mozok.click » Хімія » Ступінь електролітичної дисоціації. Сильні й слабкі електроліти. Поняття про pH розчину
Інформація про новину
  • Переглядів: 275
  • Автор: admin
  • Дата: 1-02-2018, 17:50
1-02-2018, 17:50

Ступінь електролітичної дисоціації. Сильні й слабкі електроліти. Поняття про pH розчину

Категорія: Хімія

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• формулювати визначення понять «ступінь електролітичної дисоціації», «сильні електроліти», «слабкі електроліти», «рН розчину»;

• розрізняти сильні й слабкі електроліти; рН лужного, кислотного та нейтрального середовищ;

• характеризувати електроліти за ступенем дисоціації;

• наводити приклади сильних і слабких електролітів;

• оцінювати важливість рН розчинів для визначення якості харчової, косметичної продукції тощо.

Ступінь електролітичної дисоціації. Вивчаючи дисоціацію кислот, ви ознайомилися зі ступінчастою дисоціацією та її процесом, що полягає в сполученні різнойменно заряджених йонів з утворенням молекул. Зауважимо, що на другій або третій стадії дисоціації кислот розпад на йони сповільнюється. Це є доказом того, що процес дисоціації оборотний, а полярні молекулярні сполуки дисоціюють частково. Тому для кількісної характеристики процесу дисоціації використовують поняття «ступінь електролітичної дисоціації».

Ступінь електролітичної дисоціації — це відношення кількості молекул (формульних одиниць), що розпалися на йони, до загальної кількості молекул (формульних одиниць) розчиненої речовини.

Ступінь електролітичної дисоціації позначають грецькою літерою а (читається «альфа») і так само, як масову частку, виражають в частках від одиниці або у відсотках.

Ступінь електролітичної дисоціації обчислюють за формулами

де n (дисоц.) — кількість молекул (формульних одиниць) електроліту, що розпалися на йони; n (загальн.) — загальна кількість молекул (формульних одиниць) електроліту.

Для прикладу розв’яжемо відповідну задачу.

Задача. Обчисліть ступінь дисоціації нітратної кислоти HN03, якщо з кожних 50 молекул 10 розпалися на йони.

Відповідь: ступінь дисоціації нітратної кислоти в розчині становить 0,2, або 20 %.

Ступінь електролітичної дисоціації залежить від таких чинників:

1) природи розчинника та розчиненої речовини;

2) температури;

3) концентрації розчину.



У полярних розчинниках дисоціація відбувається швидше, а отже, що полярніший розчинник, то ступінь електролітичної дисоціації більший. Природа (структура) електролітів теж відіграє важливу роль: йонні сполуки дисоціюють у полярному розчиннику (воді) повністю, а молекулярні — частково.

З підвищенням температури ступінь дисоціації зростає.

Ступінь дисоціації обернено пропорційний концентрації розчину. Якщо ж до розчину електроліту долити розчинник (воду), то концентрація електроліту зменшується й ступінь дисоціації зростає. Отже, що менша концентрація, то віддаленіші йони між собою, відповідно й можливість зв’язатися в молекули послаблюється.

Сильні та слабкі електроліти. За ступенем електролітичної дисоціації електроліти поділяють на сильні та слабкі. До сильних електролітів належать ті, ступінь дисоціації яких високий і наближається до 1, або 100 %.

Сильними електролітами є переважна більшість солей, луги, деякі безоксигенові й оксиге-новмісні кислоти.

Слабкі електроліти, як вам уже відомо, частково дисоціюють на йони, тому ступінь їхньої дисоціації низький і становить менше 3 % (рис. 36).

Класифікацію електролітів за ступенем електролітичної дисоціації зображено на рисунку 37.

Дослідники електропровідності розчинів виявили також електроліти середньої сили. Їхній ступінь дисоціації коливається від 0,3 до 0,03. Це стосується кислот, серед яких розрізняють сильні, середньої сили та слабкі. Приклади сильних і слабких кислот подано в схемі на рисунку 37. До кислот середньої сили належать HF, H2SO3, H3PO4.

Рис. 37. Схема класифікації електролітів за ступенем електролітичної дисоціації


Поняття про рН розчину. Ступінь кислотності або лужності розчину визначають за допомогою показника pH (читається «пе-аш»).

Показник рН — величина, що характеризує концентрацію йонів Гідрогену в розчинах.

