К слабым электролитам относятся все вещества ряда. Сильные и слабые электролиты

1. ЭЛЕКТРОЛИТЫ

1.1. Электролитическая диссоциация. Степень диссоциации. Сила электролитов

Согласно теории электролитической диссоциации, соли, кислоты, гидроксиды, растворяясь в воде, полностью или частично распадаются на самостоятельные частицы – ионы.

Процесс распада молекул веществ на ионы под действием полярных молекул растворителя называют электролитической диссоциацией . Вещества, диссоциирующие на ионы в растворах, называют электролитами. В результате раствор приобретает способность проводить электрический ток, т.к. в нем появляются подвижные носители электрического заряда. Согласно этой теории, при растворении в воде электролиты распадаются (диссоциируют) на положительно и отрицательно заряженные ионы. Положительно заряженные ионы называют катионами ; к ним относятся, например, ионы водорода и металлов. Отрицательно заряженные ионы называются анионами ; к ним принадлежат ионы кислотных остатков и гидроксид-ионы.

Для количественной характеристики процесса диссоциации введено понятие степени диссоциации. Степенью диссоциации электролита (α) называется отношение числа его молекул, распавшихся в данном растворе на ионы (n ), к общему числу его молекул в растворе (N ), или

α = .

Степень электролитической диссоциации принято выражать либо в долях единицы, либо в процентах.

Электролиты со степенью диссоциации больше 0,3 (30%) обычно называют сильными, со степенью диссоциации от 0,03 (3%) до 0,3 (30%)-средними, менее 0,03 (3%)-слабыми электролитами. Так, для 0,1 M раствора CH 3 COOH α = 0,013 (или 1,3 %). Следовательно, уксусная кислота является слабым электролитом. Степень диссоциации показывает, какая часть растворенных молекул вещества распалась на ионы. Степень электролитической диссоциации электролита в водных растворах зависит от природы электролита, его концентрации и температуры.

По своей природе электролиты можно условно разделить на две большие группы: сильные и слабые . Сильные электролиты диссоциируют практически полностью (α = 1).

К сильным электролитам относятся:

1) кислоты (H 2 SO 4 , HCl , HNO 3 , HBr , HI , HClO 4 , H М nO 4 );

2) основания – гидроксиды металлов первой группы главной подгруппы (щелочи) – LiOH , NaOH , KOH , RbOH , CsOH , а также гидроксиды щелочноземельных металлов – Ba (OH ) 2 , Ca (OH ) 2 , Sr (OH ) 2 ;.

3) соли, растворимые в воде (см. таблицу растворимости).

Слабые электролиты диссоциируют на ионы в очень малой степени, в растворах они находятся, в основном в недиссоциированном состоянии (в молекулярной форме). Для слабых электролитов устанавливается равновесие между недиссоциированными молекулами и ионами.

К слабым электролитам относятся:

1) неорганические кислоты (H 2 CO 3 , H 2 S , HNO 2 , H 2 SO 3 , HCN , H 3 PO 4 , H 2 SiO 3 , HCNS , HСlO и др.);

2) вода (H 2 O );

3) гидроксид аммония (NH 4 OH );

4) большинство органических кислот

(например, уксусная CH 3 COOH, муравьиная HCOOH);

5) нерастворимые и малорастворимые соли и гидроксиды некоторых металлов (см. таблицу растворимости).

Процесс электролитической диссоциации изображают, пользуясь химическими уравнениями. Например, диссоциация соляной кислоты (НС l ) записывается следующим образом:

HCl → H + + Cl – .

Основания диссоциируют с образованием катионов металла и гидроксид-ионов. Например, диссоциация КОН

КОН → К + + ОН – .

Многоосновные кислоты, а также основания многовалентных металлов диссоциируют ступенчато. Например,

H 2 CO 3 H + + HCO 3 – ,

HCO 3 – H + + CO 3 2– .

Первое равновесие – диссоциация по первой ступени – характеризуется константой

Для диссоциации по второй ступени:

В случае угольной кислоты константы диссоциации имеют следующие значения: K I = 4,3 × 10 –7 , K II = 5,6 × 10 –11 . Для ступенчатой диссоциации всегда K I >K II >K III > ... , т.к. энергия, которую необходимо затратить для отрыва иона, минимальна при отрыве его от нейтральной молекулы.

