga asin, acid at base.

Ayon sa teorya ng electrolytic dissociation ni Arrhenius, ang mga molekula ng electrolyte sa mga solusyon ay kusang naghiwa-hiwalay sa positibo at negatibong sisingilin na mga particle - mga ion. Ang mga positibong sisingilin na mga ion ay tinatawag na mga kasyon, ang mga negatibong sisingilin na mga ion ay tinatawag na mga anion. Ang halaga ng singil sa isang ion ay tinutukoy ng valence (tingnan) ng atom o grupo ng mga atom na bumubuo sa ibinigay na ion. Ang mga cation ay karaniwang nabubuo ng mga metal na atomo, halimbawa K+, Na+, Ca2+, Mg3+, Fe3+, at ilang grupo ng iba pang mga atomo (halimbawa, ang ammonium group na NH 4); Ang mga anion, bilang panuntunan, ay nabuo ng mga atomo at grupo ng mga atomo na acidic residues, halimbawa Cl-, J-, Br-, S2-, NO 3 -, CO 3, SO 4, PO 4. Ang bawat molekula ay neutral sa kuryente, samakatuwid ang bilang ng mga elementarya na positibong singil ng mga cation ay katumbas ng bilang ng mga elementarya na negatibong singil ng mga anion na nabuo sa panahon ng paghihiwalay ng molekula. Ang pagkakaroon ng mga ion ay nagpapaliwanag sa kakayahan ng mga solusyon sa electrolyte na magsagawa ng electric current. Samakatuwid, ang mga electrolyte solution ay tinatawag na ionic conductors, o conductor ng pangalawang uri.

Ang dissociation ng mga electrolyte molecule sa mga ion ay maaaring katawanin ng sumusunod na pangkalahatang equation:

kung saan ang isang non-dissociated molecule, ay isang cation na nagdadala ng n1 positive charges, ay isang anion na may n2 negative charges, ang p at q ay ang bilang ng mga cation at anion na kasama sa electrolyte molecule. Halimbawa, ang dissociation ng sulfuric acid at ammonium hydroxide ay ipinahayag ng mga equation:

Ang bilang ng mga ions na nakapaloob sa isang solusyon ay karaniwang sinusukat sa gram ions bawat 1 litro ng solusyon. Ang Gram ion ay ang masa ng mga ion ng isang partikular na uri, na ipinahayag sa gramo at ayon sa bilang na katumbas ng bigat ng formula ng ion. Ang bigat ng formula ay matatagpuan sa pamamagitan ng pagbubuod ng mga atomic na timbang ng mga atom na bumubuo ng isang ibinigay na ion. Kaya, halimbawa, ang bigat ng formula ng SO 4 ions ay katumbas ng: 32.06 + 4-16.00 = 96.06.

Ang mga electrolyte ay nahahati sa mababang molekular na timbang, mataas na molekular na timbang (polyelectrolytes) at koloidal. Ang mga halimbawa ng mababang molekular na timbang na mga electrolyte, o simpleng electrolytes, ay mga ordinaryong mababang molekular na timbang na mga acid, base at asin, na kadalasang nahahati sa mahina at malalakas na electrolyte. Ang mga mahihinang electrolyte ay hindi ganap na naghihiwalay sa mga ion, bilang isang resulta kung saan ang isang dinamikong ekwilibriyo ay naitatag sa solusyon sa pagitan ng mga ion at hindi magkahiwalay na mga molekula ng electrolyte (equation 1). Ang mahihinang electrolyte ay kinabibilangan ng mga mahinang asido, mahihinang base at ilang asin, gaya ng sublimate HgCl 2. Ang proseso ng dissociation ay maaaring quantitatively characterized sa pamamagitan ng ang antas ng electrolytic dissociation (degree ng ionization) α, ang isotonic coefficient i at ang electrolytic dissociation constant (ionization constant) K. Ang antas ng electrolytic dissociation α ay ang fraction ng electrolyte molecules na disintegrates sa ions sa isang ibinigay na solusyon. Ang halaga ng a, na sinusukat sa mga fraction ng isang yunit o sa %, ay nakasalalay sa likas na katangian ng electrolyte at solvent: bumababa ito sa pagtaas ng konsentrasyon ng solusyon at kadalasang nagbabago nang bahagya (tumataas o bumababa) sa pagtaas ng temperatura; bumababa din ito kapag ang isang mas malakas na electrolyte ay ipinapasok sa solusyon ng isang ibinigay na electrolyte, na bumubuo ng mga wala sa parehong pangalan (halimbawa, ang antas ng electrolytic dissociation ng acetic acid CH 3 COOH ay bumaba kapag ang hydrochloric acid HCl o sodium acetate CH 3 COONa ay idinagdag sa solusyon nito).

