Połączenie głosowe
Upewnij się, że masz włączone głośniki i mikrofon
zaprasza Cię do wspólnej nauki fiszek
Dysocjacja elektrolityczna (jonowa) - rozpad substancji na jony (kationy i aniony) pod wpływem wody.
Kwasy - związki, które w roztworze wodnym dysocjują na jednododatnie kationy wodoru i aniony reszty kwasowej:
gdzie: R - reszta kwasowa; n - wartościowość reszty kwasowej (ilość atomów wodoru w cząsteczce kwasu)
Aby poprawnie określać liczbę moli i ładunek powstających jonów, należy pamiętać, że w procesie dysocjacji:
- liczba powstających ładunków dodatnich jest równa liczbie ładunków ujemnych
- liczba kationów i anionów jest równa liczbie atomów (lub grup atomów) we wzorze substancji
- ładunek jonu jest równy wartościowości atomu lub grupy atomów
1 mol cząsteczek kwasu chlorowodorowego zawiera: 1 mol atomów wodoru, a więc powstaje 1 mol jonów wodoru i 1 mol atomów chloru, czyli 1 mol jonów chlorkowych.
Kation wodoru jest jednododatni (wodór jest I-wartościowy), a anion chlorkowy jednoujemny (chlor w HCl jest I-wartościowy), a zatem suma ładunków jest równa zero. Liczbę podającą ładunek jonu zapisuje się w prawym górnym rogu, podając po niej znak + lub -, tzn. 3+ a nie +3. Liczbę 1 pomijamy (piszemy tylko + lub -).
Nazwa anionu pochodzi od nazwy kwasu, w którym występuje np.:
Cl- - chlorkowy
S2- - siarczkowy
SO42- - siarczanowy (VI)
SO32- - siarczanowy (IV)
CO32- - węglanowy
Kwasy zawierające więcej niż 1 mol atomów wodoru dysocjują stopniowo:
I stopień dysocjacji kwasu siarkowego(VII):
W pierwszym etapie od cząsteczki kwasu łatwo ulega odszczepieniu 1 mol kationów wodoru, drugi pozostaje w anionie, stąd w nazwie anionu pojawia się przedrostek wodorowy.
W drugim etapie dysocjuje jon wodorosiarczanowy (VI) odszczepiając mol kationów wodorowych, a powstający anion ma ładunek 2-. Etap ten zachodzi trudniej.
Zapisując równania (tyle równań, ile atomów wodoru w cząsteczce kwasu) procesu wielostopniowej dysocjacji kwasów należy pamiętać, że suma ładunków powstających jonów (prawa strona równania) musi się równać ładunkowi substratu (lewa strona).
II stopień dysocjacji:
Kwasy odszczepiające jeden mol kationów wodoru noszą nazwę kwasów jednoprotonowych, np. HCl, HNO3. Kwasy zawierające w cząsteczce dwa mole atomów wodoru to kwasy dwuprotonowe (odszczepiają dwa mole kationów wodoru), np. H2SO4, H2S. Kwasy odszczepiające trzy mole kationów wodoru to kwasy trójprotonowe (dysocjują trójstopniowo), np. H3PO4.
Obecność kationów wodoru w roztworach wszystkich kwasów powoduje identyczne zabarwienie wskaźników, co wykorzystuje się do rozpoznawania, czy dany roztwór jest kwasem.
Zasady - związki, które w roztworze wodnym dysocjują na kationy metali i jednoujemne aniony wodorotlenkowe.
gdzie: M - symbol metalu, m - wartościowość metalu (liczba grup OH-)
Dla wodorotlenków dopuszcza się pisanie równań całkowitej dysocjacji.
W procesie dysocjacji zasady sodowej powstaje 1 mol (we wzorze NaOH jest 1 mol Na) jednododatnich kationów sodu (sód jest I-wartościowym metalem). Jednoujemny anion tworzy grupa - OH (wodorotlenkowa).
Wodorotlenki wielowodorotlenowe dysocjują stopniowo, np.:
W I etapie następuje odszczepienie z cząsteczki wodorotlenku jednego mola anionów wodorotlenkowych:
II etap polega na odszczepieniu drugiego mola anionów wodorotlenkowych:
Sumarycznie:
czyli: 1 mol wodorotlenku wapnia dysocjuje na 1 mol kationów magnezu i 2 mole anionów wodorotlenkowych.
