Хімія. 9 клас. Савчин

§ 10. ЕЛЕКТРОЛІТИЧНА ДИСОЦІАЦІЯ КИСЛОТ, ОСНОВ, СОЛЕЙ У ВОДНИХ РОЗЧИНАХ

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

  • формулювати визначення понять «кислоти», «основи», «солі» з погляду електролітичної дисоціації;
  • розуміти поняття «ступінчаста дисоціація»;
  • розрізняти катіони й аніони, утворені кислотами, основами, солями;
  • складати рівняння електролітичної дисоціації кислот, лугів і солей;
  • формулювати висновки про дисоціацію кислот, основ і солей у воді;
  • формувати здатність до безпечного поводження з речовинами;
  • виявляти катіони Гідрогену та гідроксид-аніони в розчинах.

Розглянемо, чи проявляють спільні ознаки водні розчини електролітів, що утворюють класи неорганічних речовин — кислоти, основи та солі.

Електролітична дисоціація кислот. Вам уже відомо, як відбувається дисоціація хлоридної кислоти, а також механізм розчинення гідроген хлориду у воді (рис. 31).

Рис. 31. Дисоціація гідроген хлориду у водному розчині

У розчині наявні два види йонів: позитивно заряджені катіони Гідрогену Н+ і негативно заряджені аніони Хлору Cl-.

З'ясуємо, чи дисоціюють так само кислоти, які, на відміну від хлоридної кислоти, мають у своєму складі кілька атомів Гідрогену та складні кислотні залишки.

Дисоціація нітратної кислоти відбувається з утворенням катіону Гідрогену та нітрат-аніону, що відображає рівняння дисоціації: HNO3H+ + NO-3.

Звернемося до складу молекули сульфатної кислоти. На відміну від хлоридної та нітратної кислот, у її молекулі наявні два атоми Гідрогену. Дослідниками електролітичної дисоціації доведено, що вона відбувається ступінчасто. Це означає, що у водному розчині спочатку відщеплюється від молекули один йон Гідрогену, утворюючи складний аніон HSO4, який, у свою чергу, дисоціює на другий йон Гідрогену та сульфат-аніон SO2-4 (рис. 32).

Рис. 32. Дисоціація сульфатної кислоти у водному розчині

За допомогою рівнянь це записують так:

H2SO4 H++ HSO-4 — І ступінь;

HSO-4 H+ + SO2-4 — ІІ ступінь.

Дисоціація ступінчаста. За першим ступенем вона відбувається повніше, ніж за другим.

• Напишіть самостійно рівняння ступінчастої дисоціації ортофосфатної кислоти на І і ІІ ступені.

Спільними для всіх кислот під час дисоціації є наявність катіонів Гідрогену Н+. Отже, у визначенні кислот упускають наявність проміжних аніонів кислотних залишків, оскільки вони різні за складом.

Кислоти — це електроліти, які у водних розчинах дисоціюють на гідратовані катіони Гідрогену.

Однак процес дисоціації кислот є оборотним. Різнойменно заряджені йони, які з'являються в розчині, знову сполучаються в молекули внаслідок електростатичного притягання. Тому в рівнянні дисоціації кислот ставлять знак оборотності. Наприклад: HCl ⇄ H+ + Cl-.

Записуючи рівняння електролітичної дисоціації, необхідно пам'ятати правило: сума зарядів катіонів та аніонів дорівнює нулю.

Електролітична дисоціація основ

• Пригадайте визначення основ і вкажіть, які катіони й аніони входять до їхнього складу.

Серед основ водні розчини утворюють луги. Нерозчинні основи дисоціюють тільки під час розплавлення. Оскільки до складу лугів входять катіони металічних елементів і гідроксид-аніони, то саме такі йони утворюються під час дисоціації (рис. 33).

Рис. 33. Дисоціація натрій гідроксиду у водному розчині

Наприклад, запишемо рівняння дисоціації калій і кальцій гідроксидів:

КОН = К+ + ОН-; Са(ОН)2= Са2+ + 2ОН-.

Як видно з рівнянь, під час дисоціації лугів спільними є гідратовані гідроксид-аніони за наявності різних катіонів.

Основи — це електроліти, які у водних розчинах дисоціюють на гідратовані гідроксид-аніони.

Для лугів характерна повна дисоціація, оскільки вони належать до йонних сполук.

Наявність катіонів Гідрогену та гідроксид-іонів у розчинах визначають за зміною забарвлення індикаторів.

Рис. 34. Зміна забарвлення індикаторів у кислотному й лужному середовищах

• Прокоментуйте самостійно рисунок 34.

Це допоможе успішно виконати лабораторний дослід 1.

Лабораторний дослід 1

Виявлення йонів Гідрогену та гідроксид-іонів у розчинах

Повторіть правила безпеки під час роботи з кислотами й лугами та суворо дотримуйтеся їх. Пригадайте, як кислоти діють на індикатори.

