Электролиттік диссоциация теориясы

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

H2 затын құратын ковалентті байланыс - екі сутегі атомдарында ортақ екі электроны бар.

Электролиттік диссоциация теориясы - Өткен тақырыптар бойынша қосылыстар ионды және ковалентті байланысты болатыны сендерге белгілі. Ал ковалентті байланыстың өзі екі түрге бөлінеді: полюсті және полюссіз. Заттардың кристалдык торларының типтері қосылыстардағы байланыс түрлеріне төуелді. Ал заттардың физикалық жөне химиялық қасиеттері тор типтеріне байланысты болады.

Ионды және ковалентті байланысты қосылыстардың ерекшеліктері олардың судағы ерітінділерінің қасиеттерінде де байқалады. Осы ерекшеліктерді бақылау үшін электрөткізгіштікті зерттейтін құралды пайдалануға болады.

Ыдысқа құрғақ қант пен ас тұзын кезекпен салып, оны электр желісіне қоссақ, электр шамы жанбайды, олай болса қатты күйіндегі заттарда ток тасымалдаушы бөлшектердің болмағаны.

Құрғақ қант пен ас тұзының орнына дистилденген су құйсақ та электр шамының жанбайтынын көреміз.

Келесі жолы қант пен ас тұзына су құйып, олардың ерітіндісін аламыз. Жүйені электр желісіне қосқанда ас тұзының ерітіндісі құйылған жағдайда электр шамының

жанғандығы, ал қант ерітіндісі құйылғанда, шамның жанбағандығы байқалады.

Енді осы екі қосылыстың айырмышылығы неде? Әрине, олардағы химиялық байланыстардың табиғатында. Қант молекуласында атомдар арасындағы байланыстар полюссіз, ал ас тұзындағы байланыс - ионды. Әрі қарай зертханада бар сілті, бейорганикалық қышқыл ерітінділерімен осы тәжірибені қайталағанда электр шамының жарқырап жануын, ал органикалық сірке қышқылының ерітіндісінде шамның нашар жануын байқаймыз.

Олай болса, шамның жануы заттардың ерітінділерінде токты тасымалдаушы бөлшектердің - иондардың - болуына байланысты.

Заттарды суда еріткенде немесе балқытканда иондарға ыдырауын диссоциация дейміз. Диссоциацияланатын заттар электролиттер, ал диссоциацияға ұшырамайтын заттар - бейэлектролиттпер (қант, глюкоза, спирт жөне кейбір жай газдардың (Н2, 02, N2) судағы ерітінділері жатады) .

Зат

Электр шамының жануы

Қорытынды

Зат: Құрғақ қант

Электр шамының жануы: -

Қорытынды: бейэлектролит

Зат: Құрғақ ас тұзы

Электр шамының жануы: -

Қорытынды: бейэлектролит

Зат: Дистилденген су

Электр шамының жануы: -

Қорытынды: бейэлектролит

Зат: NaCl ерітіндісі

Электр шамының жануы: +

Қорытынды: электролит

Зат: Қант ерітіндісі

Электр шамының жануы: -

Қорытынды: бейэлектролит

Зат: Сірке кышқылының ерітіндісі

Электр шамының жануы: әлсіз

Қорытынды: электролит

Зат: NaOH ерітіндісі

Электр шамының жануы: +

Қорытынды: электролит

Зат: H2S04 ерітіндісі

Электр шамының жануы: +

Қорытынды: электролит

Сванте Аррениус

Бұл теорияның негізін 1887 жылы швед ғалымы С. Аррениус салған (Нобель сыйлығыныңлауреаты, 1903 жылы) Ол еруді тек физикалық құбылыс деп карастырды, диссоциациялану нәтижесінде бөлінген иондар еріткіш молекулаларына біртіндеп таралады деп санап, еріткіштің әсерін ескермеді. Осындай көзқарасты калыптастырып дамытқан әрі С. Аррениус теориясын толықтырған ғалымдар - И. А. Каблуков, В. А. Кистяковский, Д. И. Менделеев. Ал қазіргі кезде диссоциациялануды күрделі физика-химиялық үдеріс деп қарастырады.

