post

Електролитна дисоциация. Електролити

плакат на междузвездни войни

Някои вещества в разтворено състояние или в стопилка имат способността да провеждат електричен ток и се наричат електролити. Те имат йонен или полярен молекулен строеж. Веществата със слабополярен и неполярен молеклен строеж се наричат неелектролити и техните водни разтвори провеждат слабо или не провеждат въобще електричен ток. Законите на Раул, Бекман и Вант Хоф, които описват поведението на истинските разтвори, важат за разтворите на неелектролити, но не са в сила тези на електролитите.

Теория за електролитната дисоциация

Шведският учен Сванте Арениус създава теория, която обяснява образуването на разтвори на електролити и техните свойства. Процесът на разграждане на електролитите на йони в разтвор или стопилка той нарича електролитна дисоциация. В дисоциирано състояние вществата са под формата на смес от катиони (+) и аниони (-), които се движат непрекъснато и ако два противоположно заредени йона се срещнат могат да се свържат отново. Ако при свързването се получи полярна молекула, процесът се нарича моларизация, а ако се формира йонна кристална решетка, процесът се нарича кристализация. По своята същност двата процеса са сходни и те са противоположни на електролитната дисоциация.

Дисоциацията в стопилка протича с директно разкъсване на връзките между атомите под въздействието на външен източник на топлина. При достигане на температурата на топене на веществото, то се втечнява и се получава смес от положително и отрицателно заредени йони.

Дисоциацията при разтваряне вещества с йонно-кристален строеж протича на три етапа:

1. Диполните молекули на разворителя се ориентират с полюсите си към противоположно заредените частици на електролита в кристалната му решетка и ги обграждат напълно;

2. Връзките в кристалната решетка на електролита отслабват и се разкъсват (дисоциират) под въздействието на частиците на разтворителя;

3. Йоните получени при дисоциацията се солватират (при разтворител вода – хидратират) напълно и диспергират в целия обем на разтворителя. За веществата с йонно-кристален строеж, процесът на разтваряне е едновременно и процес на тяхната електролитна дисоциация.

Дисоциацията при разтваряне вещества с полярен молекулен строеж също протича в три етапа:

1. Диполните молекули на разворителя се ориентират с полюсите си към противоположно заредените полюси на молекулите на електролита;

2. Връзките в молекулите на електролита се поляризират допълнително, отслабват и се разкъсват (дисоциират) под въздействието на частиците на разтворителя;

3. Йоните получени при дисоциацията се солватират (при разтворител вода – хидратират) напълно и диспергират в целия обем на разтворителя.

Степен на електролитна дисоциация

Не всички електролити се дисоциират в еднаква степен. При една и съща моларна концентрация, разтворът на всеки електролит провежда електричен ток с различна сила. Електропроводимостта е в пряка зависимост от количеството на йоните в единица обем. Количествено степента на електролитна дисоциация (алфа – α) се изразява чрез съотношението на броя дисоциирани молекули (а) към общия брой разтворени молекули (А): α =а/А. Говорим само за молекули, защото по правило йонно-кристалните вещества са силни електролити, елeктролитната им дисоциация е необратим процес и стойностите на α клонят към 1. Всички молекулни електролити със стойности 0.3< α

Средните по сила електролити имат стойности на алфа между 0.3 и 0.03, а слабите под 0.03. Степента на електролитна дисоциация е безразмерна величина. Зависимостта между α и електропроводимостта на разтвора е правопропорционална.

Фактори, определящи степента на електролитна дисоциация

Освен природата на електролита и разтворителя, температурата може да се окаже също значим фактор. Ако процесът на електролитна дисоциация е равновесен и ендотермичен, повишаването на температурата го облагодетелства. Повишената температура намалява и вискозитета на разтвора, което също определя по-високи стойности за α.

Намаляването на концентрацията на електролита посредством разреждане увеличава степента му на електролитна дисоциация. За силните и слабите електролити това се обяснява по различен начин.

При силните електролити степента на електролитна дисоциация на теория е 1 (т.е.100%), но на практика електропроводимостта не съответства на α=1. Този факт се обяснява с теорията на Дебай и Хюкел, в която се посочва, че равномерно диспергираните йони на електролита в разтвора, създават електростатични полета около себе си, образуват йонна атмосфера и затрудняват придвижването на обграждащите ги противойони. Когато се разреди разтворът, разстоянието между йоните намалява, а заедно с това и тяхното взаимодействие, повишава се тяхната подвижност под въздействието на външен източник на електричен ток. Практически измерените стойности на α се наричат „привидни“.

При слабите електролити, процесът на електролитна дисоциация е обратим и протича едновременно с обратния процес на моларизация (кристализация). Двата противоположни процеса достигат до динамично равновесно състояние, при което скоростите им остават постоянни. Подобно на химичното равновесие може да се използва законът за действие на масите и равновесна константа наречена дисоциационна – KD. Между α и KD съществува зависимост наречена закон на Оствалд:

степен на електролитна дисоциация

Така представена зависимостта, показва че при разреждане (нямаляване на моларната концентрация), α се увеличава, защото KD има постоянни стойности. Равновесието се измества в посока на електролитната дисоциация.

Сходни Публикации

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *