post

Електролитна дисоциация. Електролити

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 молекулен 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 за тези на електролитите.

Електролитна 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. (забележка: за да се изобрази дисоциираното състояние на дадено вещество се използват големи скоби { } )

NaCl + HOH → {Na+ + Cl} + {H+ + OH} – електролитна дисоциация във вода

NaCl  → {Na+ + Cl} – електролитна дисоциация в стопилка

В дисоциирано състояние вществата са под формата на смес от катиони (+) и аниони (-), които се движат непрекъснато. При определени условия съществува вероятност два противоположно заредени йона да се срещнат , при което те 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.

CH3COOH ↔ CH3COO + H+ (посоките на дисоциация → и моларизация ← )

Процесът на електролитна дисоциация в разтвор протича чрез солватация, която е обяснена в публикацията за разтвори. Дисоциацията в стопилка се осъществява 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.

Електролитна дисоциация на вещества с йонно-кристален строеж

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.

Електролитна дисоциация на вещества с полярен молекулен строеж

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 за тях клонят към 1. Всички молекулни електролити със стойности 0.3< α се считат за силни.

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. Както при химичното равновесие и тук може да се използва законът за действие на масите и равновесна константа наречена обаче дисоциационна константаKD. Между α и KD съществува зависимост назоваваща се закон на Оствалд:
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 *