Средние (нормальные) соли, растворимые в воде, диссоциируют с образованием положительно заряженных ионов металла и отрицательно заряженных ионов кислотного остатка

Ca(NO 3) 2 → Ca 2+ + 2NO 3 –

Al 2 (SO 4) 3 → 2Al 3+ +3SO 4 2– .

Кислые соли (гидросоли) – электролиты, содержащие в анионе водород, способный отщепляться в виде иона водорода Н + . Кислые соли рассматривают как продукт, получающийся из многоосновных кислот, в которых не все атомы водорода замещены на металл. Диссоциация кислых солей происходит по ступеням, например:

KHCO 3 → K + + HCO 3 – (первая ступень)

Инструкция

Суть данной теории заключается в том, что при расплавлении (растворении в воде) практически все электролиты раскладываются на ионы, которые как положительно, так и отрицательно заряженные (что и называется электролитической диссоциацией). Под воздействием электрического тока отрицательные ( «-») к аноду (+), а положительно заряженные (катионы, «+»), движутся к катоду (-). Электролитическая диссоциация – это обратимый процесс (обратный процесс носит название «моляризация»).

Степень (a) электролитической диссоциации находится в зависимости от самого электролита, растворителя, и от их концентрации. Это отношение числа молекул (n) , которые распались на ионы к общему числу введенных в раствор молекул (N). Получаете: a = n / N

Таким образом, сильные электролиты - вещества, полностью распадающиеся на ионы при растворении в воде. К сильным электролитам, как правило, вещества с сильнополярными или ионными связями: это соли, которые хорошо растворимы, сильные кислоты (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), а также сильные основания (KOH, NaOH, RbOH, Ba(OH)2, CsOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2). В сильном электролите вещество, растворенное в нем, находится по большей части в виде ионов (анионов и катионов); молекул, которые недиссоциированные - практически нет.

Слабые электролиты - такие вещества, которые диссоциируют на ионы лишь частично. Слабые электролиты вместе с ионами в растворе содержат молекулы недиссоциированные. Слабые электролиты не дают в растворе сильной концентрации ионов.

К слабым относятся:
- органические кислоты (почти все) (C2H5COOH, CH3COOH и пр.);
- некоторые из неорганических кислот (H2S, H2CO3 и пр.);
- практически все соли, малорастворимые в воде, гидроксид аммония, а также все основания (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH);
- вода.

Они практически не проводят электрический ток, или проводят, но плохо.

Обратите внимание

Хотя чистая вода проводит электрический ток очень плохо, она все-таки имеет измеримую электрическую проводимость, объясняемую тем, что вода немного диссоциирует на гидроксид-ионы и ионы водорода.

Полезный совет

Большинство электролитов – вещества агрессивные, поэтому при работе с ними будьте предельно осторожны и соблюдайте правила техники безопасности.

Электролит – вещество, которое в твердом состоянии является диэлектриком, то есть не проводит электрического тока, однако, в растворенном или расплавленном виде становится проводником. Почему происходит такая резкая смена свойств? Дело в том, что молекулы электролита в растворах или расплавах диссоциируют на положительно заряженные и отрицательно заряженные ионы, благодаря чему эти вещества в таком агрегатном состоянии способны проводить электрический ток. Электролитическими свойствами обладает большинство солей, кислот, оснований.

Инструкция

Какие вещества относятся к сильным ? Такие вещества, в растворах или расплавах которых подвергаются практически 100% молекул, причем вне зависимости от концентрации раствора. В перечень входит абсолютное большинство растворимых щелочей, солей и некоторые кислоты, такие как соляная, бромистая, йодистая, азотная и т.д.

Чем отличаются от них электролиты средней силы? Тем, что они диссоциируют в гораздо меньшей степени (на ионы распадаются от 3% до 30% молекул). Классические представители таких электролитов – серная и ортофосфорная кислоты.

Вы когда-либо размышляли, открывая свой любимый спортивный напиток: «Что вообще представляют собой эти электролиты?» Мы все знаем, что они важны для гидратации организма, особенно если вы занимаетесь спортом, но почему это так? Разве они не являются всего лишь солями?

С точки зрения того, как функционируют наши тела, электролиты – это далеко не просто соли...

