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

§ 17. Дисоціація у водних розчинах кислот, розчинних основ, солей

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

• які електроліти називають кислотами, основами, солями;
• як дисоціюють багатоосновні кислоти;
• який йон називають Гідроксонієм.

Згідно з теорією електролітичної дисоціації кислоти, основи та солі як класи хімічних сполук мають такі визначення.

Кислоти — це електроліти, які у водних розчинах дисоціюють з утворенням тільки одного виду катіонів — йонів Гідрогену.

• А що відбувається з катіоном Н⁺ у розчині?

Катіон Н⁺ відтягується від кислотного залишку молекулами води. Після дисоціації молекули кислоти йон Н⁺ не може залишитися вільним в оточенні диполів води. Чому? Спробуємо відповісти на це запитання, спираючись на будову йона Н⁺.

Розмірковуємо так: Н⁺ — це хімічна частинка (найпростіше ядро — протон р⁺), електронна оболонка якої не містить електрона. Вільний йон Н⁺ характеризується величезною рухливістю та проникною властивістю.

Установлено, що йон Н⁺ утворює ковалентний зв’язок з атомом Оксигену молекули води:

Н⁺ + Н₂О ⇄ H₃O⁺

Отже, йон Гідрогену у вільному стані в розчинах не існує. З урахуванням утворення йона Гідроксонію H₃O⁺ процес дисоціації кислот у водних розчинах описують таким рівнянням:

НСl + Н₂О ⇄ Н₃О⁺ + Сl^-

Проте зазвичай використовують спрощений запис цього рівняння:

HCl ⇄ Н⁺ + Сl^-

Багатоосновні кислоти дисоціюють ступінчасто. Наприклад, ортофосфатна кислота дисоціює в три ступені:

Н₃РО₄ ⇄ Н⁺ + Н₂РО₄^- (I ступінь)

Н₂РО₄^- ⇄ Н⁺ + НРО₄^2- (II ступінь)

НРО₄^2- ⇄ Н⁺ + РО₄^3- (III ступінь)

Йони типу НРО₄^2-отримують назву з префіксом гідроген- (це означає, що частинка містить один Н⁺) — гідрогенортофосфат. Назва аніона Н₂РО₄^-— дигідрогенортофосфат. Префікс дигідроген- означає наявність в аніоні двох атомів Гідрогену.

Найчастіше дисоціація здійснюється за першим ступенем. Це пов’язано з тим, що другий та третій йони Гідрогену відщеплюються вже не від електронейтральної молекули, а від аніонів, що мають негативний заряд.

Дамо загальне визначення основ з точки зору теорії електролітичної дисоціації.

Основи — це електроліти, які у водних розчинах дисоціюють з утворенням тільки одного виду аніонів — гідроксид-іонів ОН^-:

NaOH ⇄ Na⁺ + ОН^-

Загальні властивості основ, зокрема розчинів лугів, обумовлені гідроксид-іонами. Завдяки наявності гідроксид-іонів у розчині індикатори змінюють колір (див. табл. на с. 11).

Солі — це електроліти, які у водному розчині дисоціюють з утворенням катіонів металічних елементів (або амоній-іона) та аніонів кислотних залишків:

Ca(NO₃)₂ = Са²⁺ + 2ΝΟ₃^-

У розчинах середні солі дисоціюють з утворенням катіонів металічного елемента та аніонів кислотного залишку:

Ba(NO₃)₂ = Ва²⁺ + 2NO₃^-

Унаслідок дисоціації кислих солей у розчині, поряд із катіонами металічних елементів, утворюються катіони Гідрогену:

Na₂HPO₄ = 2Na⁺ + НРО₄^2-

НРО₄^2- ⇄ Η⁺ + ΡΟ₄^3-

NaH₂PO₄ = Na⁺ + Η₂ΡΟ₄^-

Н₂РО₄^- ⇄ Н⁺ + НРО₄^2-

НРО₄^2- ⇄ Н⁺ + РО₄^3-

Іншими словами, дисоціація відбувається ступінчасто: більшою мірою — за першим ступенем, найменшою — за третім. Проте йонні сполуки ступінчасто не дисоціюють.

Основні поняття. Йон Гідроксонію. Кислота, основа та сіль як електроліти. Ступінчаста дисоціація.

Запитання та завдання

°1. Дайте визначення кислоти, основи та солі за теорією електролітичної дисоціації.

°2. За якими критеріями кислоти як електроліти поділяють на: а) одноосновні, двоосновні та триосновні; б) безоксигенові та оксигеновмісні?

°3. У чому полягає суть процесу ступінчастої дисоціації? Наведіть приклад електроліту, дисоціація якого на йони відбувається ступінчасто. Підтвердьте це відповідними рівняннями дисоціації. Який ступінь дисоціації переважає? Чому?

4. Багатоосновні кислоти дисоціюють ступінчасто. Запишіть рівняння електролітичної дисоціації хлоридної, сульфідної, сульфітної кислот.

5. Запишіть рівняння електролітичної дисоціації калій дигідрогенортофосфату. Які йони можна виявити в розчині цієї солі?

6. Унаслідок електролітичної дисоціації яких електролітів утворюється йон Гідроксонію? Який ступінь окиснення Оксигену в цьому йоні?

7. Запишіть формулу солі, унаслідок електролітичної дисоціації 1 моль якої утворюється 5 моль йонів. Запишіть рівняння її дисоціації.

*8. Водний розчин магній сульфату містить 0,15 моль йонів Магнію. Визначте масу солі, яку розчинили.

*9. У водному розчині виявлено йони: Na⁺, Mg²⁺, Сl^-, SO₄^2-. Які речовини розчинили у воді? Запропонуйте всі можливі варіанти відповіді.