Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
Электролитическая диссоциация солей и щелочей

Электролитическая диссоциация солей и щелочей.

Распад электролитов на ионы при растворении в воде или расплавления называется електлолитичною диссоциацией.

Рассмотрим растворения в воде такой, например, ионной соединения, как хлорид натрия. Ионы постоянно осуществляют небольшие тепловые колебания, но удерживаются в узлах кристаллической решетки, поскольку притягиваются противоположно заряженными ионами.

Как известно, в молекуле воды, н связки между атомами водорода и атомом кислорода валентные, полярные. Электронные пары, н связывают атомы смещены от атома водорода к атому кислорода. Поэтому на атомах водорода сосредоточен частичный положительный заряд, а на атоме кислорода - отрицательный. Н связки каждого атома водорода с кислородом в молекуле воды образуют между собой, поэтому центры положительных и отрицательных зарядов в молекуле не совпадают. Если учесть только взаимную перпендикулярность осей электронных облаков, образованных р-электр. атомов, то угол между н связями, которые рассматриваются составляет 900. На самом деле такой угол 1050. Одна из причин увеличения угла взаимное отталкивание одноименно заряженных атомов водорода друг от друга. Полярную молекулу воды изображают в виде диполя, обозначая заряды на полюсах знаками "+" и "-".

Когда кристалл сам погружают в воду, молекулы воды притягиваются к ионов на поверхности кристалла к положительно заряженных ионов - своими отрицательными полюсами, а к отрицательно заряженных ионов - положительными полюсами.

Если ион отрывается от поверхности кристалла, он является окруженным молекулами воды, которые притягиваются к нему. Эти молекулы воды образуют гидратную оболочку иона, состоит из 5 - 7, а то и большего количества молекул.

Ион окружен гидратной оболочкой называется гидратированным.

Итак, растворение в воде твердого вещества с ионной кристаллической решеткой сопровождается выделением теплоты в том случае, когда сумма энергии гидратации всех ионов в кристалле больше от энергии, необходимой для разрыван связей между ионами. Свойства их заметно отличаются от свойств гидратированных ионов. В безводной сульфат меди CuCO4 негидрированную ионы Cu2 + i SO42- бесцветные, но от растворения соли в воде ионы Cu2 + гидратируются и окрашивают в голубой цвет. Воду, которая исходит из кристаллов, называют кристаллизационной водой, а вещества, содержащие кристаллизационную воду, называют кристаллогидраты.

Поведение электролитов в водном растворе впервые объяснил в 1887 году шведский ученый С.Аррениус. Разработанная им теория получила название "теория

электролитической диссоциации ".

Электролитическая диссоциация кислот.

Между атомами в молекулах кислот, например, соляной HCl, серной H2SO4, азотной HNO3, фосфорной H3PO4 существуют полярные ковалентные н связки.

Рассмотрим поведение в водном растворе молекулы хлороводорода HCl. Н связь между атомами в этой молекуле полярный ковалентная. Поскольку хлор более электроотрицательным элемент, чем водород, то электр. пара, с еднюе атомы в молекуле, смещена к атому хлора. В результате в атоме хлора возникает частичный отрицательный заряд, а на атоме водорода - положительный заряд. Поэтому к молекуле хлороводорода в водной среде присоединяются диполи, то есть молекулы воды.

К атома водорода HCl в молекуле, молекулы воды притягиваются своим отрицательным полюсом со стороны атома кислорода. В внеш. эл. слое этого атома есть две неразделенные электронные пары. Атом кислорода, подошел, отдает этому атому одну из двух своих свободных электр. пар. В результате взаимодействия молекул хлороводорода с молекулами воды, электр. пара, которой атомы водорода и хлора н связаны между собой, почти полностью переходят к хлору. Н связь между ними становится ионным, и молекула HCl распадается на ионы H +; Cl -.

Ион H + отличается от всех других ионов тем, что у них нет электронной оболочки, они протонами. Поэтому ионы присоединяются к молекулам воды за счет электронной пары внешнего слоя атома кислорода.

H H

. . . .

H: O: + H + [H:O: H] +

. . . .

Образуется ион гидрокоснию H3O + в котором есть 3 ковалентные н связки водорода с кислородом. Эти н связки образовались по-разному: два результате спаривания электронов атома кислорода с эл. атомов водорода, а третий - присоединение протона к свободной электронной облака атома кислорода.

В последнем случае атом кислорода молекулы воды дает для образования ковалентной н связи с протоном не один, а пару электронов: его называют донором, а протон - акцептором.

Механизм такого образования ковалентной н связи называется донорно-акцепторной.

Итак, в водном растворе молекулы хлороводорода диссоциируют на два гидратированные ионы - ион гидроксония H3O + и хлорид-ион Cl -.

