"Химия", Журин А.А.
Электролитическая диссоциация — распад веществ на ионы при растворении в воде или плавлении. Благодаря свободно движущимся ионам растворы электролитов проводят электрический ток. Кислоты образуют ионы H⁺, щёлочи — гидроксид-ионы OH⁻, а соли — катионы металлов и анионы кислотных остатков. По индексам формулы можно определить число частиц, а правильность уравнения проверяют по атомам и суммарному заряду.
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 или расплавлении. Электролиты — вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток. Это понятие помогает объяснить, откуда в растворе берутся заряженные частицы.
Кислота — электролит, при диссоциации которого образуются катионы водорода и анионы кислотного остатка. Катион — положительно заряженный ион, а анион — отрицательно заряженный. Такое определение позволяет по формуле кислоты записать состав её раствора.
Основание — электролит, при диссоциации которого образуются катионы металла и гидроксид-ионы. Растворимые основания называют щелочами, а гидроксид-ион обозначают OH⁻. По этим признакам щёлочи отличают от кислот и солей.
Соль — электролит, при диссоциации которого образуются катионы металла и анионы кислотного остатка. Кислотный остаток — часть молекулы кислоты без атомов водорода, например SO₄²⁻ или NO₃⁻. Определение показывает, какие частицы нужно записывать в уравнении распада соли.
Молекулы воды полярны: у атома кислорода возникает небольшой отрицательный заряд, а у атомов водорода — положительный. Эти противоположные участки притягиваются к ионам и ослабляют связи между частицами электролита. Поэтому вещество распадается на ионы, которые окружаются молекулами воды и перемещаются в растворе.
В твёрдом электролите ионы закреплены в определённом порядке и не могут свободно двигаться. После растворения или плавления частицы получают возможность перемещаться, потому что связи между ними ослабевают. Движение положительных и отрицательных ионов в разных направлениях обеспечивает перенос электрического заряда.
У кислоты сначала определяют, сколько атомов водорода входит в её формулу. Это число показывает количество катионов H⁺, а оставшаяся часть формулы становится кислотным остатком. Например, H₂SO₄ распадается на 2H⁺ и SO₄²⁻, потому что в молекуле два атома водорода и один сульфат-ион.
В формуле щёлочи катион металла соединён с одной или несколькими группами OH. Индекс у группы показывает, сколько гидроксид-ионов образуется: Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻. Заряд катиона и общий заряд анионов должны взаимно компенсироваться, поэтому раствор в целом остаётся электрически нейтральным.
Соль распадается на катионы металла и кислотный остаток, причём многоатомная группа сохраняется целиком. Индексы формулы становятся коэффициентами перед соответствующими ионами: Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻. Такой переход нужен, чтобы после распада сохранилось то же количество атомов каждого элемента.
Уравнение диссоциации составляют не механическим разделением формулы, а с проверкой двух законов. Число атомов каждого элемента слева и справа должно совпадать, как при любом химическом превращении. Кроме того, суммарный заряд всех частиц до и после распада должен быть одинаковым, обычно равным нулю.
| Класс электролита | Какие ионы образуются | Пример уравнения диссоциации |
|---|---|---|
| Кислота | Катионы H⁺ и анионы кислотного остатка | HCl → H⁺ + Cl⁻ |
| Щёлочь | Катионы металла и гидроксид-ионы OH⁻ | Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻ |
| Соль | Катионы металла и анионы кислотного остатка | Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻ |
Сначала определите класс вещества по его формуле, затем найдите частицы, которые должны образоваться. После этого перенесите индексы формулы в коэффициенты перед ионами. В конце проверьте число атомов и суммарный заряд обеих частей уравнения.
HCl — кислота, потому что в её составе есть водород и кислотный остаток хлорид Cl⁻. В формуле один атом водорода, поэтому образуется один катион H⁺. Индекса перед HCl нет, значит, по одной частице каждого иона достаточно.