Класифікуючи електроліти на сильні та слабкі, дослідники електролітичної дисоціації з’ясували, що вода є слабким електролітом. Її молекули дисоціюють на йони Н+ і ОН-, які перебувають у рівновазі з недисоційованими молекулами. Рівняння дисоціації води:

Отже, кількості катіонів Гідрогену відповідає така сама кількість гідроксид-іонів.

Результати дослідження дисоціації води свідчать, що за кімнатної (20-25 °С) температури в 1 л води дисоціації піддаються 10-7 моль води. Отже, у воді об’ємом 1 л містяться катіони Гідрогену й гідроксид-іони по М0-7 моль, або 0, 000 000 1 моль. Для чистої води pH = 7.

З попередніх уроків хімії вам відомо, що кислотне середовище розчинів зумовлено кислотами, оскільки під час дисоціації вони утворюють йони Гідрогену. Лужне середовище — лугами, які дисоціюють на гідроксид-іони. Якщо ж вміст катіонів Гідрогену та гідро-ксид-аніонів однаковий, то вони нейтралізують один одного й середовище є нейтральним. Тому показник рН нейтрального середовища становить 7. Якщо ж до води додати кислоту, то концентрація йонів Гідрогену в розчині збільшиться, а концентрація гідроксид-іонів зменшиться. У разі доливання лугу в розчині зменшується концентрація йонів Гідрогену, але збільшується концентрація гід-роксид-аніонів. У першому випадку переважають катіони Гідрогену, тому реакція стає кислотною, у другому — лужною.

Використовуючи показник рН, реакцію розчинів можна подати так: рН = 7 — середовище нейтральне, рН < 7 — середовище кислотне, рН > 7 — середовище лужне (табл. 6).

Таблиця 6

Залежність зміни забарвлення індикаторів від рН розчину

Проаналізувавши таблицю 6, можна зробити висновок: що менше значення рН, то більша концентрація йонів Н+ і вища кислотність. Із зростанням рН кислотність послаблюється, а нейтральність та основність середовища посилюються.

Значення рН відіграє важливу роль у природі, зокрема під час перебігу біохімічних процесів в організмі людини. Цей показник

використовують для оцінювання виробничих процесів у хімічній, текстильній, шкіряній, харчовій промисловості, у лабораторній практиці, сільському господарстві, для діагностування захворювань організму людини. Наприклад, значення рН крові в здорової людини дорівнює 7,4 (реакція слабколужна); шлункового соку — 1,4-1,7 (реакція сильнокислотна); сліз — 7,0 (нейтральна).

Для нормального росту та розвитку рослин важливою є реакція ґрунтового розчину. Рослини погано ростуть і дають низькі врожаї на сильнокислотних або сильнолужних ґрунтах. Для покращення рН ґрунтів застосовують їх вапнування (якщо кислотні) і гіпсування (якщо лужні).

У харчовій промисловості важливо враховувати рН середовища під час консервування продуктів для їх захисту від гнильних бактерій, грибків, збереження кольору, покращення смакових якостей. Наприклад, оцтову, лимонну й інші кислоти використовують для зниження рН продукту консервації, що захищає його від бактерій. У побутових умовах подібні технології застосовують під час виготовлення маринадів для овочів і фруктів, м’яса, риби, а в промисловості — у виробництві майонезу, різних соусів.

Для регулювання рН харчових продуктів використовують також бурштинову кислоту, яку додають до соків, вина, пива з метою підвищити стійкість дріжджів, покращити процес бродіння. Бурштинову кислоту застосовують для лікування захворювань серцево-судинної, дихальної, ендокринної систем, оскільки вона регулює процеси дихання, серцеву та розумову діяльність.

Показник рН регулюють такі кислоти, як молочна, винна, ортофосфатна, що набули застосування на заводах з виробництва кисломолочних продуктів, кондитерських виробів, безалкогольних напоїв.

Усі згадані вище кислоти додають до продуктів як харчові добавки з відповідними Е-числами та нормою додавання, щоб вплив на організм людини був нешкідливим.

На упаковках з рідкими косметичними засобами дуже часто вказують рН, який становить 5,5. Це оптимальна концентрація катіонів Гідрогену для догляду за шкірою.

Отже, за ступенем електролітичної дисоціації електроліти поділяють на сильні та слабкі. Залежно від того, які йони переважають у розчинах, середовище може бути кислотним (концентрація йонів Н+ більша, ніж йонів ОН-) або лужним (концентрація йонів ОН-більша, ніж йонів Н+). Якщо ж концентрація йонів Н+ і ОН- однакова, то розчин нейтральний. Значення рН у лабораторіях визначають за допомогою спеціального приладу — рН-метра.

