Электролитическая диссоциация
Электролити́ческая диссоциа́ция, частичный или полный распад вещества в растворе или расплаве на положительно и отрицательно заряженные частицы – ионы. Вещества, существующие в растворе или расплаве в виде ионов, называются электролитами. Первые представления о строении растворов электролитов сформулированы в 1884 г. С. Аррениусом и включали следующие положения. Во-первых, при растворении электролита не все молекулы диссоциируют на ионы, а лишь некоторая их доля , названная степенью диссоциации. Если при электролитической диссоциации одной молекулы электролита образуется ионов, то их концентрация в растворе равна ( – концентрация электролита), а концентрация недиссоциированных молекул . Общая концентрация частиц в растворе составит:
.
Выражение показывает, во сколько раз увеличивается концентрация частиц в растворе за счёт электролитической диссоциации. Это уравнение позволяет объяснить экспериментальные данные по коллигативным (зависящим от количества) свойствам растворов. Во-вторых, к процессу электролитической диссоциации применим закон действующих масс. Пусть в объёме раствора содержится 1 моль вещества , электролитическая диссоциация которого происходит по схеме:
.
Тогда равновесные концентрации частиц в растворе:
, .
Уравнение закона действующих масс:
.
Т. к. молярная концентрация , а т. н. разведение , то:
.
Обе формулы отражают взаимосвязь между и и представляют собой математическое выражение закона разбавления Оствальда (В. Оствальд, 1888), согласно которому константа электролитической диссоциации не зависит от разбавления раствора, а зависит только от температуры и природы растворителя.
В зависимости от величины различают слабые и сильные электролиты. Вещества, у которых в растворе с концентрацией 0,1 моль <0,03, относят к слабым электролитам, у которых >0,3 – к сильным, при 0,03<<0,3 – к электролитам средней силы. Сильными электролитами являются многие растворимые соли, некоторые кислоты и основания, слабыми – большинство органических кислот и оснований. Электролитическая диссоциация электролитов, молекулы которых могут распадаться на несколько ионов, протекает по стадиям. При электролитической диссоциации многоосновных кислот легче отделяется первый протон, а каждый последующий ион водорода отщепляется труднее, т. к. возрастает заряд аниона.
Ионная теория электролитической диссоциации Аррениуса позволила трактовать явления, связанные с ионными равновесиями, и легла в основу качественного химического анализа. Недостатки теории состоят в игнорировании ион-дипольных, ион-ионных и диполь-дипольных взаимодействий. Попытка учёта этих взаимодействий привела к формированию современных теорий растворов электролитов.
См. также Растворы, Растворы электролитов и Расплавленные электролиты.