Свойства водных растворов электролитов.

Цель работы: на опыте убедиться в способности веществ и растворов проводить электрический ток. Изучить зависимость степени диссоциации слабого электролита от его концентрации в растворе. Научиться расcчитывать ионную силу раствора сильного электролита, а также активность ионов этого элемента.

Электролитами называют вещества, диссоциирующие в воде, других полярных жидкостях или расплавах, на ионы и способные проводить электрический ток. Распад вещества на ионы называется электролитической диссоциацией. Перенос тока в растворах и расплавах электролитов осуществляется ионами, поэтому их в отличие от электронных проводников называют ионными проводниками или проводниками второго рода. К электролитам относят соли, кислоты, основания.

Для количественной характеристики электролитической диссоциации вводится понятие степени диссоциации: ,

где: С – концентрация продиссоциировавших молекул, моль/л; С₀ – исходная концентрация раствора, моль/л;

По величине степени диссоциации все электролиты делят на сильные и слабые. К сильным относят те, степень диссоциации которых равна единице, т. е. С = С₀. Электролитическая диссоциация сильных электролитов протекает необратимо:

HNO₃ H⁺ + NO₃^-

NaCl Na⁺ + Cl^-

К сильным электролитам относятся практически все соли, гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов и некоторые кислоты (например HCl, HNO₃, H₂SO₄).

Степень диссоциации слабых электролитов меньше единицы ( С < С₀).

Их диссоциация протекает обратимо:

CH₃COOH CH₃COO^- + H⁺

H₂SO₃ H⁺ + HCO₃^-

Константу равновесия электролитической диссоциации слабого электролита называют константой диссоциации. Например, при 298 К:

Сравнивая значения и , можно сказать, что у угольной кислоты способность к диссоциации на ионы меньше, чем у уксусной.

Степень (a) и константа диссоциации (Кд) слабого электролита связаны зависимостью (закон Оствальда):

если α<<1,

то уравнение упрощается:

где: - разведение раствора, л/моль.

Из закона разбавления Оствальда следует, что степень диссоциации уменьшается с увеличением концентрации слабого электролита.

Многоосновные слабые кислоты и основания диссоциируют ступенчато, причем К_Д по каждой последующей ступени всегда на несколько порядков ниже, чем по предыдущей.

В растворах электролитов осуществляются межионные взаимодействия, обусловленные силами притяжения и отталкивания. Наиболее заметны межионные взаимодействия в растворах сильных электролитов.

Для количественной характеристики межионных взаимодействий используется ионная сила раствора (полусумма произведений концентраций всех ионов, присутствующих в растворе, на квадрат их заряда):

I = Cizi²

Зная ионную силу раствора I, можно найти коэффициент f, позволяющий определить некоторую величину а (активность), формально заменяющую концентрацию С при математических описаниях свойств растворов электролитов:

а_i = f_iC_i,

где: f_i - коэффициент активности иона, который является функцией ионной силы раствора I и заряда иона z_i.

Опыт: Демонстрация электропроводности электролитов и неэлектролитов.

Реактивы и оборудование.

Сахар_(т) CH₃COOH конц. 16м

Сахар_(р-р) CH₃COOH 8м

NaCl_(т) CH₃COOH 4м

NaCl_(р-р) CH₃COOH 2м

H₂O_{(водопров.)} NaOH 1м

H₂O_{(дистил.)} NaOH 0,2м

Установка для определения электропроводности.

Проведение опыта: