"Химия", Жилин Д.М., (изд. "БИНОМ. Лаборатория знаний")
Электролитическая диссоциация — распад вещества на положительные и отрицательные ионы при растворении в воде или плавлении. Уравнение диссоциации показывает, какие частицы образуются из соли, кислоты или основания и в каком количестве. Чтобы правильно составить такую запись, нужно определить катион и анион, учесть индексы формулы, сохранить атомы и суммарный заряд. Эти уравнения помогают объяснять свойства растворов и составлять ионные уравнения реакций.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Электролитическая диссоциация — распад электролита на положительные и отрицательные ионы при растворении в воде или плавлении. Электролитами называют, например, растворимые соли, кислоты и основания. Уравнение показывает, какие частицы появляются и сколько их образуется.
Катион — положительно заряженный ион. Знак и величина заряда записываются справа вверху: Na⁺, Ca²⁺, Al³⁺. Катион обычно образуется из атома металла, потерявшего электроны, поэтому его заряд помогает правильно составить формулу распада.
Анион — отрицательно заряженный ион. В составе электролита его распознают по отрицательному заряду: Cl⁻, SO₄²⁻, OH⁻. Анионом может быть отдельный атом неметалла или группа атомов — кислотный остаток либо гидроксид-ион.
Уравнение электролитической диссоциации — запись распада электролита на ионы с помощью формул, коэффициентов и стрелки. Слева помещают исходное вещество, справа — образующиеся частицы. Коэффициенты показывают количество ионов, а стрелка отражает направление процесса.
Ионы появляются потому, что вода ослабляет притяжение между заряженными частицами в кристалле или поляризует молекулы вещества. В результате частицы электролита отделяются и окружены молекулами воды. Состав исходного вещества задаёт, какие ионы и в каком соотношении окажутся в растворе.
Для соли сначала находят катион и анион, затем записывают их формулы с зарядами. Индексы исходной формулы превращаются в коэффициенты перед соответствующими ионами: например, CaCl2 даёт Ca²⁺ и два Cl⁻. Индекс нельзя переносить внутрь иона, поскольку он показывает состав одной частицы, а не её количество.
Кислоты диссоциируют с образованием катионов водорода H⁺ и аниона кислотного остатка. В многоосновной кислоте число ионов H⁺ соответствует числу атомов водорода: H3PO4 ⇄ 3H⁺ + PO4³⁻. Заряд остатка компенсирует положительный заряд водородных ионов, поэтому правая часть остаётся электронейтральной.
Основания распадаются на катион металла и гидроксид-ионы OH⁻. Число групп OH в формуле становится коэффициентом: Ba(OH)2 → Ba²⁺ + 2OH⁻. Готовое уравнение проверяют по атомам и заряду: слева и справа должно быть одинаковое число атомов каждого элемента, а сумма зарядов — одинаковой.
Для сильных электролитов обычно используют стрелку →, поскольку распад идёт практически полностью. Слабые электролиты существуют в растворе и в виде молекул, и в виде ионов, поэтому ставят обратимую стрелку ⇄. Такой знак показывает установление равновесия между двумя направлениями процесса.
| Класс электролита | Пример вещества | Уравнение диссоциации | Что учитывать |
|---|---|---|---|
| Соль | CaCl2 | CaCl2 → Ca²⁺ + 2Cl⁻ | Число ионов определяется индексами |
| Кислота | H2SO4 | H2SO4 ⇄ 2H⁺ + SO4²⁻ | Учитывать число атомов водорода и заряд остатка |
| Основание | Ba(OH)2 | Ba(OH)2 → Ba²⁺ + 2OH⁻ | Учитывать число гидроксид-ионов |
| Проверка уравнения | Сопоставить левую и правую части | Атомы и суммарный заряд сохраняются | Коэффициенты должны быть наименьшими целыми числами |
Пользуйтесь таблицей как алгоритмом: определите класс электролита, найдите его частицы и перенесите индексы в коэффициенты. После записи отдельно проверьте атомы и заряды. Если электролит слабый, замените обычную стрелку на обратимую.
Задача 1. Запишите уравнение диссоциации NaCl и проверьте сохранение атомов и заряда. Это растворимая соль, поэтому её частицы разделяются на ионы натрия и хлора. Нужно установить, нужны ли коэффициенты.
Ответ: NaCl → Na⁺ + Cl⁻. Уравнение составлено верно.
Задача 2. Составьте уравнение диссоциации Al2(SO4)3. Вещество является солью, поэтому образуются катионы Al³⁺ и целые сульфат-ионы SO4²⁻. Индексы 2 и 3 определят их количество.
Ответ: Al2(SO4)3 → 2Al³⁺ + 3SO4²⁻.
Задача 3. Запишите уравнение диссоциации H3PO4 и проверьте баланс. Это многоосновная слабая кислота, поэтому образуются три иона H⁺ и один фосфат-ион. Для неё нужна обратимая стрелка.
Ответ: H3PO4 ⇄ 3H⁺ + PO4³⁻.
Пропуск коэффициента. Иногда ученик видит индекс в исходной формуле, но не переносит его к иону: например, пишет CaCl2 → Ca²⁺ + Cl⁻. Ошибка возникает из-за смешения индекса и коэффициента. Проверьте число атомов хлора справа и поставьте 2 перед Cl⁻.
Изменение индекса многоатомного иона. Нельзя превращать SO4²⁻ в SO2⁻, чтобы получить нужное число частиц. Так появляется уже другой ион с другим составом. Правильное количество сульфат-ионов показывают коэффициентом перед неизменной формулой.
Неверный заряд иона. Заряд иногда записывают по памяти без проверки, например принимают Al³⁺ за Al²⁺. Такая ошибка нарушает электронейтральность исходной формулы. Сложите заряды всех ионов с учётом коэффициентов: их сумма должна быть равна нулю.
Неподходящая стрелка или отсутствие проверки. Для слабого электролита нельзя без причины использовать только стрелку →, а равенство атомов само по себе ещё не доказывает правильность записи. Сначала определите силу электролита, затем проверьте и атомы, и суммарный заряд. Если хотя бы один баланс не совпал, исправьте коэффициенты или заряд.
До изучения уравнений диссоциации нужно знать состав и заряды ионов, формулы солей, кислот и оснований. Также потребуется умение расставлять коэффициенты в химических уравнениях. Эти знания позволяют переходить от формулы вещества к составу его раствора.
Уравнения диссоциации используют при составлении полных и сокращённых ионных уравнений реакций. Они помогают объяснять свойства растворов электролитов, например появление ионов, участвующих в обменных реакциях. Поэтому точная запись зарядов и количества частиц важна для дальнейшего изучения химии.
Как определить, на какие ионы распадается вещество?
Сначала определите класс вещества и разделите его формулу на части. Соль распадается на катион металла или аммония и анион кислотного остатка, кислота — на H⁺ и кислотный остаток, основание — на катион металла и OH⁻.
Почему перед ионом ставят коэффициент, а не меняют его индекс?
Индекс внутри формулы показывает состав самого иона, поэтому его изменение превратит частицу в другое вещество. Коэффициент показывает количество одинаковых ионов, образовавшихся из одной формульной единицы электролита.
Как проверить, правильно ли составлено уравнение диссоциации?
Сравните число атомов каждого элемента слева и справа. Затем сложите заряды всех частиц справа: итоговый заряд должен быть равен нулю, как и заряд исходного электролита.
Почему у многоатомного иона не меняют формулу при распаде соли?
Многоатомный ион является единой заряженной частицей и при диссоциации обычно сохраняет внутренний состав. Если таких ионов несколько, перед их неизменной формулой ставят коэффициент.
Когда в уравнении диссоциации используют обратимую стрелку?
Обратимую стрелку ⇄ используют для слабых электролитов, которые в растворе распадаются не полностью. Между ионами и молекулами устанавливается равновесие.
§ 8. Уравнения электролитической диссоциации