Ang isotonic coefficient, o Van't Hoff coefficient, i ay katumbas ng ratio ng kabuuan ng bilang ng mga ion at hindi magkakahiwalay na molekula ng electrolyte sa bilang ng mga molekula nito na kinuha upang ihanda ang solusyon. Sa eksperimento, ang i ay tinutukoy sa pamamagitan ng pagsukat ng osmotic pressure, pagpapababa ng freezing point ng solusyon (tingnan ang Cryometry) at ilang iba pa. pisikal na katangian mga solusyon. Ang mga dami ng i at α ay magkakaugnay ng equation

kung saan ang n ay ang bilang ng mga ion na nabuo sa panahon ng paghihiwalay ng isang molekula ng isang ibinigay na electrolyte.

Ang electrolytic dissociation constant K ay isang equilibrium constant. Kung ang electrolyte ay naghihiwalay sa mga ion ayon sa equation (1), kung gayon

saan, at ang mga konsentrasyon sa solusyon ng mga cation at anion (sa g-ion/l) at mga hindi magkakahiwalay na molekula (sa mol/l), ayon sa pagkakabanggit. Ang equation (3) ay isang mathematical expression ng batas ng mass action na inilapat sa proseso ng electrolytic dissociation. Kung mas mataas ang K, mas mahusay ang electrolyte na nasira sa mga ions. Para sa isang naibigay na electrolyte, ang K ay nakasalalay sa temperatura (karaniwang tumataas sa pagtaas ng temperatura) at, hindi katulad ng a, ay hindi nakasalalay sa konsentrasyon ng solusyon.

Kung ang isang molekula ng isang mahinang electrolyte ay maaaring maghiwalay hindi sa dalawa, ngunit sa isang mas malaking bilang ng mga ion, pagkatapos ay ang dissociation ay nagpapatuloy sa mga yugto (stepwise dissociation). Halimbawa, ang mahinang carbonic acid H 2 CO 3 sa mga may tubig na solusyon ay naghihiwalay sa dalawang yugto:

Sa kasong ito, ang dissociation constant ng 1st step ay makabuluhang lumampas sa 2nd step.

Ang mga malalakas na electrolyte, ayon sa teorya ng Debye-Hückel, sa mga solusyon ay ganap na nahahati sa mga ion. Ang mga halimbawa ng mga electrolyte na ito ay kinabibilangan ng mga malakas na acid, matibay na base, at halos lahat ng mga asin na nalulusaw sa tubig. Dahil sa kumpletong paghihiwalay ng mga malakas na electrolyte, ang kanilang mga solusyon ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga ion, ang mga distansya sa pagitan ng kung saan ay lumilitaw ang mga puwersa ng pagkahumaling ng electrostatic sa pagitan ng mga magkasalungat na sisingilin na mga ion, dahil sa kung saan ang bawat ion ay napapalibutan ng mga ion ng kabaligtaran na singil (ionic na kapaligiran). . Ang pagkakaroon ng isang ionic na kapaligiran ay binabawasan ang kemikal at pisyolohikal na aktibidad ng mga ion, ang kanilang kadaliang mapapasok electric field at iba pang mga katangian ng mga ion. Ang electrostatic attraction sa pagitan ng magkasalungat na sisingilin na mga ion ay tumataas sa pagtaas ng lakas ng ionic ng solusyon, katumbas ng kalahati ng kabuuan ng mga produkto ng konsentrasyon C ng bawat ion at ang parisukat ng valence Z nito:

Kaya, halimbawa, ang lakas ng ionic ng isang 0.01 molar na solusyon ng MgSO 4 ay katumbas ng