Ответ: HCl → H⁺ + Cl⁻. Число атомов водорода и хлора, а также суммарный заряд равны с обеих сторон.
Ca(OH)₂ — растворимое основание, то есть щёлочь. Индекс 2 относится ко всей группе OH и показывает, что образуются два гидроксид-иона. Один ион кальция должен иметь заряд +2, чтобы компенсировать два заряда OH⁻.
Ответ: Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH⁻. Справа один атом кальция, два атома кислорода и два атома водорода, а заряды +2 и −2 взаимно компенсируются.
Это соль, состоящая из катионов алюминия и сульфат-ионов. Индексы 2 и 3 показывают количество соответствующих ионов после распада, а SO₄ сохраняется как единая группа. Заряд алюминия равен +3, сульфат-иона — −2, поэтому общие заряды должны совпасть.
Ответ: Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻. Слева и справа по два атома алюминия, три группы SO₄, а суммарный заряд справа равен 2 · (+3) + 3 · (−2) = 0.
Ошибка: считать индекс в формуле зарядом иона. Индекс показывает число частиц, а заряд записывают верхним индексом, например 2OH⁻ и Ca²⁺ имеют совершенно разный смысл. Проверяйте положение цифры: коэффициент стоит перед формулой, заряд — справа вверху.
Ошибка: не ставить коэффициент перед ионами, хотя в формуле есть индекс, например записывать для Ca(OH)₂ только один OH⁻. Так теряется один атом кислорода и один атом водорода. Сосчитайте группы в исходной формуле и перенесите это число перед ионом.
Ошибка: менять состав многоатомного кислотного остатка при диссоциации. Группы SO₄²⁻ и NO₃⁻ сохраняются как целые ионы, а не превращаются в отдельные атомы. Сверяйте кислотный остаток с формулой исходной кислоты или соли.
Ошибка: записывать уравнение с несохранённым зарядом. Иногда атомы расставлены верно, но положительные и отрицательные заряды не компенсируют друг друга. Проверьте отдельно число атомов и сумму зарядов слева и справа.
Для изучения диссоциации нужны знания о составе кислот, оснований и солей, химических формулах и индексах. Также необходимо уметь читать обозначения зарядов ионов. Без этого трудно определить частицы, образующиеся в растворе.
Диссоциация объясняет электропроводность растворов. Раствор проводит ток не из-за движения нейтральных молекул, а благодаря направленному движению свободных ионов. Чем больше подвижных заряженных частиц, тем заметнее перенос электрического заряда.
Эта тема нужна для составления полных и сокращённых ионных уравнений. Она помогает понимать реакции обмена в растворах, где взаимодействуют именно ионы. Поэтому правильная запись диссоциации становится основой дальнейшего изучения химических реакций.
Почему раствор электролита проводит электрический ток?
В воде электролит распадается на положительно и отрицательно заряженные ионы. Они могут свободно перемещаться к электродам и переносят электрический заряд.
Как определить, какие ионы образуются при диссоциации кислоты?
Из формулы кислоты выделяют катионы водорода H⁺ и кислотный остаток. Число ионов водорода равно числу атомов водорода в формуле, а индекс кислотного остатка становится коэффициентом.
Почему в уравнении диссоциации Ca(OH)₂ перед OH⁻ ставят коэффициент 2?
В одной формульной единице Ca(OH)₂ содержатся две группы OH. Поэтому образуются два гидроксид-иона: Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH⁻.
Распадается ли кислотный остаток на отдельные атомы при диссоциации?
Нет, многоатомный кислотный остаток обычно сохраняется как целая заряженная группа. Например, SO₄²⁻ и NO₃⁻ не разделяются на отдельные атомы при записи уравнения диссоциации.
Как проверить, правильно ли составлено уравнение диссоциации?
Нужно сравнить число атомов каждого элемента слева и справа. Затем следует проверить, совпадают ли суммарные электрические заряды обеих частей.
§ 40. Электролитическая диссоциация кислот, щелочей и солей
