Лекция №2

Тема 4. Теория растворов электролитов. Электролитическая диссоциация

Ограниченность теории электролитической диссоциации Аррениуса заключалась в том, что он представлял раствор электролита как механическую смесь молекул растворителя, молекул и ионов растворенного вещества, не учитывая возможность электростатического взаимодействия между отдельными частицами в растворе электролита. Игнорирование этого часто приводило к противоречию выводов теории электролитической диссоциации с опытом (пример с электропроводностью концентрированной соли: _теор.,_опыта).

В настоящее время принято считать, что в основе процесса электролитической диссоциации лежит электростатическое взаимодействиемолекул растворителя с растворяемым веществом. Одним из обязательных условий такого взаимодействия является присутствие в рассматриваемой системеполярных молекул,так как достаточно эффективным может быть электростатическое взаимодействие только между полярными молекулами. Таким образом, процесс электролитической диссоциации возможен лишь вполярных арстворителях, одним из которых является вода.

Строение молекулы воды

Физико-химический смысл процесса электрической диссоциациисостоит в следующем.

Твердые вещества, проявляющие свойства электролитов, являются, как правило, кристаллическими телами. Переход ионов из кристалла в раствор происходит в результате взаимодействия их с полярными молекулами растворителя, которые, разрушая кристалл, втягивают ионы из кристаллической решетки в объем раствора.

Электростатическое взаимодействие молекул растворителя с ионами электролита в объеме раствора приводит к созданию вокруг каждого иона оболочки из молекул растворителя. Эта оболочка называется гидратной, если растворитель – вода исольватной– в общем случае, когда речь идет о любом полярном растворителе.

Аналогично происходит электролитическая диссоциация жидких электролитов, имеющих полярные молекулы, например НСI. В этом случае сначала ослабевает связь между противоположно заряженными частями молекулы электролита, в результате воздействия полярных молекул воды, а затем наступает разрыв молекулы электролита на ионы. Образовавшиеся ионы в растворителе взаимодействуют друг с другом и , в принципе, могут соединиться опять в молекулу. Приближенно силу электролитического взаимодействия ионов можно оценить по закону Кулона:

,

где z₁и z₂– заряды катиона и аниона; r – расстояние между катионами, и анионами; D – диэлектрическая проницаемость среды.

Очевидно, чем больше диэлектрическая проницаемость среды, тем меньше взаимное электростатическое притяжение ионов, а следовательно, тем больше вероятность их существования в свободном состоянии. (При гидратации ионов в растворе, между отдельными ионами располагаются молекулы воды). Таким образом, растворители с высокой диэлектрической проницаемостью, например, вода (D=81 при 18⁰С), будут обладать хорошей диссоцирующей способностью, а растворители с низкой D, например, бензол (D=2,3 при 20⁰С) диссоцирующей способностью обладать не будут.