Хімія. 9 клас. Лашевська

§ 13. Ступінь електролітичної дисоціації. Сильні та слабкі електроліти

Після опрацювання параграфа ви зможете:

  • наводити приклади сильних і слабких електролітів, розрізняти їх;
  • характеризувати електроліти за ступенем дисоціації.

Ступінь дисоціації - кількісна характеристика, яку використовують для оцінювання здатності електролітів дисоціювати у водних розчинах на йони. Під час вивчення електролітичної дисоціації ми з’ясували, що це оборотний процес. Тобто водночас із розпадом кристалів або молекул на йони може відбуватися асоціація йонів. Адже гідратовані йони, які хаотично рухаються в розчині, можуть стикатися й знов сполучатися між собою. Наразі розгляньмо це питання докладніше. Солі та луги - йонні речовини, тому у водних розчинах дисоціюють повністю. У розчинах кислот є як йони, так і недисоційовані молекули.

Ступінь електролітичної дисоціації - це відношення числа молекул, які розпалися на йони, до загального числа молекул розчиненої речовини.

Ступінь дисоціації позначають літерою грецького алфавіту α (вимовляємо «альфа»). Її виражають у частках одиниці або у відсотках:

де N(X)дис. - кількість молекул електроліту, які розпалися на йони, а Ν(Χ)заг. - загальна кількість молекул електроліту. Наприклад, якщо ступінь дисоціації флуоридної кислоти дорівнює 30 %, або 0,3. Це означає, що у водному розчині з кожних ста молекул кислоти тридцять розпалися на йони. Або з кожних десяти молекул кислоти три дисоціювали.

Ступінь дисоціації електролітів визначають експериментально. Він залежить від природи розчинника, природи розчинюваної речовини та її частки в розчині, температури тощо. Що більша полярність розчинника, то більший ступінь дисоціації електроліту в ньому. Підвищення температури, зазвичай, збільшує дисоціацію, тож за нагрівання ступінь дисоціації зростає. У разі зменшення частки електроліту в розчині, тобто під час його розбавляння, ступінь дисоціації збільшується. Тож, зазначаючи ступінь дисоціації, потрібно зазначати й концентрацію розчину.

Сильні й слабкі електроліти різняться здатністю дисоціювати у водних розчинах. Електроліти, ступінь дисоціації яких навіть у відносно концентрованих розчинах високий (близький до 1), називають сильними, а електроліти, ступінь дисоціації яких навіть у розбавлених розчинах невеликий, - слабкими.

Сильними електролітами є луги та чи не всі солі. У розбавлених розчинах сульфатна, нітратна, хлоридна, бромідна, йодидна кислоти також дисоціюють практично повністю. З класифікацією кислот на сильні й слабкі ви ознайомилися минулого навчального року (рис. 13.1).

Рис. 13.1. Класифікація кислот за силою

Тепер вам зрозуміло, що критерієм цієї класифікації є ступінь електролітичної дисоціації кислот, за яким визначають сильним чи слабким електролітом є кислота. Карбонатна кислота в газованих напоях (існує в формі гідрату СО2 · Н2О), молочна кислота, оцтова, аскорбінова (вітамін С) й ацетилсаліцилова (головний складник аспірину) кислоти - слабкі електроліти. Сульфітна, сульфідна, силікатна кислоти (пригадайте їхні хімічні формули, за потреби скористайтеся таблицею «Розчинність кислот, основ, амфотерних гідроксидів і солей у воді») - також слабкі електроліти. Слабкими електролітами є й гідроксиди металічних елементів (за винятком лугів). Ступінь дисоціації слабких електролітів не перевищує 3 %.

Цікаво і пізнавально

Оствальд Вільгельм (1853-1932) - російський і німецький фізико-хімік і філософ-ідеаліст (рис. 13.2). Основні наукові роботи Оствальда присвячені розвитку теорії електролітичної дисоціації. Виявив зв’язок електропровідності розчинів кислот зі ступенем їхньої електролітичної дисоціації (1884). Розробив спосіб визначення основності кислот за електропровідністю їхніх розчинів (1887-1888). Запропонував розглядати реакції аналітичної хімії як взаємодії між йонами (1894). Також вивчав питання хімічної кінетики і каталізу; розробив основи каталітичного окиснення амоніаку. У 1909 р. Оствальд став лауреатом Нобелівської премії з хімії «за вивчення природи каталізу й основоположні дослідження швидкостей хімічних реакцій».