Ваше тело представляет собой сложную и тщательно сбалансированную систему, состоящую из клеток, тканей и жидкостей, сквозь которые почти каждую секунду проходит непостижимое количество электрических импульсов. А возможно это лишь потому, что в этих клетках, тканях и жидкостях поддерживается гомеостатическая среда, необходимая для того, чтобы электрические сигналы беспрепятственно достигали пункта назначения.

Ключевым фактором поддержания высокой проводимости электрических импульсов являются электролиты.

Что такое электролиты?

При растворении в жидкости, соли разделяются на составляющие их ионы, создавая электропроводящий раствор. Например, поваренная соль (NaCl), растворенная в воде, разделяется на положительно заряженные ионы натрия (Na+) и отрицательно заряженные ионы хлора (Cl-). Любая жидкость, которая проводит электричество, например, соленая вода, является электролитным раствором, а ионы соли, которые он содержит, называются электролитами.

В организме обнаружено несколько распространенных электролитов, каждый из которых выполняет определенную и важную роль, но большинство из них в некоторой степени отвечают за поддержание баланса жидкостей между внутриклеточной и межклеточной средой. Этот баланс критически важен для таких вещей, как гидратация, проводимость нервных импульсов, функционирование мышц и уровень рН.

Электролитный дисбаланс, неважно большой или маленький, может быть весьма вредным для вашего здоровья. Например, для сокращения мышц нужны кальций, калий и натрий . Дефицит этих минералов может привести к мышечной слабости или сильным судорогам. Слишком большое количество натрия, с другой стороны, может повысить кровяное давление и значительно увеличить риск развития сердечных заболеваний. К счастью, уровни электролитов в основном зависят от потребляемой вами пищи и воды, поэтому поддержание их баланса просто сводится к правильному питанию.

Давайте рассмотрим 7 основных электролитов, обнаруженных в организме человека, чтобы лучше понять, что каждый из них делает и почему это важно.

7 основных электролитов и их функции

Семью основными электролитами являются:
1. Натрий (Na +)
2. Хлор (Cl-)
3. Калий (K +)
4. Магний (Mg ++)
5. Кальций (Ca ++)
6. Фосфат (HPO4-)
7. Бикарбонат (HCO3-)

Натрий (Na+)

Натрий отвечает за контроль общего количества воды в организме. Он также важен для регулирования объема крови и поддержания функции мышц и нервов. Натрий является основным положительно заряженным ионом (катионом) в межклеточном пространстве вашего организма и главным образом содержится в крови, плазме и лимфе. Он необходим для поддержания электролитного баланса между внутриклеточной и межклеточной средой (натрий – в межклеточной жидкости, калий – внутри клеток ).

Большая часть натрия поступает в организм в результате потребления поваренной соли. Минимальное количество натрия, необходимое для правильного функционирования организма – 500 мг в день, рекомендуемое количество – 2,3 г . Но современный человек обычно потребляет в среднем 3,4 г в день , а это уже чревато развитием гипертонии и повышением риска развития сердечных заболеваний.

Состояние, при котором в жидкостях тела наблюдается избыточный уровень натрия, называется гипернатриемией и развивается оно, как правило, в результате недостаточного количества воды в организме (обезвоживание). Это может привести к слабости и летаргии, а в тяжелых случаях к эпилептическим припадкам или коме.

Слишком низкий уровень натрия в организме вызывает состояние, называемое гипонатриемией, которое является наиболее распространенным расстройством электролитного баланса. Часто вызывается тяжелой диареей или рвотой, симптомы могут включать в себя головную боль, спутанность сознания, усталость, галлюцинации и мышечные спазмы.

Хлор (Cl-)

Основной отрицательно заряженный ион (анион), хлор содержится, главным образом, в межклеточной жидкости и тесно взаимодействует с натрием, чтобы поддерживать правильный баланс и давление в различных жидкостных отделах организма (кровь, внутриклеточная и межклеточная жидкость ). Он также жизненно важен для поддержания правильного уровня кислотности в организме, пассивно уравновешивая положительные ионы в крови, тканях и органах.

Как и натрий, большую часть хлора вы получаете, потребляя соль.