Obecność anionów OH- w roztworach wszystkich zasad powoduje identyczne zabarwienie wskaźników, co wykorzystuje się do rozpoznawania, czy dany roztwór jest zasadą. Np. fenoloftaleina w roztworach zasadowych przyjmuje kolor malinowy.
Sole - związki, które w roztworze wodnym dysocjują na kationy metalu i aniony reszt kwasowych.
gdzie:
M - symbol metalu
m - wartościowość metalu
R - reszta kwasowa
n - wartościowość reszty kwasowej
np.
W wyniku dysocjacji 1 mola chlorku potasu powstaje 1 mol (we wzorze 1 mol K) jednododatnich (potas - I-wartościowy metal) kationów potasu oraz 1 mol (we wzorze 1 mol Cl) jednoujemnych (reszta kwasowa w HCl - I-wartościowa).
1 mol chlorku glinu dysocjuje na 1 mol kationów glinu i 3 mole anionów chlorkowych. Kationy glinu mają ładunek 3+ (glin - III-wartościowy metal), aniony chlorkowe mają ładunek I- (reszta kwasowa jest I-wartościowa). Suma ładunków dodatnich (1 · 3+ = 3+) i ujemnych (3 · 1- = 3-) musi wynosić zero.
Napisz równania dysocjacji jonowej następujących związków:
a) HNO3, H2CO3, H2S
b) Ca(OH)2, KOH
c) KNO2, Cu(NO3)2, MgSO3, CaCl2, K3PO4
Rozwiązanie:
Z podanych związków wybierz te, które rozpuszczone w wodzie dysocjują na jony. Napisz dla nich odpowiednie równania dysocjacji: KBr, CH4, H3PO4, O2, Fe(NO3)3, LiOH.
CH4 - związek organiczny, nie dysocjuje. Wśród związków organicznych dysocjują jedynie kwasy karboksylowe i ich sole.
Cząsteczka tlenu O2 nie dysocjuje. Do elektrolitów należą bowiem wodne roztwory kwasów, zasad i soli.
Napisz wielostopniową dysocjację:
a) kwasu fosforowego (V)
b) wodorotlenku wapnia
Rozwiązanie:
Wśród elektrolitów możemy wyróżnić elektrolity mocne i słabe.
Elektrolity mocne bardzo dobrze przewodzą prąd elektryczny, ponieważ dysocjują prawie całkowicie na jony.
Do elektrolitów mocnych należą:
- wszystkie sole
- wodorotlenki litowców i berylowców, z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2
- niektóre kwasy, np. HCl, HBr, HNO3, H2SO4, HClO4
Pozostałe kwasy i zasady, w tym wszystkie kwasy organiczne należą do elektrolitów słabych, które dysocjują w roztworach tylko częściowo (dlatego znacznie gorzej przewodzą prąd elektryczny niż elektrolity mocne).
Ilościową miarą mocy elektrolitu jest stopień dysocjacji α. Jest to stosunek liczby moli cząsteczek zdysocjowanych na jony do całkowitej liczby moli cząsteczek wprowadzonych do roztworu.
gdzie:
α - stopień dysocjacji (liczba niemianowana lub w procentach)
nz - liczba moli cząsteczek zdysocjowanych na jony
nw - całkowita liczba moli cząsteczek wprowadzonych do roztworu
Stopień dysocjacji zależy od:
- rodzaju elektrolitu - elektrolity słabe (α ≤ 30%), elektrolity mocne (α ≥ 30%)
- temperatury - rośnie wraz z jej wzrostem
- stężenia elektrolitu - rośnie, gdy stężenie roztworu maleje, w bardzo rozcieńczonych roztworach jest bliski 100% (lub 1)
Oblicz stopień dysocjacji 0,1-molowego kwasu HX, wiedząc, że stężenie jonów H+ w tym roztworze wynosi 0,02 mol/dm3. Na jego podstawie określ, czy kwas ten jest słabym czy mocnym elektrolitem.
Rozwiązanie:
Odp.: Stopień dysocjacji 0,1-molowego roztworu kwasu HX wynosi 20%, a zatem jest on słabym elektrolitem.
