← Электролитическая диссоциация

Электролиты, неэлектролиты и механизм диссоциации

Почему сухая соль ток не проводит, а её раствор — проводит.

1. Что такое электролиты и неэлектролиты?

В начале XIX века Майкл Фарадей установил, что растворы некоторых веществ способны проводить электрический ток. Позже Сванте Аррениус создал теорию электролитической диссоциации.

Электролитическая диссоциация — это процесс распада электролита на ионы (положительно и отрицательно заряженные частицы) при растворении в воде или расплавлении.
⚡

Электролиты

▼

Вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток.

К ним относятся вещества с ионной или ковалентной сильнополярной связью.

Соли ($NaCl$, $K_2SO_4$) Кислоты ($HCl$, $H_2SO_4$) Основания ($NaOH$, $KOH$)
🔌

Неэлектролиты

▼

Вещества, растворы и расплавы которых не проводят электрический ток.

Имеют ковалентную неполярную или слабополярную связь.

Простые газы ($O_2$, $N_2$) Органические (сахар, спирт) Оксиды

Пример: Раствор сахара в воде ток не проводит.

Ионы — это заряженные частицы:

  • Катионы (+) — положительно заряженные ионы (движутся к катоду). Пример: $Na^+$, $H^+$, $Ca^{2+}$.
  • Анионы (–) — отрицательно заряженные ионы (движутся к аноду). Пример: $Cl^-$, $SO_4^{2-}$, $OH^-$.

Вопрос 1: Проводимость растворов

Проверка

Какое из перечисленных веществ при растворении в воде образует раствор, хорошо проводящий электрический ток? 1) сахароза; 2) этанол; 3) хлорид натрия; 4) бензол.

Ответ: 3) Хлорид натрия.

Пояснение: Хлорид натрия — ионное соединение, типичный электролит. При растворении он распадается на подвижные ионы, которые и проводят ток. Сахароза и этанол — неэлектролиты, бензол в воде вообще не растворяется.

Вопрос 2: Условия диссоциации

Проверка

Проводит ли электрический ток расплав сахара (сахарозы)?

Ответ: Нет, не проводит.

Пояснение: Сахар имеет молекулярное строение с ковалентными связями. При его плавлении молекулы лишь отдаляются друг от друга, но не распадаются на заряженные ионы. Переносчиков тока (ионов) не возникает.

2. Механизм диссоциации в растворах

Главную роль играют молекулы воды ($H_2O$), которые являются диполями (имеют положительный и отрицательный полюса).

Для веществ с ионной связью (NaCl):

Диссоциация NaCl
Рис. 2. Диссоциация NaCl
  1. Ориентация: Молекулы воды окружают кристалл соли. Отрицательные концы воды (кислород) притягиваются к катионам ($Na^+$), положительные (водород) — к анионам ($Cl^-$).
  2. Гидратация: Образуются связи между ионами и водой.
  3. Распад: Связь между ионами в кристалле ослабевает, и они переходят в раствор в виде гидратированных ионов.

В расплавах процесс проще: тепловая энергия разрушает кристаллическую решетку, и ионы становятся подвижными без участия воды.

Вопрос 1: Механизм диссоциации

Проверка

Какова главная роль полярных молекул воды (диполей) при растворении ионных кристаллов (например, $NaCl$)?

Ответ: Они ориентируются вокруг ионов кристалла и за счет энергии гидратации отрывают их от решетки.

Пояснение: Отрицательные полюса воды (кислород) притягиваются к ионам $Na^+$, а положительные (водород) — к $Cl^-$. Выделяющаяся при этом энергия гидратации компенсирует энергию, нужную для разрушения кристалла.

Вопрос 2: Степень диссоциации

Проверка

Что физически показывает степень электролитической диссоциации ($\alpha$)?

Ответ: Отношение числа распавшихся на ионы молекул к общему числу растворенных молекул.

Пояснение: Она показывает долю вещества, перешедшую в ионное состояние. Если $\alpha \rightarrow 1$ (или 100%), электролит сильный, он распался полностью. Если $\alpha \ll 1$ — слабый электролит.