Избыток хлора в организме (гиперхлоремия ) и его дефицит (гипохлоремия ) являются редкими состояниями, но могут возникать из-за дисбаланса других электролитов. Симптомы могут включать в себя затруднение дыхания и кислотно-щелочной дисбаланс.

Калий (K+)

В то время как натрий в основном содержится вне клеток, калий является основным катионом внутри клеток и чрезвычайно важен для регулирования сердечного ритма и функционирования мышц. Совместно с натрием участвует в поддержании электролитного баланса и обеспечивает проводимость электрических импульсов между клетками.

Мясо, молоко, фрукты и овощи, как правило, являются хорошими источниками калия, но большинство взрослых людей не потребляют эти продукты в достаточном количестве. Правильный баланс между калием и натрием очень важен для поддержания нашего здоровья, но зачастую мы избегаем натуральных фруктов и овощей, содержащих много калия, и потребляем обработанные промышленным путем продукты, содержащие много натрия. Хуже всего то, что дисбаланс между калием и натрием может еще больше увеличить риск развития гипертонии, сердечных заболеваний и даже инсульта.

По большей части избыток калия в организме (гиперкалиемия ) является довольно редким состоянием, но может быть смертельным, если быстро его не исправить, так как вызывает аритмию, паралич легких и остановку сердца. Фактически, гиперкалиемия настолько опасна, что именно в это состояние вводят осужденных на смертную казнь в Соединенных Штатах посредством инъекции раствора хлорида калия. Дефицит калия (гипокалиемия), с другой стороны, встречается гораздо чаще и вызывается потерей воды в результате сильной рвоты или диареи. Легкие случаи могут проявляться незначительными симптомами, такими как мышечная слабость и судороги, но тяжелые случаи могут быть столь же смертельны, как гиперкалиемия, и лечить их следует немедленно.

Магний (Mg++)

Магний является одним из самых недооцененных минералов в нашем питании. Он необходим не только для протекания более чем 300 биохимических реакций в организме, но также играет важную роль в синтезе как ДНК, так и РНК. Четвертый из наиболее распространенных минералов в организме человека, магний помогает поддерживать нормальное функционирование нервов и мышц, укрепляет иммунную систему, поддерживает стабильный сердечный ритм, стабилизирует уровень сахара в крови и необходим для образования костной ткани. Орехи, специи, листовая зелень, кофе и чай – все это, как правило, хорошие источники данного минерала.

Избыток магния в организме (гипермагниемия) является относительно редким состоянием, потому что организм очень эффективно справляется с удалением избытка данного минерала, что затрудняет потребление слишком большого его количества с пищей. Гипермагниемия может возникать в случае почечной недостаточности или злоупотребления пищевыми добавками с магнием, и может привести к тошноте, рвоте, нарушению дыхания или аритмии. Гипомагниемия (дефицит магния) чаще всего встречается у алкоголиков, потому что почки удаляют из организма до 260% больше магния, чем обычно, после употребления алкоголя, но это состояние также может быть вызвано простым недоеданием. Симптомы включают в себя усталость, судороги, спазмы и онемение мышц.

Кальций (Ca++)

Вероятно, вы уже знаете, что кальций необходим для образования костей и зубов, но вы можете не знать, что он также важен для передачи нервных импульсов, свертывания крови и сокращения мышц. Это самый распространенный минерал в вашем организме: около 99% всего кальция находится в костях скелета, но также он содержится в крови и других клетках тела (особенно в клетках мышц ). Если в вашей крови недостаточно кальция, организм берет его из ваших костей, чтобы восполнить недостаток; если это происходит постоянно, то в конечном итоге может привести к остеопорозу.

Рекомендуемое потребление кальция составляет от 1000 до 1500 мг в день (для поддержания надлежащего уровня минерала в крови и предотвращения ослабления костей ). Гиперкальциемия или избыток кальция в организме является довольно редким состоянием, но может возникать из-за чрезмерного потребления богатых кальцием продуктов, некоторых заболеваний костей или экстремального недостатка физической активности (например, при квадриплегии или параплегии ). Симптомы могут включать в себя проблемы с пищеварением и тошноту в легких случаях. Экстремальные же случаи гиперкальциемии могут привести к дисфункции мозга, коме и даже смерти. Умеренные случаи гипокальциемии (недостаток кальция ) могут не вызывать немедленных симптомов, но со временем это состояние может повлиять на мозг, приводя к бреду, потере памяти и депрессии; тяжелые случаи могут приводить к мышечным спазмам, судорогам и аритмии.