Ang mga solusyon ng malalakas na electrolyte, anuman ang kanilang kalikasan, na may parehong lakas ng ionic (hindi hihigit, gayunpaman, 0.1) ay may parehong aktibidad ng ionic. Ang lakas ng ionic ng dugo ng tao ay hindi lalampas sa 0.15. Upang ilarawan ang dami ng mga katangian ng mga solusyon ng malalakas na electrolyte, ipinakilala ang isang dami na tinatawag na aktibidad a, na pormal na pinapalitan ang konsentrasyon sa mga equation na nagmumula sa batas ng mass action, halimbawa sa equation (1). Ang aktibidad a, na may sukat ng konsentrasyon, ay nauugnay sa konsentrasyon sa pamamagitan ng equation

kung saan ang f ay ang koepisyent ng aktibidad, na nagpapakita kung anong proporsyon ng aktwal na konsentrasyon ng mga ion na ito sa solusyon ang kanilang epektibong konsentrasyon o aktibidad. Habang bumababa ang konsentrasyon ng solusyon, tumataas ang f at sa mga napakalabnaw na solusyon ay nagiging katumbas ng 1; sa huling kaso a=C.

Ang mababang molekular na timbang na mga electrolyte ay isang kailangang-kailangan na bahagi ng mga likido at siksik na tisyu ng mga organismo. Sa mga ion ng mababang molekular na timbang na mga electrolyte, ang mga cation H+, Na+, Mg2+, Ca2+ at ang mga anion na OH-, Cl-, HCO 3, H 2 PO 4, HPO 4, SO 4 ay may mahalagang papel sa mga proseso ng physiological at biochemical ( tingnan ang metabolismo ng mineral). Ang mga H+ at OH- ions sa mga organismo, kabilang ang katawan ng tao, ay matatagpuan sa napakaliit na konsentrasyon, ngunit ang kanilang papel sa mga proseso ng buhay ay napakalaki (tingnan ang Acid-base balance). Ang mga konsentrasyon ng Na+ at Cl- ay makabuluhang mas mataas kaysa sa mga konsentrasyon ng lahat ng iba pang mga ion na pinagsama.

Ang mga nabubuhay na organismo ay lubos na nailalarawan sa pamamagitan ng tinatawag na antagonism ng mga ion - ang kakayahan ng mga ion sa solusyon na kapwa bawasan ang likas na epekto ng bawat isa sa kanila. Ito ay itinatag, halimbawa, na ang mga Na+ ions sa konsentrasyon kung saan matatagpuan ang mga ito sa dugo ay nakakalason sa maraming nakahiwalay na organo ng mga hayop. Gayunpaman, ang toxicity ng Na+ ay pinipigilan kapag ang K+ at Ca2+ ions ay idinagdag sa isang solusyon na naglalaman ng mga ito sa naaangkop na konsentrasyon. Kaya, ang K+ at Ca2+ ions ay mga antagonist ng Na+ ions. Ang mga solusyon kung saan ang nakakapinsalang epekto ng anumang mga ion ay naaalis sa pamamagitan ng pagkilos ng mga antagonist na ion ay tinatawag na mga equilibrated na solusyon. Ang antagonism ng mga ion ay natuklasan sa panahon ng kanilang pagkilos sa isang malawak na iba't ibang mga proseso ng physiological at biochemical.

Ang mga polyelectrolytes ay mga electrolyte na may mataas na bigat ng molekular; ang mga halimbawa ng mga ito ay mga protina, nucleic acid at marami pang ibang biopolymer (tingnan ang Macromolecular compounds), pati na rin ang isang bilang ng mga sintetikong polimer. Bilang resulta ng dissociation ng polyelectrolyte macromolecules, ang mga low molecular weight ions (counterions), kadalasan ay may iba't ibang kalikasan, at isang multiply charged macromolecular ion ay nabuo. Ang ilang mga counterion ay mahigpit na nakagapos sa macromolecular ion sa pamamagitan ng electrostatic forces; ang natitira ay nasa solusyon sa isang libreng estado.

Kabilang sa mga halimbawa ng colloidal electrolytes ang mga sabon, tannin, at ilang mga tina. Ang mga solusyon ng mga sangkap na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng balanse:
micelles (colloidal particles) → molecules → ions.

