У цьому параграфі ви дізнаєтеся:
• що таке ступінь електролітичної дисоціації;
• за якою формулою визначають ступінь електролітичної дисоціації;
• які електроліти називають слабкими, а які — сильними.
Ступінь електролітичної дисоціації. Здатність різних електролітів розпадатися, тобто дисоціювати, у водних розчинах на йони не однакова: одні дисоціюють повністю, інші — частково.
Ступінь електролітичної дисоціації — це відношення кількості дисоційованих частинок (n) до кількості вихідних частинок (N) розчиненої речовини за певної температури.
Ступінь дисоціації позначають буквою а (альфа), виражають у частках одиниці або у відсотках:
Наприклад, якщо а = 0,8, або 80 %, це означає, що 80 частинок зі 100 розчинених розпалися на йони:
Значення а = 0 відповідає речовинам, які не дисоціюють узагалі (до них відносять багато сполук Карбону; про них ітиметься під час знайомства з органічними сполуками в розділі 5). Такі речовини називають неелектролітами.
Ступінь дисоціації електролітів залежить від концентрації розчинів цих електролітів: зі зниженням концентрації ступінь дисоціації зростає. Це й зрозуміло: що більш розведеним є розчин, то більша кількість молекул води бере участь у процесі дисоціації електроліту. Через це йони менше взаємодіють між собою, унаслідок чого збільшується кількість дисоційованих частинок електроліту.
Демонстраційний дослід
Порівняння електричної провідності концентрованого й розведеного розчинів оцтової (етаново'О кислоти
Дослід проводять на тій самій установці (рис. 19).
Готують два розчини з концентрацією етанової (оцтової) кислоти 1 моль/л та 0,1 моль/л. Спочатку наливають у хімічний стакан розчин етанової кислоти концентрацією 1 моль/л. Звертають увагу на відхилення стрілки амперметра та інтенсивність світіння лампочки.
Замінюють розчин етанової кислоти концентрацією 1 моль/л на розчин тієї самої кислоти, але концентрацією 0,1 моль/л, тобто в десять разів меншою. Знову замикають коло й звертають увагу на відхилення стрілки амперметра та інтенсивність світіння лампочки. Поясніть результати.
Сильні і слабкі електроліти. Електроліти за ступенем електролітичної дисоціації поділяють на сильні та слабкі.
Сильними вважають електроліти, ступінь дисоціації яких навіть у відносно концентрованих розчинах вищий за 30 %.
До сильних електролітів відносять більшість розчинних солей, кислоти HNO3, H2SO4, HCl і луги KOH, NaOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2.
Слабкими є електроліти, ступінь дисоціації яких навіть у розведених розчинах менший за 3 % .
До слабких електролітів відносять більшість органічних кислот, неорганічні кислоти H2CO3, H2S, H2SiO3 тощо, а також воду, амоній гідроксид і нерозчинні гідроксиди металічних елементів. У дуже сильно розведених розчинах ступінь дисоціації слабких електролітів наближається до 1.
Слабкі кислоти дисоціюють у водному розчині не повністю, а тому процес їхньої дисоціації оборотний. У рівняннях ставлять знак оборотності — дві протилежно направлені стрілки: ^ . Наприклад:
Цей запис означає, що в розчині, поряд із йонами H+ і NO-, наявні молекули HNO2. У цьому полягає головна відмінність слабких електролітів від сильних: у розведених розчинах сильних кислот майже немає молекул електролітів.
Електроліти, ступінь дисоціації яких більший за 3 %, але менший за 30 %, відносять до електролітів середньої сили: H3PO4, HNO2 та ін.
Таким чином, ступінь дисоціації є кількісною характеристикою сили електроліту.
Поряд з електролітичною дисоціацією існує термічна дисоціація — дисоціація електролітів на йони, яка відбувається під час розплавлення електролітів унаслідок нагрівання.
Основні поняття. Ступінь електролітичної дисоціації. Сильний електроліт. Слабкий електроліт. Електроліт середньої сили.
Запитання та завдання
°1. Як називають здатність електролітів розпадатися у водних розчинах на йони?
°2. Що таке ступінь електролітичної дисоціації?
°3. Які електроліти називають сильними, а які — слабкими? Наведіть приклади.
°4. Від яких чинників залежить ступінь електролітичної дисоціації?
5. Чому ступінь електролітичної дисоціації слабких електролітів зі зменшенням концентрації розчину збільшується?
6. Що лежить в основі електролітичної дисоціації електролітів? термічної дисоціації електролітів? Чи всі електроліти можна піддавати термічній дисоціації?
7. Наведіть по одному прикладу солей, у результаті дисоціації одного моля яких утворюються: а) 2; б) 3; в) 4 молів йонів. Складіть рівняння дисоціації.
8. Із наведених формул випишіть окремо: а) формули сильних електролітів; б) формули слабких електролітів; в) формули електролітів середньої сили:
H3PO4, Cu(NO3)2, KCl, HCl, Na2S, KOH, Na2SO4, H2S.
9. Як ви вважаєте, чому фторидна (плавікова) кислота є слабким електролітом?
10. Напишіть формули речовин, які під час розчинення у воді утворюють йони: Zn2+ і NO3, Fe3+ і Cl , H+ і SOf, Ba2+ і OH-, Cr3+ і SO42-.
*11. У розчині містяться йони Na+, Mg2+, Cl-, SO4-. Які речовини були розчинені? Запропонуйте два варіанти відповіді.
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Бутенко (поглиблений рівень)