Фосфат (HPO4-)

Фосфор является вторым наиболее распространенным минералом после кальция в вашем организме и 85% его содержится в ваших костях в виде фосфата. Анионы фосфата тесно взаимодействуют с кальцием для укрепления костей и зубов, но также необходимы для производства энергии в клетках, роста и восстановления тканей, и являются основным строительным материалом для клеточных мембран и ДНК.

Большинство людей получают необходимое количество фосфора с пищей, но избыток фосфата (гиперфосфатемия ) не является редкостью и обычно указывает на заболевание почек или дефицит кальция. Избыток фосфата в организме также связан с повышенным риском развития сердечно-сосудистых заболеваний. Гипофосфатемия (дефицит фосфата ) распространен меньше и чаще всего встречается у алкоголиков и людей с болезнью Крона или целиакией. Симптомы гипофосфатемии включают в себя боль в суставах, ослабленные кости, усталость и нарушения дыхания.

Бикарбонат (HCO3-)

Наши тела полагаются на сложную систему буферизации для поддержания надлежащих уровней pH. Легкие регулируют количество углекислого газа в организме, большая часть которого соединяется с водой и превращается в угольную кислоту (H2CO3). Угольная кислота может быть быстро превращена в бикарбонат (HCO3-), который является ключевым компонентом буферизации рН.

Когда кислоты накапливаются в результате метаболических процессов или производства молочной кислоты в ваших мышцах, почки высвобождают бикарбонат (щелочной раствор ) в вашу систему, чтобы противодействовать повышенной кислотности. Когда уровень кислотности становится более низким, почки уменьшают количество бикарбоната для повышения кислотности. В отсутствие этой системы, быстрые изменения баланса рН могли бы вызвать серьезные проблемы в организме, такие как повреждение центральной нервной системы. Этот бикарбонатный буфер является одной из главных причин, по которым наши тела могут поддерживать гомеостаз и функционировать должным образом.

Баланс электролитов

Итак, вот он – ваш звездный состав электролитов. Как видите, каждый из них играет важную роль в поддержании функционирования вашего тела, но важно отметить, что они действуют должным образом, лишь пребывая в состоянии очень специфического равновесия. Знать, какую функцию выполняют электролиты в вашем организме, важно потому, что большинство людей не понимают необходимости поддержания электролитного баланса. Нарушение баланса до уровня избытка или недостатка электролитов может иметь катастрофические последствия. Так, например, увеличение количества случаев гипертонии и сердечно-сосудистых заболеваний во всем мире можно объяснить прогрессирующими проявлениями дисбаланса натрия.

К счастью, теперь, когда вы знаете, что такое электролиты и как они должны быть сбалансированы, у вас есть простое решение – здоровое питание натуральными продуктами. В зимнее время можно подключить качественные мультивитамины с минералами в хелатной форме (лучше усваиваются ).

Для тех, кто активно занимается спортом, уже давно придумали изотонические напитки, которые как раз и содержат необходимые нам минералы. Эти же самые напитки рекомендуется пить в туристических поездках в жаркие страны. Купить можно в любой аптеке в готовом виде или в порошке и добавлять в воду. Минеральная вода - тоже отличный вариант!

Это кажется таким легким, но это жизненно важно для поддержания здоровья организма. Позаботьтесь о своем теле, и оно позаботится о вас!

Отличные проводники электрического тока — золото, медь, железо, алюминий, сплавы. Наряду с ними существует большая группа веществ-неметаллов, расплавы и водные растворы которых тоже обладают свойством проводимости. Это сильные основания, кислоты, некоторые соли, получившие общее название "электролиты". Что такое ионная проводимость? Выясним, какое отношение имеют вещества-электролиты к этому распространенному явлению.

Какие частицы переносят заряды?

