Хімія. Поглиблений рівень. Повторне видання. 9 клас. Бутенко

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

Розділ 2. Електролітична дисоціація

§ 15. Електролітична дисоціація. Електроліти й неелектроліти

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

  • який процес називають електролітичною дисоціацією;
  • які речовини називають електролітами, а які — неелектролітами;
  • які йони називають катіонами, а які — аніонами.

Процес розчинення деяких речовин у воді, зокрема кислот, основ і солей, може супроводжуватися взаємодією їхніх частинок із водою. Унаслідок цього утворюються йони — позитивно та негативно заряджені частинки.

Розпад розчиненої речовини на йони під дією полярних молекул розчинника називають електролітичною дисоціацією речовини в розчинах.

Наприклад, розчинні у воді солі практично повністю дисоціюють на ті самі йони, з яких складаються їхні кристалічні ґратки. Цей процес описують рівнянням дисоціації:

CuSO4 ⇄ Cu2+ + SO42-

Заряд йона записують так: спочатку число (1 не пишуть), потім — знак, читають: Сu2+ — купрум-два-плюс, SO42- — ес-о-чотири-два-мінус. Електролітична дисоціація — процес оборотний. У рівняннях дисоціації ставлять знак оборотності — дві протилежно напрямлені стрілки.

Однією з характерних особливостей таких розчинів солей, а також кислот і основ є їхня здатність проводити електричний струм. При цьому більшість твердих солей та основ у безводному стані, а також безводні кислоти мають дуже слабку електропровідність. Проте водні розчини цих речовин є електропровідними. Переносниками електричного струму в них є йони, які утворюються внаслідок перебігу процесів електролітичної дисоціації під час розчинення речовини. Погано проводить електричний струм і чиста вода.

Речовини, водні розчини та розплави яких проводять електричний струм, називають електролітами.

Електролітами є сполуки з йонним або ковалентним сильно полярним зв’язком — це основи, солі та кислоти. Електролітами є також розплави деяких солей, основ (зазвичай лугів) та оксидів металічних елементів.

Позитивно заряджені йони називають катіонами, а негативно заряджені — аніонами.

Речовини, водні розчини яких не проводять електричний струм, називають неелектролітами.

До таких речовин належать, наприклад, глюкоза, етиловий спирт.

Демонстраційний дослід

Дотримуйтесь правил безпеки під час дослідів!

Дослідження речовин та їхніх водних розчинів на електричну провідність

Електричну провідність речовин та їхніх розчинів оцінюємо за відхиленням стрілки амперметра й інтенсивністю світіння електричної лампочки (рис. 25).

Рис. 25. Прилад для дослідження електропровідності розчинів: 1 — хімічна склянка ємністю 200-300 мл; 2 — електроди; 3 — амперметр; 4 — електрична лампочка

1. У хімічну склянку насипаємо кристалічний натрій хлорид, так щоб електроди були повністю в нього занурені. Вмикаємо прилад в електричне коло. Звертаємо увагу на відсутність відхилення стрілки амперметра та світіння електричної лампочки. Висипаємо зі склянки кристалічний натрій хлорид. Старанно витираємо склянку та електроди фільтрувальним папірцем.

2. Заповнюємо склянку кристалічним цукром так само, як і натрій хлоридом. Вмикаємо прилад і звертаємо увагу на відсутність електричного струму в колі, а отже, і електропровідності цукру. Висипаємо зі склянки кристалічний цукор і готуємо установку для подальших досліджень.

3. Заливаємо у склянку дистильовану воду. Вмикаємо прилад в електричне коло. Лампочка не світиться, хоча на амперметрі спостерігається слабке відхилення стрілки. Чому? Рівняння дисоціації води можна записати так:

Н2О ⇄ Н+ + ОН-

4. Виливаємо воду й заливаємо розчин із концентрацією цукру 1 моль/л. Вмикаємо прилад в електричне коло. Електрична лампочка не світиться, і відхилення стрілки амперметра не спостерігається. Виливаємо розчин цукру, промиваємо склянку й електроди дистильованою водою.

5. Заливаємо хлоридну кислоту концентрацією НСl 1 моль/л. Спостерігаємо і відхилення стрілки амперметра, і інтенсивне світіння електричної лампочки.

6. Виливаємо хлоридну кислоту, промиваємо склянку й електроди дистильованою водою та заливаємо розчин натрій хлориду тієї самої концентрації, що й НСl. Вмикаємо прилад. Спостерігаємо більше відхилення стрілки амперметра та інтенсивніше світіння лампочки.

За результатами дослідів визначте, які речовини є електролітами, а які — неелектролітами. Згідно зі спостереженнями щодо інтенсивності світіння лампочки та ступеня відхилення стрілки амперметра зробіть висновок, який з електролітів найсильніший.

Основні поняття. Електроліти. Неелектроліти. Електролітична дисоціація. Аніон. Катіон.

Для допитливих

Про деякі особливості розчинів електролітів

Дослідження показали, що підвищення температури кипіння й зниження температури замерзання розведених водних розчинів неелектролітів відбувається пропорційно зростанню їхньої концентрації. Однак зміну температур кипіння та замерзання розчинів солей, кислот і основ цією закономірністю пояснити не вдається.

Наприклад, температура замерзання розчину, що містить 1 г NaCl у 100 г води, практично вдвічі перевищує температуру, обчислену теоретично. Така сама невідповідність спостерігається щодо розчинів інших солей, а також кислот та основ.

Природно було б припустити, що причиною таких відхилень є здатність зазначених речовин дисоціювати в розчині на дрібніші частинки. А оскільки температура кипіння залежить від кількості частинок розчиненої речовини, що містяться в одиниці об’єму розчину, то зі збільшенням їхньої кількості вона теж зростає.

З історії хімії

Сванте-Август Арреніус

(1859-1927)

У 1887 р. шведський учений С.-А. Арреніус сформулював основні положення теорії електролітичної дисоціації, згідно з якими:

  • речовини поділяють на електроліти і неелектроліти;
  • під час розчинення у воді електроліти дисоціюють на йони;
  • йони, що утворилися, та молекули розчинника перебувають у стані невпорядкованого теплового руху.

Ці положення пояснили багато незрозумілих фактів.

За розробку теорії електролітичної дисоціації С.-А. Арреніусу було присуджено Нобелівську премію з хімії.

Однак у цій теорії виключалася можливість хімічної взаємодії йонів з молекулами розчинника. Саме тому не було пояснено причину дисоціації електролітів і стійкості йонів у розчині. У подальшому вчені встановили, що електролітична дисоціація в розчинниках відбувається внаслідок фізично-хімічної взаємодії йонів (молекул) електроліту з полярними молекулами розчинника.

Запитання та завдання

°1. Який процес називають електролітичною дисоціацією? Що є однією з характерних особливостей цього процесу?

°2. Які речовини є електролітами, а які — неелектролітами? Чим вони відрізняються? Наведіть приклади.

°3. За якою ознакою катіони відрізняються від аніонів?

°4. Як записують заряд йона?

5. Який тип хімічного зв’язку в електролітах?

6. Чи однакова електропровідність розведених і концентрованих розчинів більшості електролітів?

7. Якщо взяти речовини KOH, BaSO4, MgCl2, AgCl, помістити їх у хімічну склянку, додати воду, розмішати, потім у кожну склянку по черзі опустити електроди приладу (рис. 25), то у яких випадках лампочка не світитиметься? Чому?

8. Запишіть формули речовин, у розчинах яких виявлено йони: a) Na+ і SO42-; б) Аl3+ і Сl-; в) Mg2+ і NO3-.