Аррениус теориясының негізгі қағидалары:

Тұздар, қышқылдар, негіздер ерігенде және балқығанда иондарға ыдырайды.

Ерітінділер мен балқымалардың ток өткізгіштігі осы иондардың концентрациясына тәуелді болады. Олардың оң зарядталғаны катодқа тартылатындықтан катиондар деп, ал анодқа тартылатындары аниондар деп аталады. Ағылшын физигі М. Фарадей XIX ғасырдың 30-шы жылдары «электролит, ион, катион, анион» терминдерін енгізді. Ионды және ковалентті полюсті байланысты молекулалар суда ерігенде иондарға толығымен ыдырайды:

NaCl↔︎ Na++ Cl-;

HCl ↔︎ Н++ CI-;

H2S04 ↔︎ 2Н+ + S042-

Иондардың формулаларыада зарядтың таңбасы (+, - ) оның сан мәнінен кейін жазылады.

Ac тұзы ерітіндісіндегі иондардың гидраттану механизмін карастырайық. Зат суда еріген кезде оның молекуласы иондарға ажырап қана қоймайды, осы иондар су молекулаларымен әрекеттесіп гидраттар түзеді. Полюсті су молекуласын былай белгілейміз (+ -), ол диполь (диполь - екі полюс) деп аталады:H+→0←H+

Диссоциация нәтижесінде пайда болган иондар қасиеттері молекуланы құраушы атомдар мен молекулалардың қасиеттерінен өзгеше болады. Оның себебі олардың электрондық құрылысында. Осы айтылғанды ас тұзы молекуласы мысалында қарастырайық.

Na элементі мен ионын салыстырайық:

2311Na1s22s22p63s1

Na+ ls22s22p63s0

2311Na1s22s22p63s1: Оң зарядты ионның (катионның) радиусы атомның радиусынан кіші.

Na+ ls22s22p63s0: Оң зарядты ионның (катионның) радиусы атомның радиусынан кіші.

2311Na1s22s22p63s1: Күмістей жылтыр ақ металл.

Na+ ls22s22p63s0: Ион - түссіз.

2311Na1s22s22p63s1: Сумен шабытты өрекеттеседі:2Na + 2Н20 = 2NaOH + Н2↑

Na+ ls22s22p63s0: Суға әсер етпейді, тек гидраттанады.

2311Na1s22s22p63s1: Тотығу-тотықсыздану реакциясында күшті тотықсыздандырғыш:Na°-ē→Na+

Na+ ls22s22p63s0: Ион - тотықтырғыш: Na+ + е→Na0

Сl элементі мен ионын салыстырайық:

3517Сl1s22s22p63s23p5

Сl-1s22s22p63s23p6

3517Сl1s22s22p63s23p5: Теріс зарядты ионның радиусы атомның радиусынан үлкен.

Сl-1s22s22p63s23p6: Теріс зарядты ионның радиусы атомның радиусынан үлкен.

3517Сl1s22s22p63s23p5: Хлор молекуласы жай зат күйінде екі атомнан тұрады С12, ол өткір иісті, тыныс жолдарын түршіктіретін жасыл-сары улы газ.

Сl-1s22s22p63s23p6: Ион - түссіз.

3517Сl1s22s22p63s23p5: Суда аздап еріп, әрекеттеседі:Сl2 + Н20 = НСl + HCl

Сl-1s22s22p63s23p6: Суға әсер етпейді, тек гидраттанады.

3517Сl1s22s22p63s23p5: Тотығу-тотықсыздану реакциясында күшті тотықтырғыш: Сl2 + 2ē→2С1-

Сl-1s22s22p63s23p6: Ион - тотықсыздандырғыш. 2С1--2e→Сl2

Na+ иондарына судың диполь молекуласы теріс полюсімен, ал С1- иондарына оң полюсімен бағытталады.

Ac тұзындағы хлор ион күйінде тамаққа пайдаланылады да, ал хлор молекуласы С12 - улы газ. Гидраттанған иондардың кейде түсі де өзгереді. Мысалы, сусыз CuS04 - түссіз, гидраттанғаны CuS04 • 5Н20 - көгілдір түсті.

Электролиттік диссоциация теориясының қазіргі заманғы қағидалары:

Заттар суда ерігенде оң жөне теріс иондарға ыдырайды.