Мир вокруг полон различных проводников, а также изоляторов. Об этих свойствах тел и веществ известно с глубокой древности. Греческий математик Фалес провел опыт с янтарем (на греческом — «электрон»). Потерев его о шелк, ученый наблюдал явление притяжения волос, волокон шерсти. Позже стало известно, что янтарь является изолятором. В этом веществе нет частиц, которые могли бы переносить электрический заряд. Хорошие проводники — металлы. В их составе присутствуют атомы, положительные ионы и свободные, бесконечно малые отрицательные частицы — электроны. Именно они обеспечивают перенос зарядов, когда пропускают ток. Сильные электролиты в сухом виде не содержат свободных частиц. Но при растворении и расплавлении происходит разрушение кристаллической решетки, а также поляризация ковалентной связи.

Вода, неэлектролиты и электролиты. Что такое растворение?

Отдавая или присоединяя электроны, атомы металлических и неметаллических элементов превращаются в ионы. Между ними в кристаллической решетке существует достаточно прочная связь. Растворение или расплавление ионных соединений, например, хлорида натрия, приводит к ее разрушению. В полярных молекулах нет ни связанных, ни свободных ионов, они возникают при взаимодействии с водой. В 30-х годах XIX века М. Фарадей обнаружил, что растворы некоторых веществ проводят ток. Ученый ввел в науку такие важнейшие понятия:

ионы (заряженные частицы);
электролиты (проводники второго рода);
катод;
анод.

Есть соединения - сильные электролиты, кристаллические решетки которых полностью разрушаются с освобождением ионов.

Существуют нерастворимые вещества и те, что сохраняются в молекулярном виде, например, сахар, формальдегид. Такие соединения называются неэлектролитами. Для них не характерно образование заряженных частиц. Слабые электролиты (угольная и уксусная кислота, и ряд других веществ) содержат мало ионов.

Теория электролитической диссоциации

В своих работах шведский ученый С. Аррениус (1859-1927) опирался на выводы Фарадея. В дальнейшем уточнили положения его теории русские исследователи И. Каблуков и В. Кистяковский. Они выяснили, что при растворении и расплавлении образуют ионы не все вещества, а только электролиты. Что такое диссоциация по С. Аррениусу? Это и есть разрушение молекул, которое приводит к появлению заряженных частиц в растворах и расплавах. Основные теоретические положения С. Аррениуса:

Основания, кислоты и соли в растворах находятся в диссоциированном виде.
Обратимо распадаются на ионы сильные электролиты.
Слабые образуют мало ионов.

Показателем вещества (ее часто выражают в процентах) является соотношение числа молекул, распавшихся на ионы, и общего количества частиц в растворе. Электролиты являются сильными, если значение этого показателя свыше 30%, у слабых — менее 3%.

Свойства электролитов

Теоретические выводы С. Аррениуса дополнили более поздние исследования физико-химических процессов в растворах и расплавах, проведенные русскими учеными. Получили объяснение свойства оснований и кислот. К первым относят соединения, в растворах которых из катионов можно обнаружить только ионы металла, анионами являются частицы OH - . Молекулы кислот распадаются на отрицательные ионы кислотного остатка и протоны водорода (H +). Движение ионов в растворе и расплаве — хаотичное. Рассмотрим результаты опыта, для которого потребуется собрать цепь, включить в нее и обыкновенную лампочку накаливания. Проверим проводимость растворов разных веществ: поваренной соли, уксусной кислоты и сахара (первые два - электролиты). Что такое электрическая цепь? Это источник тока и проводники, соединенные между собой. При замыкании цепи лампочка будет гореть ярче в растворе поваренной соли. Движение ионов приобретает упорядоченность. Анионы направляются к положительному электроду, а катионы — к отрицательному.

В этом процессе в уксусной кислоте участвует небольшое количество заряженных частиц. Сахар не является электролитом, не проводит ток. Между электродами в этом растворе окажется изолирующий слой, лампочка гореть не будет.

Химические взаимодействия между электролитами

При сливании растворов можно наблюдать, как ведут себя электролиты. Что такое ионные уравнения подобных реакций? Рассмотрим на примере химического взаимодействия между и нитратом натрия:

2NaNO 3 + BaCl 2 + = 2NaCl + Ba(NO 3) 2 .

Формулы электролитов запишем в ионном виде:

2Na + + 2NO 3- + Ba 2+ + 2Cl - = 2Na + + 2Cl - + Ba 2+ + 2NO 3- .

Взятые для реакции вещества - сильные электролиты. В этом случае состав ионов не меняется. Химическое взаимодействие между возможно в трех случаях:

1. Если один из продуктов является нерастворимым веществом.

