4.2Два вида электролитов: сильные и слабые электролиты. Электролитическая диссоциация в водных растворах. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Электролиты и неэлектролиты.

Электролитами называются вещества, распадающиеся на ионы в растворах и поэтому проводящие электрический ток. Рас­пад электролитов на ионы при растворении их в воде называет­ся электролитической диссоциацией. Под действием электричес­кого тока ионы приобретают направленное движение: положи­тельно заряженные ионы движутся к катоду и называются кати­онами ( Na¹,Mg², Al³,) отрицательно заряженные - к аноду и называются анионами

(NO ₃ , Cl , SO₄², )

Диссоциация – обратимый процесс, т.е. параллельно с распадом молекул на ионы (диссоциацией) протекает процесс соединения ионов (ассоциация). Поэтому в уравнениях элек­тролитической диссоциации вместо знака равенства ставят знак обратимости.

Пример:

Вещества, не распадающиеся в растворах на ионы и не проводящие электрический ток, называются неэлектролитами (нефть, бензин, керосин, мазут, спирты, раствор сахара и т.д.).

По степени диссоциации различают сильные и слабые электролиты. Значения величин степени диссоциации некоторых электролитов приведены в табл. 3 приложения. Степень диссоциации а- это отношение числа распавшихся на ионы молекул nк общему числу растворенных молекул N: а=nlN

Степень диссоциации определяется опытным путем по вели­чине электропроводности электролита и выражается в долях единицы или в процентах. Например, если a=20%, то это значит, что из 100 молекул данного электролита 20 молекул распалось на ионы. Если a=0, то диссоциация отсутствует; если a=1, то электролит полностью диссоциирует на ионы.

В зависимости от степени диссоциации все элек­тролиты условно делятся на сильные (a>0,3), средние (0,03<a<0,3) и слабые (a<0,03). Степень диссоциации зависит от природе электролита, концентрации раствора и температуры. Так, по закону разбавления Оствальда, с уменьшением концентрации электролита, т.е. при его разбавлении водой, степень диссоциации всегда увеличи­вается.

Водородный показатель, или pH раствора.

Химически чистая вода является слабым электролитом и весьма незначительная часть ее молекул диссоциирует на ионы:

По закону действия масс константа равновесия воды является одновременно константой диссоциации и определяется выраже­нием:

Отсюда

Для температуры 25°С константа диссоциации воды составляет примерно , асоставляет примерно 55,56 моль/л, следовательно:

Для воды и разбавленных растворов произведение концентрации ионов водорода и гидроксид-анионов является постоянной вели­чиной и называется ионным произведением воды.

В чистой воде и нейтральных растворах ври 25°С:

моль/л

В кислых растворах больше концентрация ионов водорода, а в щелочных –

концентрация гидроксид-анионов; произведение остаётся постоянным.

Кислотные и основные свойства электролитов обычно характеризуются величиной концентрации ионов водорода. Чтобы не использовать числа с отрицательными показателями степени, которыми выражена указанная концентрация, ее принято выра­жать через водородный показатель, обозначаемый символом рН. Водородный показатель - десятичный логарифм кон­центрации ионов водорода, взятый с обратным знаком:

С помощью pHхарактер среды можно представить следующим образом:

рН = 7 – нейтральная среда; рН < 7 – кислая среда; рН > 7 – щелочная среда.

Для определения реакции среды применяются индикаторы. Индикаторы – это специальные реактивы, изменяющие свою окраску в зависимости от концентрации ионов водорода. Про­межуток между двумя значениями рН, в которых изменяется окраска индикатора, называется интервалом перехода окраски индикатора. С помощью универсального ин­дикатора можно дать также приблизительную оценку величины рН раствора. Более точное значение рН определяется с помощью прибора рН -метра.

Величина рН является одной ив важнейших характеристик коррозионных сред и зависит от содержания в воде растворен­ных газов: ,,. Во многих случаях она определя­ет принципиальную возможность протекания коррозионного про­цесса. При этом имеют место следующие реакции:

и среда становится кислой (рН<7).

На величину рН оказывают влияние и некоторые соли, которые в воде подвергаются гидролизу.