Мета заняття:добути в результаті реакції йонного обміну малорозчинні речовини, гази, малодисоційовану речовину; вивчити реакції, що проходять між електролітами в розчинах.
Електроліти - речовини, які проводять електричний струм у розчиненому або розплавленому стані.До них відносять розчини кислот, лугів і солей (сполуки з йоним та полярним зв’язками).
При розчиненні електролітів у воді утворюються йони. Розпад електролітів на йони під час розчинення їх у воді називають електролітичною дисоціацією.
Кислоти у водних розчинах дисоціюють на катіони Гідрогену і аніони кислотного залишку, наприклад:
НС1 ↔ Н+ + Cl-;
гідроксиди - на катіони металів і аніони гідроксилу, наприклад:
KOH ↔ K+ + OH-;
солі - на катіони металу (а також катіон амонію NH4+) і аніони кислотного залишку, наприклад:
К3РO4 ↔ 3К+ + РO43-
(NH4)2SO4 ↔ 2 NH4+ + SO42-.
Багатоосновні кислоти та багатокислотні основи дисоціюють ступінчато, наприклад:
Н3РО4 ↔ Н+ + Н2РО4- Са(ОН)2 ↔ Са(ОН)+ + ОН-
Н2РО4- ↔ Н+ + НРО42- Са(ОН)+↔ Ca2+ + ОН-
НРО42- ↔Н+ + РО43-
Кислі й основні солі дисоціюють ступінчасто.
Кислі солі при дисоціації спочатку утворюють катіони металу, потім катіони Гідрогену, а також аніони кислотних залишків:
К2НРО4 ↔ 2К+ + НРО42- - перший ступінь дисоціації,
НРО2- ↔ Н+ + РО43- - другий ступінь дисоціації.
Основні солі при дисоціації спочатку утворюють кислотні залишки, а потім гідроксид-йони, а також катіони металів.
Са(ОН)С1 ↔ Са(ОН)+ +СГ — першій ступінь дисоціації,
Са(ОН)+ ↔ Са2+ + ОН- — другий ступінь дисоціації.
Амфотерні гідроксиди при дисоціації утворюють йони Н+ і ОН-водночас: А1(0Н)3 ↔ А13+ + ЗОН-
А1(ОН)3 + ЗН2О ↔ [А1(ОН)4(Н2О)2]- + H+
Для кількісної характеристики електролітичної дисоціації використовується величина, яка називається ступенем дисоціації (α). α= ,де n - число молекул, які розпалися на йони; N – загальна кількість молекул електроліту. Ступінь електролітичної дисоціації знаходиться в прямій залежності від концентрації розчину і температури.
За ступенем дисоціації електроліти поділяються на сильні, середньої сили та слабкі:
Таблиця 2 Типи електролітів
Класи
сполук
Типи електролітів
сильні
α > 30 %
середньої сили
3% < α < 30%
слабкі
α< 3%
Кислоти
НСl, HI, НВr, H2SO4, НNO3, НClO4, HMnO4
H2SO3, НNO2,
H3РO4, НF
H2СO3, H2S,
H3ВO3, НCN
Основи
Розчинні у воді (луги)
Мg(OH)2
малорозчинні, амоній гідроксид NH4OH
Солі
розчинні
CdCl2, ZnCl2
малорозчинні
Для кількісної характеристики слабких електролітів використовують фізичну величину- константу дисоціації (К) ,яка дорівнює відношенню добутку рівноважних концентрацій йонів, на які дисоціював електроліт, до рівноважної концентрації недисоційованих молекул електроліту.
Наприклад, для речовини, що дисоціює за схемою:
КnАm ↔ nКm+ + mАn-, К =
Константа дисоціації від концентрації не залежить, а залежить від природи розчинника, розчиненої речовини і температури . Чим більше значення К, тим сильніший електроліт і тим більше його йонів є в розчині.
Хімічні реакції, що відбуваються в розчинах електролітів за участі йонів без зміни ступенів окиснення елементів, називаються реакціями йонного обміну.
Умовами перебігу реакцій йонного обміну є їх незворотність, тобто:
· випадання осаду (нерозчинної або малорозчинної сполуки);
· утворення леткої речовини (газу);
· утворення слабкого електроліту.
Рівняння реакцій йонного обміну звичайно подають у вигляді йонних рівнянь, в яких важкорозчинні речовини (тверді і газоподібні), а також слабкі електроліти, записують у вигляді молекул, всі інші - в йонному.
Наприклад, реакція йонного обміну між ВаС12 та Na2SО4 в молекулярному та йонному вигляді:
ВаС12 + Na2SО4 → ВаSО4↓+ 2NaС1
Ва2+ + 2Сl- + 2Na+ + SО42- →ВаSО4↓ + 2Na+ + 2С1-
Ва2+ + SО42- → ВаSО4↓
При складанні йонних рівнянь користуються таблицею розчинності.