Лабораторний дослід 1 (продовження)

Установлення приблизного значення рН води, лужних і кислих розчинів (натрій гідроксиду, хлоридної кислоти, харчової та косметичної продукції) за допомогою універсального індикатора


Повторіть правила безпеки під час роботи з кислотами й лугами та суворо дотримуйтеся їх. Пригадайте, як кислоти й луги діють на індикатори.

Завдання 1. Визначте рН дистильованої, водопровідної, фасованої та мінеральної газованої води за допомогою універсального індикатора.

Завдання 2. Визначте рН свіжого молока, кефіру, ряжанки, йогурту за допомогою універсального індикатора.

Завдання 3. Визначте рН кремів для обличчя й рук, шампуню для миття волосся, які доступні вам для дослідження, за допомогою універсального індикатора.

Результати всіх трьох досліджень зіставте з даними таблиці 7 (с. 70) і запишіть їх у таблицю досліджень у робочому зошиті. Сформулюйте відповідний висновок про користь цих продуктів для організму.

Таблиця досліджень

Продукція

Забарвлення

універсального

індикатора

Значення рН

Середовище

розчину

Висновок

Дистильована вода

       

Водопровідна вода

       

Фасована вода

       

Мінеральна газована вода

       

Свіже молоко

       

Кефір

       

Ряжанка

       

Йогурт

       

Крем для обличчя

       

Крем для рук

       

Шампунь

       

Таблиця 7

Зміна забарвлення універсального індикатора в кислотному та лужному середовищах

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

Ступінь електролітичної дисоціації — відношення кількості молекул (формульних одиниць), що розпалися на йони, до загальної кількості молекул (формульних одиниць) розчиненої речовини. Математичні вирази:

За ступенем дисоціації електроліти поділяють на сильні та слабкі. Сильні електроліти — електроліти, ступінь дисоціації яких високий («« 1, або 100 %).

Слабкі електроліти — електроліти, ступінь дисоціації яких низький (а < 3 %).

Показник рН — показник, що характеризує концентрацію йонів Гідрогену в розчинах. Використовуючи показник рН, реакцію розчинів можна подати так: рН = 7 — середовище нейтральне, рН < 7 — середовище кислотне, рН > 7 — середовище лужне.

Показник рН має велике практичне значення в природі, у виробничих процесах хімічної, текстильної, шкіряної та харчової промисловості, у сільському господарстві й лабораторній практиці.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Напишіть рівняння електролітичної дисоціації речовин, поданих формулами:

2. Укажіть формули речовин, що належать до сильних електролітів:

3. Складіть формули всіх можливих речовин, які містять такі катіони й аніони:

Класифікуйте їх на сильні

та слабкі електроліти.

4. Із кожних 200 молекул оцтової кислоти продисоціювали 20. До яких електролітів — сильних або слабких — належить ця кислота й чому?

5. Із 30 молекул сульфідної кислоти не продисоціювали 26. До яких електролітів — сильних або слабких — належить ця кислота й чому?

6. Визначте за допомогою універсального індикатора стан здоров’я власного організму, дослідивши проби своєї слини впродовж дня, якщо рН слини (за нормою) має становити 6,4-6,8.

7. Безводний кальцій хлорид використовують для очищення від вологи багатьох органічних рідин. Обчисліть масу безводної солі та кристалізаційної води в кристалогідраті масою 153,3 г якщо його формула — CaCl2 ■ 6H2O.

ЦІКАВО ЗНАТИ

Найсильнішою серед оксигеновмісних кислот є перхлоратна HClO4, а найслабшою — ортоборатна Н3ВО3. Перша добре дисоціює у воді та певних органічних розчинниках. Друга дисоціює дуже слабко, і виявити йони Гідрогену в розчині за допомогою індикаторів практично неможливо.

Якщо випити лимонний сік за підвищеної кислотності шлункового соку, кислотність знизиться, оскільки сік розбавить більш сильну хлоридну кислоту, що міститься в шлунку.

ДОМАШНІЙ ЕКСПЕРИМЕНТ

Дія на сік буряка лимонного соку, розчину харчової соди, мильного розчину

Вичавіть сік буряка й розлийте його в три склянки. Долийте в першу склянку невелику кількість соку лимона, у другу — розчин харчової соди, а в третю — розчин мила.

Спостерігайте, що відбуватиметься. Сформулюйте висновки.

 

Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Савчин

 






^