Andrzej Jabłoński, Tomasz Palewski ELEKTROLITY, KWASY, ZASADY I SOLE Elektrolitami nazywamy substancje, które w roztworze wodnym ulegają dysocjacji elektrolitycznej, czyli rozpadowi na jony. Dysocjacja elektrolityczna zachodzi pod wpływem działania rozpuszczalnika na związek chemiczny stanowiący elektrolit. Do elektrolitów zalicza się kwasy, zasady i sole. Zgodnie z klasyczną teorią Arrheniusa, kwasy są to substancje, które w roztworze wodnym dysocjują na kationy wodorowe i aniony reszty kwasowej, np. HCl ulega w roztworze wodnym dysocjacji elektrolitycznej, którą zapisujemy równaniem HCl → H + + Cl - (1)
W rzeczywistości w roztworze wodnym nie istnieją wolne jony wodorowe czyli protony, lecz jony hydronowe H3O + . Proton jest aktywnym akceptorem pary elektronowej i łatwo przyłącza się do pary elektronowej donorów, tworząc silne wiązanie koordynacyjne. H + + H 2 O → H 3 O + (2)
W jonie hydronowym trzy atomy wodoru są sobie równoważne i odróżnienie ich jest niemożliwe. Przy posługiwaniu się tradycyjnym terminem "stężenie jonów wodorowych", pamiętać musimy, że realnie w roztworze mamy do czynienia ze stężeniem jonów hydronowych. Zasady są to substancje, które w roztworze wodnym oddysocjowują jony wodorotlenkowe, np. NaOH → Na + + OH - (3)
Sole dysocjują w roztworze na kationy metalu, względnie NH4 + i aniony stanowiące reszty kwasowe, np. Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2- (4).
Jony w roztworze wodnym ulegają hydratacji. Hydratacja polega na otoczeniu się danego jonu cząsteczkami wody, które mają charakter dipolowy. W stronę kationów dipole wody zwrócone są swymi ujemnymi biegunami, do anionów zaś biegunami dodatnimi. Wywołana przez dipole wody hydratacja ułatwia dysocjację elektrolityczną. Siła elektrostatycznego oddziaływania pomiędzy jonami o ładunkach e1 i e2 znajdujących się w odległości r jest odwrotnie proporcjonalna do stałej dielektrycznej ośrodka , zgodnie z wzorem: F = 4 e1 e2/ ( r2) (5)
Z zależności (5) wynika, że rozpuszczalniki o dużej wartości stałej dielektrycznej działają silnie dysocjująco na elektrolit. Roztwory elektrolitów mają zdolność przewodzenia prądu elektrycznego na skutek znacznej swobody ruchu jonów w roztworze. W polu elektrycznym następuje uporządkowany ruch jonów, przy czym jony dodatnie dążą do bieguna ujemnego (katody), jony ujemne natomiast do bieguna dodatniego (anody). Przewodzenie prądu przez roztwór elektrolitu związane jest, w przeciwieństwie do przewodnictwa metali, z przenoszeniem masy. Roztwory elektrolitów zwane są przewodnikami drugiego rodzaju. Elektrolity w roztworach wodnych dzieli się na dwie grupy: elektrolity mocne i elektrolity słabe. Do elektrolitów mocnych należą wszystkie sole, kwas siarkowy - H
(…)
… elektrolitu strzałką skierowaną w prawo (7). Zgodnie z prawem działania mas, w przypadku (6) otrzymujemy wyrażenie: [ H +] [CH3COO-]
K = ------------------------------ (8)
[CH3COOH]
natomiast dla procesu (7) analogicznego wyrażenia nie stosuje się. Wielkość K jest stałą dysocjacji elektrolitycznej, zależną dla danego słabego elektrolitu tylko od temperatury. Stała dysocjacji jest bezpośrednią miarą mocy elektrolitu. Stopień dysocjacji, który zdefiniowano poprzednio nie jest miarą mocy elektrolitu. Nawet w przypadku elektrolitu bardzo słabego, przy dostatecznie dużym rozcieńczeniu jego stopień dysocjacji może być praktycznie równy 1. Stopień dysocjacji danego słabego elektrolitu zależy od stężenia elektrolitów i od temperatury, natomiast stała dysocjacji elektrolitycznej zależy tylko od temperatury. Wartości stałych dysocjacji niektórych słabych elektrolitów w temperaturze 298 K wynoszą: kwas octowy (CH3COOH) - 1.8 x 10-5 kwas azotawy (HNO3) - 4 x 10-4 kwas węglowy (H2CO3) - 4 x 10-7 kwas cyjanowodorowy (HCN) - 7.2 x 10-10 zasada amonowa (NH4OH) -1.8 x 10-5 a dla wody 1.8 x 10-16 Na położenie stanu równowagi reakcji dysocjacji elektrolitycznej słabego elektrolitu, a więc na stopień dysocjacji…
… elektrycznym, ponieważ w niewielkim stopniu ulega dysocjacji elektrolitycznej na jon wodorowy (hydronowy) i jon wodorotlenowy: H2O ⇔ H+ + OH- (9)
Przewodnictwo elektryczne wody, chociaż jest bardzo małe, można zmierzyć za pomocą dostatecznie czułych konduktometrów. Stała dysocjacji wody, zgodnie z prawem działania mas, wyrażona jest wzorem: [H+] . [OH-]
KH2O = ----------------- (10)
[H2O]
w którym nawias…
… niż może się jej rozpuścić). Nazywa się go także iloczynem rozpuszczalności Iloczyn jonowy wody określa warunek kwasowości i zasadowości roztworu: - w czystej wodzie: [H+] = [OH-] = 10-7 kmol/m3; - w roztworze kwaśnym: [H+] > 10-7 kmol/m3, [OH-] < 10-7 kmol/m3 - w roztworze zasadowym: [H+] < 10-7 kmol/m3, [OH-] > 10-7 kmol/m3 lecz we wszystkich przypadkach [H ] x [OH ] = 10-14, gdyż iloczyn ten obowiązuje ogólnie…
… w jakich przedziałach pH badane indykatory pH zmieniają swoją barwę i na jaką. Doświadczenie 6. W jednej probówce zmieszaj po 2 cm3 0.10 kmol/m3 roztworów MgCl2 i Na2CO3, a w drugiej probówce po 2 cm3 0.0030 molowych roztworów tych soli. Zauważ, w której probówce wytworzył się osad. Oblicz iloczyn rozpuszczalności węglanu magnezu zakładając, że mieszanina z rozcieńczonymi roztworami była bliska wytrącaniu…
… 1, 2 i 3 dodaj po jednej kropli roztworu fenoloftaleiny, a do probówek 4, 5 i 6 po jednej kropli roztworu oranżu metylowego. Do probówek 1 i 4 dodaj po 2-3 krople HCl o stężeniu 2 kmol/m3 , a do probówek 2 i 5 po 2-3 krople NaOH o stężeniu 2 kmol/m3. Analogiczne doświadczenia przeprowadź ze wskaźnikami: czerwienią metylową i błękitem bromotymolowym. Zmierz pH roztworów i w przybliżeniu określ…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)