Kapag ang isang solusyon ay natunaw, ang ekwilibriyo ay nagbabago mula kaliwa hanggang kanan.

Tingnan din ang Ampholytes.

1. MGA ELECTROLYTES

1.1. Electrolytic dissociation. Degree ng dissociation. Kapangyarihan ng Electrolyte

Ayon sa teorya ng electrolytic dissociation, ang mga asing-gamot, acids, at hydroxides, kapag natunaw sa tubig, ganap o bahagyang disintegrate sa mga independiyenteng particle - ions.

Ang proseso ng agnas ng mga molekula ng sangkap sa mga ion sa ilalim ng impluwensya ng mga molekula ng polar solvent ay tinatawag na electrolytic dissociation. Ang mga sangkap na naghihiwalay sa mga ion sa mga solusyon ay tinatawag mga electrolyte. Bilang isang resulta, ang solusyon ay nakakakuha ng kakayahang magsagawa ng electric current, dahil lumilitaw dito ang mga mobile electric charge carrier. Ayon sa teoryang ito, kapag natunaw sa tubig, ang mga electrolyte ay naghihiwalay (naghihiwalay) sa positibo at negatibong sisingilin na mga ion. Ang mga positibong sisingilin na ion ay tinatawag mga kasyon; kabilang dito ang, halimbawa, hydrogen at metal ions. Negatively charged ions ay tinatawag mga anion; Kabilang dito ang mga ions ng acidic residues at hydroxide ions.

Upang quantitatively characterize ang proseso ng dissociation, ang konsepto ng antas ng dissociation ay ipinakilala. Ang antas ng dissociation ng isang electrolyte (α) ay ang ratio ng bilang ng mga molekula nito na nahiwa-hiwalay sa mga ion sa isang ibinigay na solusyon ( n ), sa kabuuang bilang ng mga molekula nito sa solusyon ( N), o

α = .

Ang antas ng electrolytic dissociation ay karaniwang ipinahayag alinman sa mga fraction ng isang yunit o bilang isang porsyento.

Ang mga electrolyte na may antas ng dissociation na higit sa 0.3 (30%) ay karaniwang tinatawag na malakas, na may antas ng dissociation mula 0.03 (3%) hanggang 0.3 (30%) - daluyan, mas mababa sa 0.03 (3%) - mahina electrolytes. Kaya, para sa isang 0.1 M na solusyon CH3COOH α = 0.013 (o 1.3%). Samakatuwid, ang acetic acid ay isang mahinang electrolyte. Ang antas ng dissociation ay nagpapakita kung anong bahagi ng mga dissolved molecule ng isang substance ang nasira sa mga ions. Ang antas ng electrolytic dissociation ng isang electrolyte sa may tubig na mga solusyon ay nakasalalay sa likas na katangian ng electrolyte, ang konsentrasyon at temperatura nito.

Sa kanilang likas na katangian, ang mga electrolyte ay maaaring nahahati sa dalawa: malalaking grupo: malakas at mahina. Malakas na electrolytes halos ganap na ihiwalay (α = 1).

Ang mga malakas na electrolyte ay kinabibilangan ng:

1) mga acid (H 2 SO 4, HCl, HNO 3, HBr, HI, HClO 4, H M nO 4);

2) mga base - metal hydroxides ng unang pangkat ng pangunahing subgroup (alkali) - LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH , pati na rin ang mga hydroxides ng alkaline earth metals - Ba (OH) 2, Ca (OH) 2, Sr (OH) 2;.

3) mga asing-gamot na natutunaw sa tubig (tingnan ang talahanayan ng solubility).

Mahinang electrolytes dissociate sa ions sa isang napakaliit na lawak; Para sa mga mahinang electrolyte, ang isang balanse ay itinatag sa pagitan ng mga hindi magkakahiwalay na molekula at mga ion.

Ang mga mahihinang electrolyte ay kinabibilangan ng:

1) mga inorganikong acid ( H 2 CO 3, H 2 S, HNO 2, H 2 SO 3, HCN, H 3 PO 4, H 2 SiO 3, HCNS, HClO, atbp.);

2) tubig (H 2 O);

3) ammonium hydroxide ( NH 4 OH);

4) karamihan sa mga organikong acid

(halimbawa, acetic CH 3 COOH, formic HCOOH);

5) hindi matutunaw at bahagyang natutunaw na mga asing-gamot at hydroxides ng ilang mga metal (tingnan ang talahanayan ng solubility).