W 0,2-molowym wodnym roztworze kwasu octowego (CH3COOH) stopień dysocjacji wynosi 1,5%. Oblicz ilość moli kationów wodoru w tym roztworze.
Rozwiązanie:
Odp.: W 0,2-molowym roztworze kwasu octowego, w którym stopień dysocjacji wynosi 1,5%, stężenie kationów wodoru wynosi 0,003 mol/dm3.
Proces dysocjacji wody, która jest bardzo słabym elektrolitem, opisuje równanie:
Iloczyn stężenia kationów wodoru [H+] i stężenia anionów wodorotlenkowych [OH-] nosi nazwę iloczynu jonowego wody i jest wielkością stałą w danej temperaturze, a w temperaturze 25°C wynosi:
[H+] · [OH-] = 10-14 (mol/dm3)2
Z równania dysocjacji wody wynika, że w czystej wodzie [H+] = [OH-] (czytaj: stężenie kationów wodoru jest równe stężeniu anionów wodorotlenkowych), a z iloczynu jonowego wody obliczymy, że:
[H+] = 10-7 mol/dm3 oraz [OH-] = 10-7 mol/dm3
Jeśli do czystej wody dodamy kwasu, to wzrośnie stężenie jonów H+, a zatem:
[H+] > 10-7 mol/dm3 - roztwór ma odczyn kwasowy.
Jeśli do czystej wody dodamy zasadę, to wzrośnie stężenie jonów OH-, a więc stężenie jonów H+ musi zmaleć:
[H+] < 10-7 mol/dm3 - roztwór ma odczyn zasadowy.
Odczyn czystej wody, w której [H+] = [OH-] = 10-7 mol/dm3 jest obojętny.
Miarą kwasowości i zasadowości roztworu jest jego pH.
pH = -log [H+]
A zatem w roztworze o pH = 3 stężenie jonów H+ wynosi 10-3 mol/dm3.
Jeżeli stężenie jonów H+ wynosi 10-12 mol/dm3, to pH = 12.
pH < 7 odczyn kwasowy roztworu
pH = 7 odczyn obojętny roztworu
pH > 7 odczyn zasadowy
Najprostszym sposobem określania pH i odczynu roztworu w praktyce są wskaźniki kwasowo-zasadowe. Przyjmują one charakterystyczną barwę w roztworach różnym pH, np.:
| Wskaźnik | Barwa w roztworze o odczynie kwasowym | Barwa w roztworze o odczynie zasadowym | Barwa w roztworze o odczynie obojętnym |
|---|---|---|---|
| Oranż metylowy | Czerwona | Pomarańczowa | Żółta |
| Fenoloftaleina | Bezbarwna | Malinowa | Bezbarwna |
| Papierek uniwersalny | Czerwona | Ciemnoniebieska | Żółtozielona |
Teksty dostarczyło Wydawnictwo GREG. © Copyright by Wydawnictwo GREG
Autorzy opracowań: B. Wojnar, B. Włodarczyk, A Sabak, D. Stopka, A Szostak, D. Pietrzyk, A. Popławska, E. Seweryn, M. Zagnińska, J. Paciorek, E. Lis, M. D. Wyrwińska, A Jaszczuk, A Barszcz, A. Żmuda, K. Stypinska, A Radek, J. Fuerst, C. Hadam, I. Kubowia-Bień, M. Dubiel, J. Pabian, M. Lewcun, B. Matoga, A. Nawrot, S. Jaszczuk, A Krzyżek, J. Zastawny, K. Surówka, E. Nowak, P. Czerwiński, G. Matachowska, B. Więsek, Z. Daszczyńska, R. Całka
Zgodnie z regulaminem serwisu www.opracowania.pl, rozpowszechnianie niniejszego materiału w wersji oryginalnej albo w postaci opracowania, utrwalanie lub kopiowanie materiału w celu rozpowszechnienia w szczególności zamieszczanie na innym serwerze, przekazywanie drogą elektroniczną i wykorzystywanie materiału w inny sposób niż dla celów własnej edukacji bez zgody autora jest niedozwolone.
Ciekawostki (0)
Zabłyśnij i pokaż wszystkim, że znasz interesujący szczegół, ciekawy fakt dotyczący tego tematu.