Учебное пособие: Методика викладання хімії в середній школі

Молекули води завдяки електростатичній взаємодії з йонами, розміщеними на поверхні кристалів, поступово вилучають їх із речовини. Кристали руйнуються, речовина розчиняється. Залишаючись сполученими з молекулами води, катіони й аніони електроліту разом із іншими молекулами води утворюють розчин.

Електролітичну дисоціацію речовини, як і хімічну реакцію, можна відобразити за допомогою хімічного рівняння. Запишемо рівняння електролітичної дисоціації натрій хлориду й алюміній сульфату у водному розчині:

NaCl = Na+ + Cl–;

Al2(SO4)3 = 2Al3+ + 3SO42–.

Водні розчини солей містять йони, з яких складаються ці речовини.

Солі — електроліти, які дисоціюють у водних розчинах або розплавах на катіони металічних елементів та аніони кислотних залишків.

У водних розчинах лугів містяться катіони металічних елементів і гідроксид-іони ОН–. Рівняння електролітичної дисоціації калій гідроксиду і барій гідроксиду мають вигляд:

KOH = K+ + OH–;

Ba(OH)2 = Ba2+ + 2OH–.

Основи — електроліти, які дисоціюють у водних розчинах або розплавах з утворенням аніонів одного типу — гідроксид-іонів ОН–.

Так, луги однаково діють на певний індикатор: фенолфталеїн забарвлюється в малиновий колір, метилоранж — у жовтий, лакмус — у синій, універсальний індикатор — у синьо-зелений. Отже, за допомогою індикатора можна виявити у водному розчині лугу йони ОН–, але не саму речовину.

Нерозчинні основи на індикатори не діють.

У хімії часто використовують словосполучення «лужне середовище». Воно вказує на те, що в розчині наявні гідроксид-іони.

Електролітична дисоціація молекулярних речовин. В електролітах молекулярної будови — кислотах — йони відсутні. Вони утворюються лише під час розчинення речовин у воді.

Розглянемо, як відбувається цей процес у водному розчині хлороводню HCl — хлоридній кислоті.

У молекулі HCl існує полярний ковалентний зв’язок. Спільна електронна пара зміщена до . більш електронегативного атома Хлору (HCl). На атомі Хлору зосереджується невеликий негативний заряд (δ–), а на атомі Гідрогену — позитивний заряд (δ+). Отже, молекула хлороводню є δ+ δ– диполем: H–Cl.

Під час розчинення хлороводню молекули HCl і H2O притягуються одна до одної своїми протилежно зарядженими частинами. Унаслідок цього ковалентні зв’язки в багатьох молекулах HCl розриваються, і вони розпадаються, але не на атоми, а на йони. Спільна електронна пара, що була зміщена до атома Хлору, під час руйнування молекули HCl переходить у його «власність»; атом Хлору перетворюється на йон Cl–. Атом Гідрогену втрачає свій єдиний електрон і стає йоном Н+. Утворені йони залишаються оточеними молекулами води, тобто гідратованими

Деякі йони H+ і Cl– внаслідок взаємного електростатичного притягання знову сполучаються в молекули. Тому рівняння електролітичної дисоціації хлороводню у водному розчині має такий вигляд1

HC  H+ + Cl– .

Знак оборотності ← свідчить про одночасний перебіг двох процесів — прямого (зліва направо) і зворотного (справа наліво). Ці процеси за незмінних концентрації розчину і температури відбуваються з однаковою швидкістю. Тому кількість молекул і йонів у розчині з часом не змінюється. У хлоридній кислоті та водних розчинах інших кислот крім молекул води містяться катіони Гідрогену Н+, аніони кислотних залишків, а також молекули кислот.

Кислоти — електроліти, які дисоціюють у водних розчинах з утворенням катіонів одного типу — йонів Гідрогену Н+.

Наявність йонів Н+ у водних розчинах зумовлює спільні хімічні властивості кислот, наприклад однакову дію на індикатор.

Експеримент

Виявлення катіонів Гідрогену в розчинах кислот за допомогою індикатора

У двох пробірках містяться розбавлені хлоридна та сульфатна кислоти. Наносимо за допомогою піпетки або скляної палички краплю розчину із кожної пробірки на універсальний індикаторний папірець. Запишіть що спостерігаємо? І зробіть відповідний висновок.

Отже, за допомогою індикатора можна виявити у водному розчині йони Н+, але не певну кислоту.

Нерозчинні кислоти не діють на індикатори.

Вираз «кисле середовище» означав, що розчин містить катіони Гідрогену.

Дисоціація багатоосновних кислот має ступінчастий характер; вона відбувається в кілька стадій. Розглянемо цей процес на прикладі трьохосновної ортофосфатної кислоти Н3Р04. Молекула цієї кислоти містить три атоми Гідрогену. Спочатку від молекули відокремлюється один із них, перетворюючись на йон Н+; потім, уже від йона Н2Р04, — другий; і, нарешті, — третій (від йона НРО4)