Рис. 13.2. Металевий Оствальд дивиться на перехожих біля огорожі Верманського парку з боку вулиці Кр. Барона (м. Рига, Латвія)

Вода - дуже слабкий електроліт. Ступінь її дисоціації наближається до 0. Адже з кожного мільярда (1 000 000 000) молекул води на йони розпадаються лише дві. Вочевидь такої кількості йонів замало, щоб забезпечити бодай трохи помітну електропровідність дистильованої води.

ПРО ГОЛОВНЕ

• Ступінь електролітичної дисоціації - це відношення числа молекул, які розпалися на йони, до загального числа молекул розчиненої речовини.

• Ступінь дисоціації електролітів залежить від природи розчинника, природи розчинюваної речовини та її частки в розчині, температури тощо.

• Електроліти, ступінь дисоціації яких навіть у відносно концентрованих розчинах високий (близький до 1), - сильні.

• Електроліти, ступінь дисоціації яких навіть у розбавлених розчинах невеликий, - слабкі.

• Силу кислот визначають за ступенем електролітичної дисоціації.

• Вода - дуже слабкий електроліт.

Перевірте себе

1. Що таке ступінь дисоціації? 2. За якою формулою обчислюють ступінь електролітичної дисоціації? 3. Від яких чинників залежить ступінь електролітичної дисоціації? 4. За якою ознакою електроліти класифікують на сильні й слабкі? 5. Які електроліти називають сильними? Слабкими? 6. Наведіть приклади сильних і слабких електролітів.

Застосуйте свої знання й уміння

7. Ступінь дисоціації (%) кислоти, з кожних 200 молекул якої 40 розпалися на йони, становить

  • А 0
  • Б 2
  • В 20
  • Г 40

8. Співвідношення кількості недисоційованих і дисоційованих молекул кислоти, ступінь дисоціації якої 0,4 (40 %), позначено літерою

  • А 3 : 2
  • Б 2 : 3
  • В 2 : 5
  • Г 5 : 2

9. Формулу слабкого електроліту позначено літерою

  • A HNO3
  • Б H2S
  • В НСl
  • Г H2SO4

10. Сильною кислотою є

  • А бромідна
  • Б сульфідна
  • В молочна
  • Г силікатна

11. У воді об’ємом 2 л розчинили кислоту кількістю речовини 0,2 моль. Ступінь дисоціації кислоти 0,02. Визначте число її недисоційованих молекул у розчині. Які дані в задачі зайві?

12. Розташуйте зображені на рисунку 13.3 розчини за зростанням сили електролітів.

13. На рисунку 13.4 схематично зображено дисоціацію трьох кислот. Визначте, яка з-поміж них найсильніша. Обчисліть ступені дисоціації кожної кислоти.

Рис. 13.4

14. Розв’яжіть кросворд, ключове слово якого по вертикалі - назва літери - позначення ступеня дисоціації. По горизонталі: 1. Найпоширеніший дуже слабкий електроліт. 2. Клас неорганічних сполук, здебільшого сильні електроліти. 3. Кількісна характеристика дисоціації електролітів. 4. Кислотний залишок слабкої галогеноводневої кислоти. 5. Назва широко відомого жарознижувального лікарського засобу, діюча речовина якого - слабка кислота.

Творча майстерня

15. За допомогою приладу для визначення електропровідності рідин дослідіть електропровідність дистильованої води та розчинів, які трапляються в побуті. З’ясуйте, чи залежить електропровідність розчину від частки розчинюваної речовини в ньому, температури тощо. Які речовини, розчини яких було досліджено, виявилися сильними електролітами? За результатами дослідження підготуйте презентацію.

Дізнайтеся більше

  • https://www.youtube.com/watch?v=1XWnovm6JLs
  • http://study.com/academy/lesson/weak-electrolyte-definition-examples.html
  • https://www.youtube.com/watch?v=3ulzo5VzLwY