Молекулярное уравнение: Na 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + 2NaCl.

Запишем состав электролитов в виде ионов:

2Na + + SO 4 2- + Ba 2+ + 2Cl - = BaSO 4(белый осадок) + 2Na + 2Cl - .

2. Одно из образовавшихся веществ — газ.

3. Среди продуктов реакции есть слабый электролит.

Вода — один из наиболее слабых электролитов

Химически чистая не проводит электрический ток. Но в ее составе есть небольшое количество заряженных частиц. Это протоны Н + и анионы ОН - . Диссоциации подвергается ничтожно малое число молекул воды. Существует величина — ионное произведение воды, которая является постоянной при температуре 25 °C. Она позволяет узнать концентрации Н + и ОН - . Преобладают ионы водорода в растворах кислот, гидроксид-анионов больше в щелочах. В нейтральных — совпадает количество Н + и ОН - . Среду растворов также характеризует водородный показатель (рН). Чем он выше, тем больше присутствует гидроксид-ионов. Среда является нейтральной при интервале рН близком к 6-7. В присутствии ионов Н + и ОН - изменяют свой цвет вещества-индикаторы: лакмус, фенолфталеин, метилоранж и другие.

Свойства растворов и расплавов электролитов находят широкое применение в промышленности, технике, сельском хозяйстве и медицине. Научное обоснование заложено в работах ряда выдающихся ученых, объяснивших поведение частиц, из которых состоят соли, кислоты и основания. В их растворах протекают многообразные реакции ионного обмена. Они используются во многих производственных процессах, в электрохимии, гальванике. Процессы в живых существах также происходят между ионами в растворах. Многие неметаллы и металлы, токсичные в виде атомов и молекул, незаменимы в виде заряженных частиц (натрий, калий, магний, хлор, фосфор и другие).

ЭЛЕКТРОЛИТЫ – вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток.

НЕЭЛЕКТРОЛИТЫ – вещества, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток.

Диссоциация – распад соединений на ионы.

Степень диссоциации – отношение числа продиссоциированных на ионы молекул к общему числу молекул в растворе.

СИЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ при растворении в воде практически полностью диссоциируют на ионы.

При написании уравнений диссоциации сильных электролитов ставят знак равенства.

К сильным электролитам относятся:

· Растворимые соли (смотри таблицу растворимости );

· Многие неорганические кислоты: HNO 3 , H 2 SO 4 ,HClO 3 , HClO 4 , HMnO 4 , HCl, HBr, HI (смотри кислоты-сильные электролиты в таблице растворимости );

· Основания щелочных (LiOH, NaOH,KOH) и щелочноземельных (Ca(OH) 2 , Sr(OH) 2 , Ba(OH) 2) металлов (смотри основания-сильные электролиты в таблице растворимости ).

СЛАБЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ в водных растворах лишь частично (обратимо) диссоциируют на ионы.

При написании уравнений диссоциации слабых электролитов ставят знак обратимости.

К слабым электролитам относятся:

· Почти все органические кислоты и вода (Н 2 О);

· Некоторые неорганические кислоты: H 2 S, H 3 PO 4 ,HClO 4 , H 2 CO 3 , HNO 2 , H 2 SiO 3 (смотри кислоты-слабые электролиты в таблице растворимости );

· Нерастворимые гидроксиды металлов (Mg(OH) 2 ,Fe(OH) 2 , Zn(OH) 2) (смотри основания- c лабые электролиты в таблице растворимости ).

На степень электролитической диссоциации влияет ряд факторов:

природа растворителя и электролита : сильными электролитами являются вещества с ионными и ковалентными сильно-полярными связями; хорошей ионизирующей способностью, т.е. способностью вызывать диссоциацию веществ, обладают растворители с большой диэлектрической проницаемостью, молекулы которых полярны (например, вода);

температура : поскольку диссоциация - процесс эндотермический, повышение температуры повышает значение α;

концентрация : при разбавлении раствора степень диссоциации возрастает, а с увеличением концентрации - уменьшается;

стадия процесса диссоциации : каждая последующая стадия менее эффективна, чем предыдущая, примерно в 1000–10 000 раз; например, для фосфорной кислоты α 1 > α 2 > α 3:

H3PО4⇄Н++H2PО−4 (первая стадия, α 1),

H2PО−4⇄Н++HPО2−4 (вторая стадия, α 2),

НPО2−4⇄Н++PО3−4 (третья стадия, α 3).

