Хімія. 9 клас. Буринська

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 10. Електролітична дисоціація

Опанувавши матеріал параграфа, ви будете

  • розуміти суть понять «електроліт», «неелектроліт», «електролітична дисоціація»;
  • уміти пояснювати механізм електролітичної дисоціації з йонним і ковалентним типом хімічного зв'язку.

Електроліти і неелектроліти. На межі XVIII—ХІХ ст., коли для дослідження властивостей речовин почали застосовувати електричний струм, з'ясувалося, що одні речовини, перебуваючи у водному розчині, проводять електричний струм, а інші його не проводять. Переконаймось у цьому на демонстраційних дослідах (мал. 19).

Мал. 19. Прилад для дослідження електричної провідності речовин та їх розчинів

У посудину з дистильованою водою зануримо електроди (вугільні стержні) і ввімкнемо в електромережу. Лампочка приладу не світиться. Чому? Що це засвідчує? Робимо висновок: дистильована вода електричного струму не проводить, коло залишилося розімкненим.

Зануримо електроди у склянку із сухою кухонною сіллю. Результат той самий, лампочка не світиться. Отже, кристалічна сіль також не проводить електричного струму.

До солі у склянці добавимо воду і зануримо електроди у водний розчин солі — лампочка яскраво світиться. Чому? Що це означає? Це означає, що водний розчин солі, на відміну від сухої кухонної солі та дистильованої води, добре проводить електричний струм.

Так само, як кухонна сіль, поводяться й інші солі, а також луги і кислоти. Узяті окремо, вони не проводять електричного струму, а їх водні розчини (або розплави) виявляють електричну провідність.

Речовини, водні розчини або розплави яких проводять електричний струм, називаються електролітами.

До електролітів належать солі, кислоти, луги. Електроліти розпадаються на йони не тільки під час розчинення у воді, а й під час розплавляння, коли під дією теплового руху сили зв'язку між частинками речовини послаблюються.

Речовини, водні розчини або розплави яких електричного струму не проводять, називаються неелектролітами.

До неелектролітів належать цукор, спирт, ацетон, гліцерол, глюкоза.

Поділ речовин на електроліти і неелектроліти запропонував англійський учений Майкл Фарадей.

У чому ж причина різної поведінки речовин у водних розчинах чи розплавах?

Процес дисоціації. Електрична провідність водних розчинів електролітів зумовлена наявністю в них позитивно і негативно заряджених йонів.

• Пригадайте, що таке йони.

У водних розчинах під дією води з кристалів речовини вивільнюються йони.

Який же механізм такого вивільнення?

Розглянемо конкретний приклад. Якщо у воді розчинити кристали кухонної солі (мал. 20), тобто речовини з йонним видом хімічного зв'язку, то вода послаблює хімічний зв'язок між йонами Натрію Na+ і Хлору Cl-. Йони з кристала переходять у розчин і безладно розподіляються по всьому об'єму розчину.

Мал. 20. Схема розчинення натрій хлориду у воді

Як саме вода послаблює йонний зв'язок?

Ви вже знаєте, що молекули води полярні, являють собою диполі, своїми негативними полюсами вони орієнтуються до позитивно заряджених йонів Натрію Na+, а позитивними полюсами — до негативно заряджених йонів Хлору Cl-. Між різнойменно зарядженими йонами солі, що є в кристалі, та диполями води виникають сили притягання й утворюються своєрідні зв'язки — відбувається гідратація йонів. Урешті-решт йонні кристалічні ґратки руйнуються, вивільнюються окремі йони, оточені диполями води (мал. 21). Їх називають гідратованими йонами. У рівняннях реакцій гідратацію йонів найчастіше випускають, тому дисоціацію електролітів на йони скорочено показують так:

NaCl = Na+ + Cl-

Мал. 21. Схема дисоціації речовин з йонним видом хімічного зв'язку

• Пригадайте з курсу фізики, що є носієм струму в металах і їх сплавах, які називаються провідниками 1-го роду.

На відміну від металів і сплавів у водних розчинах електролітів носіями електричного заряду є йони. Електроліти називаються провідниками 2-го роду.

Але чому ж тоді електролітами вважаються кислоти, адже вони — ковалентні сполуки і йонів не містять?

Справді, кислоти не є йонними сполуками. Проте під час розчинення у воді, наприклад, хлороводню HCl його молекули також гідратуються, внаслідок чого посилюється поляризація ковалентного зв'язку. Спільна електронна пара повністю переходить до більш електронегативного атома Хлору, який взаємодіє з диполями води. Виникають гідратовані йони Н+ і Cl- (мал. 22).

HCl = Н+ + Cl-

А чи відбувається процес дисоціації на йони речовин із неполярним ковалентним зв'язком?

Якщо в молекулі речовини, що розчиняється, є ковалентні неполярні зв'язки, то йонів у розчині не буде, бо неполярні молекули не притягують диполі води, й поляризація зв'язку не відбувається. Здебільшого ковалентними неполярними (або малополярними) зв'язками сполучені атоми в молекулах багатьох органічних сполук, тому вони зазвичай є неелектролітами. Отже,

електролітами можуть бути тільки речовини з йонним і сильно полярним ковалентним хімічним зв'язком.

Окрім того, молекули розчинника також мають бути полярними. Тільки за таких умов можна очікувати розщеплення молекул або кристалів речовин з утворенням реальних йонів.

Процес розпаду електролітів на йони у водному розчині (або в розплаві) називається електролітичною дисоціацією.

Мал. 22. Схема дисоціації речовин із сильно полярним ковалентним видом хімічного зв'язку

Висновки

• Електролітична дисоціація — це процес розпаду електроліта на йони. У водному розчині вона зумовлена взаємодією речовини з диполями води, а в розплаві — нагріванням.

• За здатністю речовин у водних розчинах проводити або не проводити електричний струм їх поділяють на електроліти й неелектроліти.

• Для електролітів є характерним йонний або ковалентний сильно полярний хімічний зв'язок.

• Дисоціація електролітів з йонним зв'язком складається з двох процесів — поляризації ковалентного зв'язку під дією диполів води і гідратації утворених йонів.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Що таке електроліти? Речовини яких класів належать до електролітів?

2. Чому електроліти не дисоціюють у бензині?

3. Що таке неелектроліти? Чому вони не дисоціюють у воді?

4. Чому речовини з неполярними молекулами не можуть бути електролітами?

5. Сформулюйте означення електролітичної дисоціації. Обґрунтуйте роль води в цьому процесі.

6. Укажіть серед наведених речовин і сумішей такі, що проводять електричний струм:

  • А зріджений хлороводень
  • Б водний розчин хлороводню
  • В розплав натрій гідроксиду
  • Г водний розчин калій броміду

7. Поміркуйте про електричну провідність води: а) водопровідної або колодязної; б) дистильованої; в) дощової. Поясніть електричну провідність води. Якої саме?