Proseso electrolytic dissociation inilalarawan gamit ang mga equation ng kemikal. Halimbawa, ang paghihiwalay ng hydrochloric acid (HC l ) ay nakasulat tulad ng sumusunod:

HCl → H + + Cl – .

Ang mga base ay naghihiwalay upang bumuo ng mga metal cation at hydroxide ions. Halimbawa, ang dissociation ng KOH

KOH → K ++ OH – .

Ang mga polybasic acid, pati na rin ang mga base ng polyvalent na metal, ay naghihiwalay nang sunud-sunod. Halimbawa,

H 2 CO 3 H + + HCO 3 – ,

HCO 3 – H + + CO 3 2– .

Ang unang ekwilibriyo - dissociation ayon sa unang hakbang - ay nailalarawan sa pamamagitan ng pare-pareho

.

Para sa ikalawang yugto ng paghihiwalay:

.

Sa kaso ng carbonic acid, ang mga constant ng dissociation ay may mga sumusunod na halaga: K Ako = 4.3× 10 –7, K II = 5.6 × 10–11. Para sa stepwise dissociation palagi K ako > K II > K III >... , dahil ang enerhiya na dapat gamitin upang paghiwalayin ang isang ion ay minimal kapag ito ay nahiwalay sa isang neutral na molekula.

Katamtaman (normal) na mga asing-gamot, natutunaw sa tubig, naghihiwalay upang bumuo ng mga ion ng metal na may positibong charge at mga ion na may negatibong charge ng acid na nalalabi

Ca(NO 3) 2 → Ca 2+ + 2NO 3 –

Al 2 (SO 4) 3 → 2Al 3+ +3SO 4 2–.

Ang mga acid salt (hydrosalts) ay mga electrolyte na naglalaman ng hydrogen sa anion, na maaaring hatiin sa anyo ng hydrogen ion H +. Ang mga acid salt ay itinuturing bilang isang produktong nakuha mula sa mga polybasic acid kung saan hindi lahat ng hydrogen atoms ay pinapalitan ng isang metal. Ang dissociation ng acid salts ay nangyayari sa mga yugto, halimbawa:

KHCO 3 → K + + HCO 3 – (unang yugto)

, , 21 , , ,
, 25-26 , 27-28 , , 30, , , , , , , , /2003

§ 6.3. Malakas at mahinang electrolyte

Ang materyal sa seksyong ito ay bahagyang pamilyar sa iyo mula sa mga naunang pinag-aralan na kurso sa kimika ng paaralan at mula sa nakaraang seksyon. Suriin natin sandali kung ano ang iyong nalalaman at maging pamilyar sa bagong materyal.

Sa nakaraang seksyon, tinalakay natin ang pag-uugali sa mga may tubig na solusyon ng ilang mga asing-gamot at mga organikong sangkap na ganap na nabubulok sa mga ion sa may tubig na solusyon.
Mayroong isang bilang ng mga simple ngunit hindi maikakaila na katibayan na ang ilang mga sangkap sa may tubig na mga solusyon ay naghiwa-hiwalay sa mga particle. Kaya, ang mga may tubig na solusyon ng sulfuric H2SO4, nitric HNO3, chloric HClO4, hydrochloric (hydrochloric) HCl, acetic CH3COOH at iba pang mga acid ay may maasim na lasa. Sa mga pormula ng mga acid, ang karaniwang particle ay ang hydrogen atom, at maaari itong ipalagay na ito (sa anyo ng isang ion) ang dahilan para sa parehong lasa ng lahat ng mga iba't ibang mga sangkap.
Ang mga hydrogen ions na nabuo sa panahon ng dissociation sa isang may tubig na solusyon ay nagbibigay sa solusyon ng maasim na lasa, kaya naman ang mga naturang sangkap ay tinatawag na mga acid. Sa kalikasan, ang mga hydrogen ions lamang ang may maasim na lasa.

Lumilikha sila ng tinatawag na acidic (acidic) na kapaligiran sa isang may tubig na solusyon.