Диссоциацияның себебі - заттардың гидратациялануы. Электр

шамы жанады.

Электр тоғының әсерінен иондар катод пен анодқа бағытталады.

Диссоциация қайтымды үдеріс: диссоциация (ыдырау) ↔︎ ассоциация (бірігу)

Электролиттер әр түрлі шамада диссоциацияланады (α) .

Электролит ерітінділерінің химиялық касиеттері ондағы иондардың табиғатымен анықталады.

Элемент атомы мен оның ионының қасиеттері әр түрлі болады.

Иондар ерітінділерде гидратталған күйде болғанымен, заттардың диссоциациялану теңдеуін жазған кезде гидраттық қоршауын еске алмай, жалаң иондар күйінде жазылады. Бұл - жазу үдерісін оңайлату үшін жасалған шара. Электролит ерітінділерінде электр тогын тасымалдаушы иондар болады. Ондай электролиттерді екінші ретті өткізгіштер деп атайды.

Қышқылдардың, сілтілердің, тұздардың диссоциациялануы

Кейбір бейорганикалық қышқылдар: фосфор (Н3Р04), кремний (H2SiO3), бор (Н3В03) және көптеген органикалық қышқылдар қатты заттар болып келеді. Күкіртті сутек (H2S) және галогенді сутек (НГ) қышқылдары - газдар. Қышқылдарды суда еріткенде түссіз ерітінділер түзеді, олар иондарға ыдырайды (диссоциацияланады) .

Қышқылдардың диссоциациясы:

HCl→H++Cl-

HNO3→H++NO3-

Көп негізді қышқылдар сатылап диссоциацияланады.

Қышқылдан қанша ион сутек ерітіндіге бөлінсе, қышқыл қалдығының заряды сонша (теріс) зарядты болады.

H2SO4→H++HSO4-

HSO4-→H++SO42-

H2SO4→2H++SO42-

Бұл жолы барлық жағдайда Н+ (протон) бөлінгенін көреміз.

Диссоциациялану теңдеуінің екі жағындағы иондар зарядтарының шамалары өзара тең болуы керек.

HSO4-→H++SO42-

(-1 =+1+(-2) )

Электролиттік диссоциация теориясы бойынша қышқылдар дегеніміз диссоциациялану нәтижесінде ерітіндіге сутек катиондарын бөлетін күрделі заттар.

Негіздер

Барлық негіздердің агрегатгық күйлері қатты болады (аммиактың судағы ерітіндісі - NH4OH сұйықтық) . Сілтілік металдар және сілтілік-жер металдары ішінде барий гидроксиді суда жақсы ериді (сілтілер), иондарға жақсы ыдырайды.

Негіздердің диссоциациясы:

NaOH↔︎Na++OH-

Ca(OH) 2↔︎Ca2++2OH-

Осы теңдеулерде көріп отырғанымыздай негіздердің барлығы гидроксид ионын бөле диссоциацияланады.

Көп негізді қышқылдар сияқты кеп қышқылды негіздер де сатылы диссоциацияланады.

Ba(OH) 2↔︎Ba2++OH-

(BaOH) +↔︎Ba2++OH-

Негізден анша гидроксид-ион ерітіндіге бөлінсе, негіз қалдығы сонша (оң зарядты) болады.

Электролиттік диссоциация тұрғысынан негіздерге мынадай анықтама беруге болады.

Негіздер дегеніміз диссоциациялану нәтижесінде ерітіндіге гидроксид аниондарын бөлетін электролиттер.

Қышқылдар мен негіздердің бұдан басқа да көптеген теориялары бар, солардың бірін ҚазҰУ-нің профессоры М. И. Усанович ұсынған.

Тұздар

Тұздар - ерігіштіктері әр түрлі болатын катты заттар. Оларды кышқылдар мен негіздердің әрекеттесу нәтижесінің өнімі ретінде қарастыруға болады.

Орта тұздар

Қышқыл кұрамындағы сутек атомдары металл атомдарына жөне негіз құрамындағы гидроксид-иондар қышқыл қалдықтарына толық алмасқанда түзіледі (MgS04, ВаСl2, Ca(N03) 2) .

