Химия · 9 класс2 четвертьТема 3Лабораторная работаГОСО РК 2026Базовый

Теория электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты

Теория электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты

Время изучения~75 минтеория + практика
Разделы темы5 разд.пошаговый разбор
Тест темы3 вопр.с мгновенным ответом
СОР / СОЧ2 четвертьдескрипторы ГОСО

В 1887 году шведский ученый Сванте Аррениус создал теорию электролитической диссоциации (ТЭД):

1. Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток вследствие распада на подвижные электрически заряженные ионы (катионы и анионы). К электролитам относятся соли, кислоты и основания.

2. Неэлектролиты — вещества, растворы и расплавы которых не проводят электрический ток (кислород, сахар, спирт, глюкоза).

3. Электролитическая диссоциация — это обратимый или необратимый процесс распада молекул электролита на ионы под действием полярных молекул растворителя (воды).

4. Под действием электрического поля катионы (+) движутся к отрицательному электроду (катоду), а анионы (-) — к положительному электроду (аноду).

Схема: Электролитическая диссоциация сильных и слабых электролитов

Векторная схема
Гидратация ионов в водеNa⁺O δ⁻O δ⁻O δ⁻O δ⁻Водная гидратная оболочкаКривая растворимостиt, °CS, гKNO₃NaClРастворимость солей растет с ростом tРастворение — физико-химический процесс: m(раствора) = m(в-ва) + m(растворителя)
Диссоциация на катионы и анионы под действием полярных молекул H₂O; степень диссоциации α.
Проводник второго рода

Электролит

Вещество, диссоциирующее на сольватированные ионы в водном растворе или расплаве.
Носитель тока

Гидратированный ион

Заряженная частица, окруженная прочной гидратной оболочкой из ориентированных диполей воды.

Ион гидроксония H₃O⁺

Свободный протон H⁺ в воде существовать не может из-за огромной плотности заряда. Он мгновенно связывается с молекулой воды: H⁺ + H₂O -> H₃O⁺ (ион гидроксония).

Шаг 1
Определение типа связи
Ионная или ковалентная полярная связь указывает на потенциальный электролит.
Шаг 2
Анализ растворимости
Проверить растворимость вещества в воде по таблице растворимости.
Шаг 3
Запись уравнения распада
Записать катионы и анионы с учетом их зарядов и стехиометрических коэффициентов.
Схема гидратации и диссоциации
NaCl(крист)+(x+y)H2O⟶Na+(H2O)x+Cl−(H2O)y\text{NaCl(крист)} + (x + y)\text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Na}^+(\text{H}_2\text{O})_x + \text{Cl}^-(\text{H}_2\text{O})_y
Диссоциация ионного кристалла вызвана электростатическим притяжением диполей воды к ионам решетки.

Количественной мерой диссоциации является степень электролитической диссоциации (α):

α = Nдис / Nобщ = nдис / nобщ.

Степень диссоциации выражается в долях единицы (0 ≤ α ≤ 1) или в процентах (0–100%).

По значению α электролиты в водных растворах делят на:

1. Сильные электролиты (α ≈ 1, диссоциируют на 100% практически необратимо):

• Все хорошо растворимые соли (NaCl, KNO₃, Na₂SO₄, CaCl₂);

• Сильные неорганические кислоты (HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄);

• Все щелочи (LiOH, NaOH, KOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂).

2. Слабые электролиты (α ≪ 1, обычно менее 3%, диссоциируют обратимо):

• Вода H₂O (α ≈ 10⁻⁷, очень слабый амфолит);

• Слабые кислоты (CH₃COOH, H₂CO₃, H₂S, H₂SiO₃, HF, HCN);

• Водный раствор аммиака (гидрат аммиака NH₃·H₂O) и нерастворимые гидроксиды.

Количественная мера

Степень диссоциации α

Отношение числа распавшихся на ионы молекул к общему числу растворенных молекул.
Закон разбавления

Закон Оствальда

Связь степени диссоциации слабого электролита с концентрацией: Kдис ≈ α² · c.

Ступенчатая диссоциация

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато: H₂SO₄ -> H⁺ + HSO₄⁻ (сильная, 1-я ступень); HSO₄⁻ ⇄ H⁺ + SO₄²⁻ (слабая, 2-я ступень).

Шаг 1
Классификация силы электролита
Определить, сильный это электролит (однонаправленная стрелка ->) или слабый (обратимая стрелка ⇄).
Шаг 2
Учет многоосновности
Для слабых многоосновных кислот (H₂S, H₂CO₃) записать диссоциацию по ступеням с α₁ ≫ α₂.
Шаг 3
Расчет концентрации ионов
Для сильного электролита [иона] = ν · c; для слабого [иона] = α · c.
Закон разбавления Оствальда
Kдис=α2c1−α≈α2c  ⟹  α=KдисcK_{\text{дис}} = \frac{\alpha^2 c}{1 - \alpha} \approx \alpha^2 c \implies \alpha = \sqrt{\frac{K_{\text{дис}}}{c}}
При бесконечном разбавлении раствора водой (c -> 0) степень диссоциации любого электролита стремится к 1.