Tandaan, kapag sinabi mong "hydrogen chloride", ang ibig mong sabihin ay ang gas at mala-kristal na estado ng sangkap na ito, ngunit para sa isang may tubig na solusyon dapat mong sabihin ang "hydrogen chloride solution", "hydrochloric acid" o gamitin ang karaniwang pangalan na "hydrochloric acid", bagaman ang komposisyon ng sangkap sa anumang estado na ipinahayag ng parehong formula - HCl.
Ang mga may tubig na solusyon ng lithium (LiOH), sodium (NaOH), potassium (KOH), barium (Ba(OH)2), calcium (Ca(OH)2) at iba pang metal hydroxides ay may parehong hindi kanais-nais na mapait-sabon na lasa at nagiging sanhi ng pakiramdam. ng pag-slide. Tila, ang mga OH - hydroxide ions na kasama sa naturang mga compound ay may pananagutan para sa ari-arian na ito. Ang hydrochloric acid HCl, hydrobromic HBr at hydroiodic acid HI ay tumutugon sa zinc sa parehong paraan, sa kabila ng kanilang iba't ibang komposisyon

, dahil sa katotohanan ay hindi ang acid ang tumutugon sa zinc:

Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H2,

at hydrogen ions:

Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2,
at ang hydrogen gas at zinc ions ay nabuo.

Ang paghahalo ng ilang mga solusyon sa asin, halimbawa, potassium chloride KCl at sodium nitrate NaNO 3, ay hindi sinamahan ng isang kapansin-pansing thermal effect, kahit na pagkatapos ng pagsingaw ng solusyon isang halo ng mga kristal ng apat na sangkap ay nabuo: ang mga orihinal - potassium chloride at sodium nitrate - at mga bago - potassium nitrate KNO 3 at sodium chloride NaCl . Maaaring ipagpalagay na sa solusyon ang dalawang paunang asin ay ganap na nawasak sa mga ion, na, kapag sumingaw, ay bumubuo ng apat na kristal na sangkap:
Ang pag-aaral ng mga produktong electrolysis ay nagpapahintulot sa isa na magtalaga ng mga positibo o negatibong singil sa mga ion. Malinaw, kung ang isang acid, halimbawa nitric HNO 3, ay naghihiwalay, halimbawa, sa dalawang ions at sa panahon ng electrolysis ng isang may tubig na solusyon ay inilabas ang hydrogen sa cathode (negatively charged electrode), kung gayon, dahil dito, mayroong mga positibong sisingilin na hydrogen ions H + sa solusyon.

Pagkatapos ang equation ng dissociation ay dapat na isulat tulad ng sumusunod:

HINDI 3 = Н + + . Electrolytic dissociation
– kumpleto o bahagyang pagkawatak-watak ng isang compound kapag natunaw sa tubig sa mga ion bilang resulta ng pakikipag-ugnayan sa isang molekula ng tubig (o iba pang solvent). Mga electrolyte
– mga acid, base o asing-gamot, mga may tubig na solusyon na nagdudulot ng electric current bilang resulta ng dissociation. Ang mga sangkap na hindi naghihiwalay sa mga ion sa isang may tubig na solusyon at ang mga solusyon ay hindi nagsasagawa ng electric current ay tinatawag na.
non-electrolytes Ang dissociation ng electrolytes ay quantitatively characterized antas ng paghihiwalay – ang ratio ng bilang ng "mga molekula" (mga yunit ng formula) na nahati sa mga ion sa kabuuang bilang ng "mga molekula" ng natunaw na sangkap. Ang antas ng dissociation ay ipinahiwatig liham ng Griyego
. Halimbawa, kung sa bawat 100 "molekula" ng isang dissolved substance, 80 ang nag-dissociate sa mga ions, kung gayon ang antas ng dissociation ng dissolved substance ay katumbas ng: = 80/100 = 0.8, o 80%. Ayon sa kanilang kakayahang mag-dissociate (o, gaya ng sinasabi nila, "sa pamamagitan ng lakas"), ang mga electrolyte ay nahahati sa, malakas karaniwan At mahina< 3%, к средним – 3% 30%. Сила электролита – величина, зависящая от концентрации вещества, температуры, природы растворителя и др.
. Ayon sa antas ng dissociation, ang mga may solusyon na higit sa 30% ay itinuturing na mga malakas na electrolyte; Sa kaso ng mga may tubig na solusyon malakas na electrolytes
1 (> 30%) ay kinabibilangan ng mga sumusunod na grupo ng mga compound.
. Maraming mga inorganic acid, tulad ng hydrochloric HCl, nitric HNO 3, sulfuric H 2 SO 4 sa mga dilute na solusyon.