Тұздардың диссоциациясы: Орта тұздар металл катиондары мен қышқыл қалдықтарының аниондарына айырылады:

MgS04 → Mg2+ + SO42-

ВаСl2→ Ва2+ + 2Cl-

Ca(N03) 2→ Са2+ + 2N03-

Электролиттік диссоциация теориясы тұрғысынан тұздар дегеніміз диссоциациялануы нәтижесінде ерітіндіге металл катиондары мен қышқыл қалдығының аниондарын бөлетін күрделі электролиттер.

Қышқыл тұздар

Қышқыл құрамындағы сутек атомдары металл атомдарына толық алмаспағанда түзіледі (Na2HP04, NaHS04, Са(НС03) 2) .

Қышқыл тұздар сатылап диссоциацияланады:

Na2HP04↔︎ 2Na+ + НРО4-

НР042-↔︎ Н+ + Р043-

Na2HP04↔︎2Na+ +Н++ Р043-

Қышқыл тұздар диссоциациясы нәтижесінде металл және сутек катиондары мен қышқыл калдықтарының аниондары түзіледі.

Негіздік тұздар

Негіздердің құрамындағы гидроксид-иондары қышқыл қалдық иондарына толық алмаспағандағы өнім.

Негіздік тұздар суда нашар ериді, алайда, олар да аз мөлшерде болса да суда ерігенде иондарға ыдырайды (негізінен бірінші сатысы) :

Mg(OH) Cl↔︎ [Mg(OH) +] + Cl-

Mg(OH) ↔︎ Mg2++ OH-

Индикаторлар

Әр түрлі ерітінділердегі индикаторлардың түсі

Индикаторлар:

Әр түрлі ерітінділердегі индикаторлардың түсі: бейтарап

қышқыл

сілті

Индикаторлар: Лакмус

Әр түрлі ерітінділердегі индикаторлардың түсі: күлгін

қызыл

көк

Индикаторлар: Метилоранж

Әр түрлі ерітінділердегі индикаторлардың түсі: қызыл сары

қызғылт

сары

Индикаторлар: Фенолфталейн

Әр түрлі ерітінділердегі индикаторлардың түсі: түссіз

түссіз

таңқурай түсті

Негіздік тұздар диссоциациясы нәтижесінде негіз калдығының катионы мен қышқыл қалдығының аниондары түзіледі.

Электролиттік диссоциацияны сапалық жағынан сипаттау

Электролиттер

Сапалық сипаттау

Электролиттер:

Сапалық сипаттау: Н+

OH-

Катион

Анион

Электролиттер: Қышқылдар

Сапалық сипаттау: +

Электролиттер: Негіздер

Сапалық сипаттау:

Электролиттер: Тұздар

Сапалық сипаттау:

Қышкылдық жөне негіздік тұздардың диссоциациялануының теңдеулерінен көріп отырғанымыздай, олардың диссоциациялануы анықтамаға сәйкес келмейді.

Қышкыл тұздардан металл катондарымен катар аз да болса сутек катионы, ал негіздік тұздардан қышқыл қалдық аниондарымен қатар гидроксид - иондары да (екінші сатысында) түзіледі.

Олай болса, тұздар деп негіздер мен қышқылдар қалдықтарынан тұратын күрделі заттарды айтамыз.

Кейбір органикалық заттар қышқылдар мен негіздердің ерітінділерінде түстерін өзгертеді, оларды индикаторлар деп атайды.

Электролиттер ерітінділеріне индикаторлардың әсері

Диссодиациялану дәрежесі. Күшті және әлсіз электролиттер

Диссоциациялану үдерісін сандық жағынан да сипаттауға болады.

Диссоциацияланудың қаншалықты толық жүретіндігін диссоциациялану дәрежесі (α) көрсетеді, α-ны сандық үлеспен (0-1) немесе пайызбен (0-100%) беруге болады.

α = диссоциацияланган молекулалар саны/жалпы еріген молекулалар саны

Диссоциациялану дәрежесінің мәніне қарай электролиттер үш топка бөлінеді:

α > 30% - күшті;

3% < α < 30% - орташа күшті;

α < 3% - әлсіз.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.