С точки зрения теории Аррениуса:

1. Кислоты — это электролиты, диссоциирующие с образованием в качестве единственного типа катионов ионов водорода H⁺ (или гидроксония H₃O⁺):

HCl → H⁺ + Cl⁻;

H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻.

Именно катионы H⁺ обусловливают кислый вкус, действие на индикаторы (покраснение лакмуса) и реакции с металлами.

2. Основания (щелочи) — это электролиты, диссоциирующие с образованием в качестве единственного типа анионов гидроксид-ионов OH⁻:

NaOH → Na⁺ + OH⁻;

Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻.

Ионы OH⁻ обусловливают щелочную реакцию, мылкость и малиновую окраску фенолфталеина.

3. Средние соли — это электролиты, диссоциирующие на катионы металлов (или NH₄⁺) и анионы кислотных остатков:

Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻.

Определение ТЭД

Кислота по Аррениусу

Вещество, диссоциирующее исключительно с катионами водорода H⁺.
Определение ТЭД

Основание по Аррениусу

Вещество, диссоциирующее исключительно с гидроксид-анионами OH⁻.

Кислые и основные соли

Кислые соли диссоциируют на катион металла и кислый анион (NaHCO₃ -> Na⁺ + HCO₃⁻); основные — на гидроксильный катион и анион (CuOHCl -> [CuOH]⁺ + Cl⁻).

Шаг 1
Разделение на катион и анион
Найти металл и кислотный остаток (или H⁺ и OH⁻).
Шаг 2
Определение зарядов ионов
Записать заряды: катионы со знаком плюс (Na⁺, Ca²⁺, Al³⁺), анионы со знаком минус (Cl⁻, SO₄²⁻, PO₄³⁻).
Шаг 3
Расстановка коэффициентов
Индексы соли вынести в крупные коэффициенты перед ионами.
Диссоциация средней соли
Al2(SO4)3⟶2Al3++3SO42−\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \longrightarrow 2\text{Al}^{3+} + 3\text{SO}_4^{2-}
Из 1 моль кристаллической соли в растворе образуется 5 моль сольватированных ионов.

Пошаговое определение силы электролита в растворе:

Шаг 1
Идентификация сильных электролитов (α → 1)
Все растворимые соли (NaCl, KNO₃); сильные минеральные кислоты: HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄; щелочи: NaOH, KOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂. В уравнениях РИО расписываются на ионы!
Шаг 2
Идентификация слабых электролитов (α << 1)
Вода H₂O; слабые кислоты: H₂S, H₂CO₃, H₂SO₃, HNO₂, HF, CH₃COOH, H₃PO₄; нерастворимые гидроксиды и нерастворимые соли. В ионных уравнениях записываются в МОЛЕКУЛЯРНОМ виде!
Шаг 3
Расчет степени диссоциации
По формуле α = Nдисс / Nобщ = Cдисс / Cобщ. Найти долю молекул, распавшихся на ионы.

Опасные ловушки ЕНТ по силе электролитов:

1. Плавиковая кислота HF:

Несмотря на то, что галогеноводородные кислоты HCl, HBr, HI являются сильнейшими кислотами, HF — СЛАБАЯ кислота! Из-за малого радиуса фтора и высокой прочности связи H-F она диссоциирует лишь незначительно.

2. Гидроксид кальция Ca(OH)₂ (гашеная известь):

В таблице растворимости стоит буква «М» (малорастворимо). Но та часть, которая РАСТВОРИЛАСЬ в воде (известковая вода), диссоциирует на ионы ПОЛНОСТЬЮ! Поэтому в прозрачном растворе Ca(OH)₂ считается СИЛЬНЫМ электролитом (щелочью)!

Слабый HF и растворимый Ca(OH)₂

HF — слабая кислота (пишется в молекулярном виде). Известковая вода Ca(OH)₂ — сильный электролит (в прозрачном растворе расписывается на Ca²⁺ + 2OH⁻)!

Ваш прогресс по теме25%
Шпаргалка формул9 класс
Степень электролитической диссоциации:
α=Nдис/Nобщ=Cдис/Cобщ\alpha = N_{дис} / N_{общ} = C_{дис} / C_{общ}[б/р или %]
Закон разбавления Оствальда:
Kd=(α2⋅C)/(1−α)≈α2⋅CK_d = (\alpha^2 \cdot C) / (1 - \alpha) \approx \alpha^2 \cdot C[моль/л]
Ионное произведение воды:
K_w = [H^+] \cdot [OH^-] = 1.0 \cdot 10^{-14} \text{ (при 25°C)}[моль²/л²]
Водородный показатель pH:
pH=−lg⁡[H+],pOH=−lg⁡[OH−],pH+pOH=14pH = -\lg [H^+], \quad pOH = -\lg [OH^-], \quad pH + pOH = 14[ед. pH]
Следующая тема

Реакции ионного обмена (РИО) и условия их необратимости

Перейти к теме →