Ang pinakamalakas na inorganic acid ay perchloric HClO 4.

Ang hydrofluoric acid HF ay natutunaw ang salamin, ngunit hindi ito nagpapahiwatig ng lakas nito. Ang oxygen-free halogen-containing acid na ito ay inuri bilang isang acid na may katamtamang lakas dahil sa mataas na H–F bond energy, ang kakayahan ng HF molecules na magsama (mag-ugnay) dahil sa malakas na hydrogen bond, ang interaksyon ng F – ions sa HF mga molekula (hydrogen bonds) na may pagbuo ng mga ion at iba pang mas kumplikadong mga particle. Bilang resulta, ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions sa isang may tubig na solusyon ng acid na ito ay makabuluhang nabawasan, kaya ang hydrofluoric acid ay itinuturing na may katamtamang lakas.
Ang hydrogen fluoride ay tumutugon sa silicon dioxide, na bahagi ng salamin, ayon sa equation:

SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O.

Ang hydrofluoric acid ay hindi dapat itago sa mga lalagyan ng salamin. Para sa layuning ito, ang mga sisidlan na gawa sa tingga, ilang mga plastik at salamin ay ginagamit, ang mga dingding nito ay pinahiran sa loob ng isang makapal na layer ng paraffin.

Kung ang hydrogen fluoride gas ay ginagamit upang "mag-ukit" ng salamin, ang ibabaw ng salamin ay nagiging matte, na ginagamit para sa paglalapat ng mga inskripsiyon at iba't ibang disenyo sa salamin. Ang "etching" na salamin na may tubig na solusyon ng hydrofluoric acid ay humahantong sa kaagnasan ng ibabaw ng salamin, na nananatiling transparent.
Ang isang 40% na solusyon ng hydrofluoric acid ay karaniwang magagamit sa komersyo.

Ang lakas ng mga oxygen acid ng parehong uri ay nagbabago sa kabaligtaran ng direksyon, halimbawa, ang periodic acid HIO 4 ay mas mahina kaysa sa perchloric acid HClO 4.

Kung ang isang elemento ay bumubuo ng ilang mga oxygen acid, kung gayon ang acid kung saan ang acid-forming element ay may pinakamataas na valence ay may pinakamalaking lakas. Kaya, sa serye ng mga acid HClO (hypochlorous) - HClO 2 (chlorous) - HClO 3 (chlorous) - HClO 4 (chloric), ang huli ay ang pinakamalakas.

Ang isang volume ng tubig ay natutunaw ng halos dalawang volume ng chlorine. Ang klorin (halos kalahati nito) ay tumutugon sa tubig:

Cl 2 + H 2 O = HCl + HСlO.

Ang hydrochloric acid ay malakas; halos walang mga molekulang HCl sa may tubig na solusyon.
Mas tamang isulat ang equation ng reaksyon tulad ng sumusunod:

2 Cl 2 + H 2 O = H + + Cl – + HClO – 25 kJ/mol.

Ang alkalis ay mga base na natutunaw sa tubig. Kasama rin dito ang mga hydroxide ng mga elemento ng pangunahing subgroup ng pangkat II (alkaline earth metals) at ammonium hydroxide (isang may tubig na solusyon ng ammonia). Minsan ang alkalis ay ang mga hydroxides na lumilikha ng mataas na konsentrasyon ng mga hydroxide ions sa isang may tubig na solusyon. Sa hindi napapanahong literatura, makikita mo sa mga alkalis potassium carbonates K 2 CO 3 (potash) at sodium carbonates Na 2 CO 3 (soda), sodium bicarbonate NaHCO 3 (baking soda), borax Na 2 B 4 O 7, sodium hydrosulfides NaHS at potassium KHS et al.

