"Химия", Еремин В.В., Кузьменко Н.Е. и др.
Электролитическая диссоциация — распад вещества на заряженные частицы-ионы при растворении в воде. Она объясняет, почему растворы кислот, оснований и солей проводят электрический ток и как протекают реакции между ними. Кислота образует катионы H⁺ и анионы кислотного остатка, основание — катионы металла и OH⁻, а соль — катионы металла и анионы кислотного остатка. При записи уравнения важно сохранить число атомов и общий заряд.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Электролитическая диссоциация — распад электролита на ионы при растворении в воде. Ионы — это заряженные частицы, а нейтральный атом имеет одинаковое число протонов и электронов. Вода помогает частицам вещества разделиться, поэтому становится возможным образование ионов. Понятие диссоциации нужно, чтобы объяснять свойства растворов и записывать реакции между растворёнными веществами.
Диссоциация кислоты — образование катионов водорода H⁺ и анионов кислотного остатка. Катион — положительно заряженный ион, а анион — отрицательно заряженный. Например, при распаде HCl получаются H⁺ и Cl⁻. Это правило помогает по формуле кислоты определить, какие частицы будут находиться в растворе.
Диссоциация основания — образование катионов металла и гидроксид-ионов OH⁻. Например, NaOH распадается на Na⁺ и OH⁻. Гидроксид-ион — частица из атома кислорода и атома водорода с зарядом 1−. Понимание состава основания позволяет правильно расставить коэффициенты перед ионами.
Диссоциация соли — образование катионов металла и анионов кислотного остатка. Так, NaCl даёт Na⁺ и Cl⁻, а CaCl₂ — Ca²⁺ и два Cl⁻. Кислотный остаток — часть кислоты, которая остаётся после отделения катионов водорода. Это понятие помогает распознавать ионы соли, даже если кислотный остаток состоит из нескольких атомов.
Молекула воды полярна: на разных её участках есть небольшие частичные заряды. Поэтому молекулы воды притягиваются к заряженным частям растворяемого вещества и окружают их. Такое взаимодействие ослабляет притяжение между ионами в составе вещества и помогает им разойтись. В результате в растворе появляются подвижные ионы, способные переносить электрический заряд.
Чтобы разобрать формулу кислоты, найдите атомы водорода и кислотный остаток. При диссоциации каждый атом водорода, который входит в состав кислоты, даёт катион H⁺, а остаток сохраняется как единая частица. Например, H₂SO₄ образует два H⁺ и SO₄²⁻. Заряд остатка подбирают так, чтобы сумма зарядов продуктов совпала с зарядом исходной нейтральной кислоты.
В формуле основания отделите катион металла от группы OH. Число гидроксид-ионов равно индексу у группы: в Ca(OH)₂ их два, поэтому уравнение имеет вид Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH⁻. Коэффициент 2 показывает число образовавшихся частиц OH⁻, а не их заряд. Заряды катиона и анионов вместе должны дать ноль, как у исходного основания.
Соль записывают как набор катиона металла и кислотного остатка. Индексы в формуле определяют, сколько частиц каждого вида получается: в Al₂(SO₄)₃ образуются два Al³⁺ и три SO₄²⁻. Скобки показывают, что индекс за ними относится ко всей группе SO₄, а не только к последнему атому. Сохраняйте состав многатомного остатка целиком, не разделяя его на отдельные атомы.
Проверка уравнения нужна потому, что диссоциация меняет распределение частиц, но не создаёт и не уничтожает атомы и электрический заряд. Сначала пересчитайте атомы каждого элемента с обеих сторон, учитывая коэффициенты и индексы. Затем сложите заряды всех ионов справа; для нейтрального вещества сумма должна быть нулевой. Если одна из проверок не проходит, значит, неверны формула иона или коэффициент.
В таблице собраны типы ионов, образующиеся при распаде трёх классов веществ. В уравнениях коэффициенты показывают число частиц, а верхние знаки — заряд иона. Сверяйте пример с общим правилом и проверяйте баланс атомов и зарядов.
| Класс вещества | Какие ионы образуются | Пример уравнения диссоциации |
|---|---|---|
| Кислота | Катионы H⁺ и анион кислотного остатка | H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻ |
| Основание | Катион металла и гидроксид-ионы OH⁻ | Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH⁻ |
| Соль | Катион металла и анионы кислотного остатка | Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻ |
Задача 1. Запишите уравнение диссоциации NaOH и назовите образующиеся ионы. Сначала определим класс вещества: NaOH — основание, состоящее из катиона натрия и одной группы OH. Индексов у натрия и группы OH нет, значит, образуется по одному иону каждого вида.