Уравнение диссоциации кислот, щелочей и солей

электролитической диссоциации выражают уравнениями, как и любые другие химические реакции. Записывая эти уравнения, обычно не отмечают формул молекул воды, которые присоединяются к ионам, потому что в химических реакциях электролитов они не участвуют. Уравнения диссоциации кислот записываются так:

HCl = H + + Cl- или HCl + H2O = H3O + + Cl -

H2SO4 = 2H + + SO42 -

Рассмотрим диссоциации кислот (серной) как многоосновной подробнее. По сути процесс ступенчато. Ионы водорода отщепляются от молекул не одновременно, а последовательно:

HCl = H + + HSO4-, или HCl + H2O = H3O + + Cl -

Аналогично происходит и диссоциация трех основных фосфорной кислоты.

H3PO4 = H + + H2PO4-, H2PO4- = H + + HPO42-, HPO42- = H + + H2PO4-3

Итак, кислоты диссоциируют на ионы водорода и ионы кислотного остатка. Диссоциация кислот с первой степенью происходит значительно сильнее, чем за другим. Это эт связано тем, что положительно заряженный ион H + отщепляется от нейтральной молекулы кислоты легче, чем от отрицательно заряженных ионов.

Диссоциация щелочей и солей происходит в одну стадию. Вследствие их диссоциации образуются ионы металла и гидроксид-ион.

NaOH = Na + + OH -

Ba (OH) 2 = Ba2 + + 2OH -

Соли дисоциюють на ионы металла и ионы кислотного остатка?

NaNO3 = Na + NO3-; Al2 (SO4) 3 = 2Al3 + + 3SO42 -

Поскольку молекула НЕ кристалл любого вещества в целом электронейтральны, и общая сумма зарядов положительно заряженных ионов, образующихся в результате диссоциации, всегда равны общей сумме зарядов отрицательно заряженных ионов.

Свойства растворителей электролитов - свойства ионов.

Хлор ядовит, а по мере посоленная пища, кроме пользы, нашему организму не приносит. Но простое вещество Na состоит из атомов натрия, а простое вещество хлор - из молекул Cl2. Раствор поваренной соли содержит не атомы натрия N2 +, а молекулы хлора, а хлорид - ионы Cl -.

Химическая активность свободного натрия определяется наличием в его атомах валентной электрона, его отдает натрий, реагируя с водой с выделением водорода и превращением в ион Na +.

Химическая активность Cl2 частности ядовитость д связана с тем, что его молекулы сравнительно легко распадаются на атомы, а в атоме хлора не хватает одного электрона во внешнем электронном слое до его завершения.

В хлорид ионах, содержащиеся в кристаллах поваренной соли, и ее растворе, внешний электрический слой заполнен. Поэтому химические свойства хлорид-ионов, совсем другой, чем свойства свободного хлора хлорид ионы Cl- в отличие от молекул хлора, бесцветные, не имеют никакого запаха и неядовитые.

Кислоты диссоциируют на ионы водорода и ионы кислотного остатка. Итак растворы всех кислот содержат один и тот же вид ионов - ион H +.

Луга диссоциируют на ионы металла и гидроксид -ионы. Поэтому растворы всех лугов содержат один и тот же вид ионов гидроксид-ионы OH-. Летучестью растворов щелочей на ощупь, действие на лакмус, раз идання растительный и животных тканей - все это свойства не молекул щелочей, а гидроксид-ионов, которые есть в их растворах.

гидратированные ионы Na +, K +, Cl-, NO3-, SO42- бесцветные, а потому и растворы солей бесцветные NaCl, KCl, NaNO3, KNO3, Na2SO4.

Есть и окрашенные ионы. Любой яка растворимая соль меди, растворяясь в достаточном количестве воды, образует растворы одинаково голубого цвета. ?? этого гидратированного окраски - гидратированные ионы Cu2 +.

Положительно заряженные ионы называются катионами, а отрицательно заряженные ионы - анионами.

Сильные электролиты в водных растворах практически полностью распадаются на ионы. Поэтому все свойства водных растворов сильных электролитов -это свойства ионов, в них содержатся.

В растворах слабых электролитов, кроме ионов, является недиссоциированных молекулы. Они обусловливают индивидуальные свойства таких растворов, то есть свойства только одного электролита.

Реакции ионного обмена.

Каждая химическое свойство, что проявляется сильными электролитами в растворах - это свойство ионов, на которые он распался. А тем временем реакции обмена между электролитами в водном растворе мы раньше изображали молекуларнимы уравнениями, не считая того, что в этих реакциях участвуют не молекулы электролита, и ионы, на которые он диссоциированы.

Смешивая растворы хлорида кальция и нитрата серебра, мы наблюдаем образование осадка хлорида серебра AgCl, а в растворе остается нитрат кальция.

CaCl2 + 2AgNO3 = 2 AgCl + Ca (NO3) 2

Обе выходные соли - сильные электролиты и в растворе полностью диссоциированы: CaCl2 - на ионы Ca2 + и ионы Cl-, AgNO3 на ионы Ag + i NO3-. Одна из солей Ca (NO3) 2 остается в растворе диссоциированы на ионы Ca2 + i NO3 -

Ca2 + + 2Cl- + Ag + + 2NO3- = 2AgCl + Ca2 + + 2NO3 -

Такая запись называют полным ионным уравнением.