Завдання 1. Виявіть катіони Гідрогену в хлоридній і розчині сульфатної кислот, користуючись індикаторами: лакмусом, метиловим оранжевим, фенолфталеїном, універсальним індикатором. Зробіть відповідні висновки.

Завдання 2. Виявіть гідроксид-аніони в розчинах натрій і кальцій гідроксидів, користуючись індикаторами: лакмусом, метиловим оранжевим, фенолфталеїном, універсальним індикатором.

Результати досліджень запишіть у робочий зошит у формі таблиці (с. 62). Зробіть відповідні висновки.

Кислота

Зміна забарвлення індикаторів

лакмус

метиловий оранжевий

фенолфталеїн

універсальний індикатор

Хлоридна

Сульфатна

Луг

Зміна забарвлення індикаторів

Натрій гідроксид

Кальцій гідроксид

Електролітична дисоціація солей

• Пригадайте визначення солей і вкажіть, які катіони й аніони входять до їхнього складу.

Солі — йонні сполуки, тому під час розчинення у воді повністю дисоціюють на йони. Ви спостерігали електропровідність розчину натрій хлориду, де носіями електричного струму є позитивно й негативно заряджені йони (рис. 35). Отже, визначення солей з урахуванням положень теорії електролітичної дисоціації сформулюємо так.

Рис. 35. Дисоціація арґентум(І) нітрату у водному розчині

Солі — це електроліти, які у водних розчинах дисоціюють на гідратовані катіони металічних елементів та аніони кислотних залишків.

У водному розчині арґентум(І) нітрат утворює два види йонів: катіони Арґентуму(І) Ag+ і нітрат-аніони NO-3 (рис. 35). Дисоціацію натрій броміду, магній сульфату, алюміній хлориду відображають такі рівняння:

NaBr = Na+ + Br-;

MgSO4 = Mg2+ + SO2-4;

AlCl3 = Al3+ + 3Cl-.

Правило сума зарядів катіонів та аніонів дорівнює нулю діє й для основ, і для солей.

Отже, під час дисоціації йонних сполук — лугів і солей — у водних розчинах утворюються ті катіони й аніони, що входять до складу їхніх формульних одиниць. Кислоти як полярні молекулярні сполуки дисоціюють й одночасно можуть знову сполучатися (асоціювати) у молекули.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

Електролітична дисоціація у водних розчинах (розплавах) властива кислотам, лугам (основам), солям, унаслідок чого утворюються йони, що характеризують кожний із цих класів речовин.

Кислоти — електроліти, які у водних розчинах (розплавах) дисоціюють на гідратовані катіони Гідрогену.

• Під час дисоціації кислот відбувається одночасно оборотний процес — асоціація, тобто сполучення різнойменно заряджених йонів у молекули за рахунок електростатичних сил притягання.

Основи — електроліти, які у водних розчинах (розплавах) дисоціюють на гідратовані гідроксид-аніони.

Солі — електроліти, які у водних розчинах (розплавах) дисоціюють на гідратовані катіони металічних елементів та аніони кислотних залишків.

• Правило сума зарядів катіонів та аніонів дорівнює нулю діє для всіх електролітів під час написання рівнянь дисоціації.

Катіони Гідрогену та гідроксид-аніони виявляють за допомогою індикаторів.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

  • 1. Назвіть йони, що утворюються під час розчинення у воді речовин, поданих формулами: а) Fe(NO3)3, H3PO4, Ba(OH)2; б) Fe2(SO4)3, LiOH, H2SO4; в) H2SO3, KOH, Ca(NO3)2.
  • 2. Прочитайте рівняння дисоціації та поясніть їх: а) H2S ⇄ H+ + HS-; HS ⇄ H+ + S2-; б) NaOH = Na+ + OH-; в) Zn(NO3)2 = Zn2+ + 2NO-3.
  • 3. Складіть формули сполук за назвами йонів і назвіть їх: а) катіон Кальцію та нітрат-аніон, катіон Плюмбуму(ІІ) і хлорид-аніон, катіон Гідрогену й ортофосфат-аніон; б) катіон Алюмінію та сульфат-аніон, катіон Гідрогену та йодид-аніон, катіон Барію та гідроксид-аніон.
  • 4. Напишіть рівняння дисоціації речовин, поданих формулами, і назвіть утворені йони: а) Na2S, LiOH, HBr; б) HI, Mg(NO3)2, KOH.
  • 5. Складіть формули електролітів і рівняння дисоціації, якщо до їхнього складу входять указані катіони й аніони: а) катіон Натрію та силікат-аніон, катіон Гідрогену й ортофосфат-аніон; б) катіон Меркурій(ІІ) і нітрат-аніон, катіон Барію та гідроксид-аніон.
  • 6. Напишіть рівняння дисоціації речовин у водних розчинах і вкажіть загальну кількість катіонів й аніонів: а) бромідної та сульфітної кислот; б) літій і барій гідроксидів; в) ферум(ІІІ) сульфату й купрум(ІІ) хлориду.