Теории электролитов

1. Теория Аррениуса (1887 г.). Распад вещества на сольватированные ионы под действием молекул растворителя называется электролитической диссоциацией.

Сильные электролиты:

• сильные кислоты Н₂SО₄, НСl, НNО₃,

• щелочи,

• почти все соли.

Слабые электролиты:

• органические кислоты,

• гидроксид аммония,

• органические основания.

Силу электролита оценивают по степени диссоциации α:

• для сильных электролитов   100 %,

• для слабых электролитов  < 100 % (70 – 30 %).

Согласно закону разбавления Оставльда степень диссоциации и константа диссоциации взаимосвязаны уравнением α = .

Закон химического равновесия действия масс для диссоциации уксусной кислоты:

СН₃СООН СН₃СОО^– + Н⁺

При диссоциации воды образуются ионы ОН^– и ионы Н⁺

Н₂О Н⁺ + ОН^–

К = ,

тогда

К [H₂O] = K_W = [H⁺]  [OH^–],

где K_W – константа автопротолиза воды, [H⁺]  [OH^–] – ионное произведение воды.

При комнатной температуре K_W = 10^–14, т.е. в любом водном растворе [HO^–] [H⁺] = 10^–14, тогда после логарифмирования и смены знаков на противоположные получают:

lg[H⁺] + lg[OH^–] =, lg10^–14,

–lg[H⁺] – lg[OH^–] = –lg10^–14,

рН + рОН = 14.

Значение водородного показателя (рН) впервые введено датчанином Зеренсоном и применяется как характеристика кислотности среды.

Согласно теории электролитической диссоциации – кислота – вещество, диссоциирующее с образованием ионов Н⁺, основание – диссоциирующее с образованием ОН^–.

Эта теория не объясняет, почему соли Nа₂СО₃, КСN и т.д. в растворе имеют основную среду, а соли Nа₂Н₂РО₄, КНSО₄ и т.д. – кислую среду (предложена теория гидролиза).

Более общей является теория кислот и оснований, называемая протолитической теорией Бренстеда – Лоури.

Согласно этой теории кислоты – вещества, способные отдавать протон другому веществу, основания – вещества, способные принимать протон.

Кроме классических кислот (НСl, Н₂SО₄, СН₃СООН, НСN) к кислотам относят также ионы NН₄⁺, НSО₄^–, а к основаниям анионы слабых кислот СН₃СОО^–, СО₃^2–, РО₄^3–. Кислоте и основанию соответствуют сопряженные основание и кислота:

НА	+	В		НВ+	+	А–
кислота		основание		сопряженная кислота		сопряженное основание

Константы диссоциации для кислоты и основания обозначают рК_а и рК_в, для любой сопряженной пары рК_а + рК_в = рК_w. Поэтому, зная рК_а, например, для уксусной кислоты можно вычислить рК_в для сопряженного основания СН₃СОО^–.

Согласно этой теории Н₂О – амфолит, т.е. может быть и основанием и соряженной кислотой.

СН3СООН	+	ОН–		Н2О	+	СН3СОО–
кислота		основание		сопряженная кислота		сопряженное основание

Теория Бренстеда – Лоури учитывает влияние растворителя на процесс кислотно-основного взаимодействия.

Н₂SО₄ + 2Н₂О 2Н₃О⁺ + SО₄^2–

NаОН + Н₂О NаН₂О⁺ + ОН^–.