2Ag + + 2Cl- = 2AgCl

Ag + + 2 Cl- = AgCl

Смешивая растворы хлорида бария и сульфата натрия, мы наблюдаем выпадение осадка сульфата бария

BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl

Полное уравнение реакции записываем так:

Ba2 + + 2Cl- + 2Na + + SO42- = BaSO4 + 2Na + + 2Cl -

Исключив из уравнения знаки ионов Na + i Cl-, не принимали участия в реакции, получим сокращенное ионное уравнение.

Таким образом, общее свойство серной кислоти и всех ее растворимых солей образовывать при взаимодействии с солями бария осадок, не растворяются в воде, ни в кислотах является свойством ионов кислотного остатка SO42 -

От вливания в раствор соли угольной кислоты, например карбоната натрия, раствора сильной, например, серной кислоты в результате реакции обмена тоже должны образоваться соль - сульфат натрия и угольная кислота H2CO3. Раствор как закипает наполняясь пузырьками углекислого газа, что у него выделяется.

CO2

Na2Co3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2CO3

H2O

Реакции обмена в растворах электролитов происходит только в тех случаях, когда в результате их в образуется малодисоциююча вещество или вещество которая выходит из раствора в виде осадка или газа.

2NaCl + Ca (NO3) 2 = 2NaNO3 + CaCl2

Выразим в ионной форме:

2Na + + 2Cl- + Ca2 + + 2NO3- = 2Na + + 2NO3- + Ca2 + + 2Cl -

Итак, все реакции обмена в растворах электролитов происходят в направлении н Связывание ионов.

Однако не следует думать. Что реакции, протекающие без изменения степеней окисления химических элементов, принадлежат только реакции обмена.

Гидролиз солей.

Как вам известно, соли образуются в результате нейтрализации кислот и оснований. Можно предположить, что раствор солей в отличие от растворов кислот и щелочей, будут нейтральными, то есть в них концентрации ионов H + i OH- одинаковы.

налью в одну пробирку раствора хлорида натрия, во вторую - карбоната натрия, и в третью - хлорида алюминия. К каждому из названных растворов судеб раствора лакмуса. Оказывается, что из трех растворов только раствор хлорида натрия нейтральный. Раствор кабонату натрия щелочной, а хлорида алюминия - кислый. Почему же в растворе карбоната натрия больше ионов OH- чем OH +. а в растворе хлорида алюминия наоборот?

Рассмотрим процессы, происходящие в растворе карбоната натрия. Он - сильный электролит, полностью распадается в растворе на ионы натрия Na + и ионы кислотного остатка угольной кислоты CO32 -

Na2CO3 = 2Na + + CO32 -

Молекулы воды притягиваются к ионов Na + и CO32-, но при привлечении молекулы воды к ионам Na + химического взаимодействия не происходит, поскольку гидроксид натрия, который мог бы образоваться в результате такого взаимодействия, - сильная основа и в водном растворе полностью диссоциированы на ионы Na + i OH -. Иначе завершается притяжения молекул к воде к ионам CO32 -.

В результате взаимодействия этих ионов и молекул воды образуются малодисоциюючи анионы HCO3- И накапливаются угольные ионы OH -

CO32- + H2O HCO3- + OH -

В результате этого процесса содержание ионов OH- в растворе увеличивается, чем и объясняется щелочная реакция раствора карбоната натрия.

Итак, в растворе карбонат натрия взаимодействует с молекулами воды. Этот процесс называется гидролизом.

Гидролиз соли - это химическая реакция обмена соли с водой, в результате которой ионы слабого основания некислоты, входящих в состав соли, сочетаются с составными частями воды - с ионами OH- и OH +.

Щелочную реакцию имеет раствор любой соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой, а кислую - имеет раствор любой соли образована ними.

Хлорид натрия в ре не гидролизуется, поскольку ионы Na + и Cl-, что в его водном растворе во взаимодействие с водой не вступают. Поэтому он является нейтральным.

В основном гидролиз соли происходит обратимо, причем взаимодействие с водой вступает небольшое количество соответствующих ионов.

Когда с водой взаимодействуют многозарядные катионы или анионы многоосновных кислот, соль гидролизуется с одной молекулой воды.

Как по составу соли сделать вывод о возможности ее гидролиза и реакцию образовавшегося раствора?

Нерастворимые в воде соли, даже образованные слабыми основаниями или кислотами, практически негидролизуються.

Если соль в воле растворяется, то следует с выяснить, есть ли в ее составе катион, который соответствует слабой основе, или анион, соответствует слабой кислоте.

Возьмем растворимый в воде соль сульфат цинка SOZn. Эта соль образована слабым основанием Zn (OH) 2 и сильной кислотй H2SO4.

Итак, в растворе ионы Zn2 + взаимодействуют с водой:

Zn2 + + H2O Zn (OH) + H +;

а ионы SO42- - нет.

В результате гидролиза раствор сульфата цинка за счет ионов H + будет кислую реакцию.

Посему, как соли, применяют соду N2CO3 и мыло Na или Ca (натриевые калиевые) соли слабых органических кислот.

Загрузка...