По этой причине в растворе данной кислоты концентрация ионов водорода наибольшая, а фосфат-ионов РО3−4 - наименьшая.

1. Растворимость и степень диссоциации вещества между собой не связаны. Например, слабым электролитом является хорошо (неограниченно) растворимая в воде уксусная кислота.

2. В растворе слабого электролита меньше других содержится тех ионов, которые образуются на последней стадии электролитической диссоциации

На степень электролитической диссоциации влияет также добавление других электролитов : например, степень диссоциации муравьиной кислоты

HCOOH ⇄ HCOO − + H +

уменьшается, если в раствор внести немного формиата натрия. Эта соль диссоциирует с образованием формиат-ионов HCOO − :

HCOONa → HCOO − + Na +

В результате в растворе концентрация ионов НСОО– повышается, а согласно принципу Ле Шателье, повышение концентрации формиат-ионов смещает равновесие процесса диссоциации муравьиной кислоты влево, т.е. степень диссоциации уменьшается.

Закон разбавления Оствальда - соотношение, выражающее зависимость эквивалентной электропроводностиразбавленного раствора бинарного слабого электролита от концентрации раствора:

Здесь - константа диссоциации электролита, - концентрация, и - значения эквивалентной электропроводности при концентрации и при бесконечном разбавлении соответственно. Соотношение является следствием закона действующих масс и равенства

где - степень диссоциации.

Закон разбавления Оствальда выведен В.Оствальдом в 1888 году и им же подтвержден опытным путём. Экспериментальное установление правильности закона разбавления Оствальда имело большое значение для обоснования теории электролитической диссоциации.

Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель рН Вода представляет собой слабый амфотерный электролит: Н2О Н+ + ОН- или, более точно: 2Н2О= Н3О+ + ОН- Константа диссоциации воды при 25оС равна: Такое значение константы соответствует диссоциации одной из ста миллионов молекул воды, поэтому концентрацию воды можно считать постоянной и равной 55,55 моль/л (плотность воды 1000 г/л, масса 1 л 1000 г, количество вещества воды 1000г:18г/моль=55,55 моль, С=55,55 моль: 1 л =55,55 моль/л). Тогда Эта величина постоянная при данной температуре (25оС), она называется ионным произведением воды KW: Диссоциация воды – процесс эндотермический, поэтому с повышением температуры в соответствии с принципом Ле-Шателье диссоциация усиливается, ионное произведение возрастает и достигает при 100оС значения 10-13. В чистой воде при 25оС концентрации ионов водорода и гидроксила равны между собой: = = 10-7 моль/л Растворы, в которых концентрации ионов водорода и гидроксила равны между собой, называются нейтральными. Если к чистой воде прибавить кислоту, концентрация ионов водорда повысится и станет больше, чем 10-7 моль/л, среда станет кислой, при этом концентрация ионов гидроксила мгновенно изменится так, чтобы ионное произведение воды сохранило свое значение 10-14. Тоже самое будет происходить и при добавлении к чистой воде щелочи. Концентрации ионов водорода и гидроксила связаны между собой через ионное произведение, поэтому, зная концентрацию одного из ионов, легко вычислить концентрацию другого. Например, если = 10-3 моль/л, то = KW/ = 10-14/10-3 = 10-11 моль/л, или, если = 10-2 моль/л, то = KW/ = 10-14/10-2 = 10-12 моль/л. Таким образом, концентрация ионов водорода или гидроксила может служить количественной характеристикой кислотности или щелочности среды. На практике пользуются не концентрациями ионов водорода или гидроксила, а водородным рН или гидроксильным рОН показателями. Водородный показатель рН равен отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода: рН = - lg Гидроксильный показатель рОН равен отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов гидроксила: рОН = - lg Легко показать, прологарифмировав ионное произведение воды, что рН + рОН = 14 Если рН среды равен 7 - среда нейтральная, если меньше 7 - кислая, причем чем меньше рН, тем выше концентрация ионов водорода. pН больше 7 – среда щелочная, чем больше рН, тем выше концентрация ионов гидроксила.