Ang calcium hydroxide Ca(OH) 2 bilang isang malakas na electrolyte ay naghihiwalay sa isang hakbang:

Ca(OH) 2 = Ca 2+ + 2OH – .

3 . Halos lahat ng asin. Ang asin, kung ito ay isang malakas na electrolyte, ay naghihiwalay sa isang hakbang, halimbawa ferric chloride:

FeCl 3 = Fe 3+ + 3Cl – .

Sa kaso ng mga may tubig na solusyon mahina electrolytes ( < 3%) относят перечисленные ниже соединения.

1 . Tubig H 2 O ay ang pinakamahalagang electrolyte.

2 . Ilang inorganic at halos lahat ng organic acids: H 2 S (hydrogen sulfide), H 2 SO 3 (sulphurous), H 2 CO 3 (carbonic), HCN (hydrocyanic), H 3 PO 4 (phosphoric, orthophosphoric), H 2 SiO 3 (silicon), H 3 BO 3 (boric, orthoboric), CH 3 COOH (acetic), atbp.
Tandaan na ang carbonic acid ay hindi umiiral sa formula H 2 CO 3. Kapag ang carbon dioxide CO 2 ay natunaw sa tubig, ang hydrate CO 2 H 2 O ay nabuo, na isinusulat namin para sa kaginhawahan ng mga kalkulasyon bilang H 2 CO 3, at ang equation ng dissociation reaction ay ganito:

Ang dissociation ng mahinang carbonic acid ay nangyayari sa dalawang yugto. Ang nagreresultang bicarbonate ion ay kumikilos din bilang isang mahinang electrolyte.
Ang iba pang mga polybasic acid ay naghihiwalay sa parehong paraan: H 3 PO 4 (phosphoric), H 2 SiO 3 (silicon), H 3 BO 3 (boric). Sa isang may tubig na solusyon, ang dissociation ay halos nangyayari lamang sa unang hakbang. Paano isakatuparan ang dissociation sa huling yugto?
3 . Hydroxides ng maraming elemento, halimbawa Al(OH) 3, Cu(OH) 2, Fe(OH) 2, Fe(OH) 3, atbp.
Ang lahat ng mga hydroxide na ito ay naghihiwalay sa isang may tubig na solusyon nang sunud-sunod, halimbawa iron hydroxide
Fe(OH) 3:

Sa isang may tubig na solusyon, ang dissociation ay nangyayari halos eksklusibo sa unang hakbang. Paano ilipat ang balanse patungo sa pagbuo ng mga ion ng Fe 3+?
Ang mga pangunahing katangian ng hydroxides ng parehong elemento ay tumataas sa pagbaba ng valence ng elemento Kaya, ang mga pangunahing katangian ng iron dihydroxide Fe(OH) 2 ay mas malinaw kaysa sa trihydroxide Fe(OH) 3. Ang pahayag na ito ay katumbas ng katotohanan na ang mga acidic na katangian ng Fe(OH) 3 ay mas malakas kaysa sa Fe(OH) 2.
4 . Ammonium hydroxide NH 4 OH.
Kapag ang ammonia gas NH 3 ay natunaw sa tubig, ang isang solusyon ay nakuha na nagsasagawa ng koryente nang napakahina at may mapait, lasa ng sabon. Ang medium ng solusyon ay basic, o alkaline Ang pag-uugali na ito ng ammonia ay ipinaliwanag tulad ng sumusunod: Kapag ang ammonia ay natunaw sa tubig, ang ammonia hydrate NH 3 H 2 O ay nabuo, na kung saan ay karaniwang iniuugnay natin ang formula ng hindi umiiral na ammonium hydroxide NH. 4 OH, isinasaalang-alang na ang tambalang ito ay naghihiwalay upang bumuo ng ammonium ion at hydroxide ion OH –:

NH 4 OH = + OH – .

5 . Ilang asin: zinc chloride ZnCl 2, iron thiocyanate Fe(NCS) 3, mercury cyanide Hg(CN) 2, atbp. Ang mga salt na ito ay naghihiwalay nang sunud-sunod.

Itinuturing ng ilang tao na ang phosphoric acid H 3 PO 4 ay medium-strength electrolytes.