Ответ: NaOH → Na⁺ + OH⁻; образуются катион натрия и гидроксид-ион. Заряды взаимно уравновешиваются, поэтому запись соответствует нейтральной формуле основания.
Задача 2. Запишите уравнение диссоциации H₂SO₄ и укажите заряд каждого образующегося иона. В формуле есть два атома водорода, значит, образуются два катиона H⁺. Кислотный остаток SO₄ сохраняется целиком, а его заряд должен компенсировать общий заряд катионов.
Ответ: H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻. Заряд каждого H⁺ равен +1, заряд SO₄²⁻ равен −2, а число атомов H, S и O сохранено.
Задача 3. Запишите уравнение диссоциации Al₂(SO₄)₃ и проверьте сохранение числа атомов и суммарного заряда. Индекс 2 относится к алюминию, а индекс 3 за скобками показывает число групп SO₄. Поэтому нужно получить два катиона Al³⁺ и три аниона SO₄²⁻.
Ответ: Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻. Число атомов каждого элемента совпадает, а суммарный заряд продуктов равен нулю, как у исходной соли.
Ошибка — приписать кислотному остатку неверный заряд, механически перенеся индекс из формулы. Так делают, потому что путают число атомов или групп с зарядом иона. Определите заряд по условию нейтральности кислоты и проверьте, компенсирует ли он заряд всех H⁺.
Если забыть коэффициент перед ионом, число частиц элементов справа не совпадёт с формулой исходного вещества. Обычно индекс виден внутри формулы, но при переходе к отдельным ионам его не переносят автоматически. Пересчитайте атомы по обе стороны уравнения и поставьте коэффициент, если таких ионов несколько.
Индекс не становится зарядом иона: например, двойка в H₂SO₄ показывает число атомов водорода, а не заряд H. Эту ошибку допускают, смешивая нижние индексы и верхние знаки заряда. Заряд определяйте по известному составу ионов и проверяйте его балансом зарядов.
Непроверенный суммарный заряд может скрыть ошибку даже в уравнении с верным числом атомов. Для нейтральной формульной единицы сумма зарядов образующихся ионов должна равняться нулю. Умножьте заряд каждого иона на его коэффициент и сложите результаты; ненулевая сумма означает, что запись нужно исправить.
Для записи диссоциации нужно знать формулы кислот, оснований и солей, заряды распространённых ионов и состав кислотных остатков. Эти знания позволяют распознавать частицы, а не угадывать их заряды по индексам. Сначала полезно освоить составление формул веществ и правила определения зарядов ионов.
Диссоциация помогает объяснять свойства растворов электролитов и записывать ионные уравнения реакций. В растворе реакции часто происходят именно между ионами, а не между целыми формульными единицами вещества. Поэтому верная запись диссоциации становится основой для дальнейшего изучения химических реакций в растворах.
Почему при диссоциации кислоты образуются именно катионы H⁺?
В составе кислоты есть атомы водорода, которые при растворении отделяются от кислотного остатка в виде положительно заряженных ионов H⁺. Их заряд равен +1, поэтому число таких ионов влияет на заряд оставшегося аниона.
Как определить заряд кислотного остатка по формуле кислоты?
Кислота в целом нейтральна, поэтому суммарный положительный заряд катионов H⁺ должен уравновешиваться зарядом кислотного остатка. Например, в H₂SO₄ два иона H⁺ дают заряд +2, значит, остаток SO₄ имеет заряд 2−.
Чем диссоциация основания отличается от диссоциации соли?
При распаде основания образуются катион металла и гидроксид-ионы OH⁻. Соль тоже даёт катион металла, но вместо OH⁻ образуется анион кислотного остатка.
Нужно ли ставить коэффициент перед ионом, если в формуле есть индекс?
Да, если индекс показывает, что из одной формульной единицы вещества образуется несколько одинаковых ионов. Например, из Al₂(SO₄)₃ получаются два иона Al³⁺ и три иона SO₄²⁻.
Как проверить, правильно ли записано уравнение диссоциации?
Сравните число атомов каждого элемента слева и справа, а затем сложите заряды образовавшихся ионов. Для нейтральной формульной единицы общий заряд продуктов должен быть равен нулю.
§ 10. Диссоциация кислот, оснований и солей
