Elektrolytisk dissociation

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 29 mars 2020; kontroller kräver 35 redigeringar .

Elektrolytisk dissociation är processen för sönderdelning av molekyler till joner vid upplösning eller smältning .

Dissociation i lösningar

Dissociation till joner i lösningar uppstår på grund av interaktionen mellan ett löst ämne och ett lösningsmedel ; enligt spektroskopiska metoder är denna interaktion till stor del kemisk till sin natur. Tillsammans med lösningsmedelsmolekylernas solvatiseringsförmåga spelar en makroskopisk egenskap hos lösningsmedlet, dess dielektriska konstant, också en viss roll vid elektrolytisk dissociation.

Dissociation under smältning

Under inverkan av höga temperaturer börjar jonerna i kristallgittret att svänga, den kinetiska energin ökar och det kommer ett ögonblick (vid ämnets smältpunkt) när den överskrider jonernas interaktionsenergi. Resultatet av detta är att materia sönderfaller till joner.

Den klassiska teorin om elektrolytisk dissociation

Den klassiska teorin om elektrolytisk dissociation skapades av S. Arrhenius och W. Ostwald 1887 . Arrhenius höll sig till den fysikaliska teorin om lösningar, tog inte hänsyn till interaktionen av en elektrolyt med vatten och trodde att fria joner fanns i lösningar. Ryska kemister I. A. Kablukov och V. A. Kistyakovsky använde 1891 den kemiska teorin om lösningar av D. I. Mendeleev för att förklara den elektrolytiska dissociationen och bevisade att när elektrolyten löses upp interagerar den kemiskt med vatten, vilket resulterar i att elektrolyten dissocierar till joner.

Den klassiska teorin om elektrolytisk dissociation är baserad på antagandet om ofullständig dissociation av ett löst ämne, kännetecknat av graden av dissociation α, det vill säga andelen sönderfallna elektrolytmolekyler . Den dynamiska utvecklingen mellan odissocierade molekyler och joner beskrivs av lagen om massverkan . Till exempel uttrycks den elektrolytiska dissociationen av en binär elektrolyt KA med en ekvation som:

{\mbox{KA}}\rightleftarrows {\mbox{K}}^{{+}}+{\mbox{A}}^{{-}}

Dissociationskonstanten bestäms av aktiviteterna hos katjoner , anjoner och odissocierade molekyler enligt följande: $K_{{d}}$ $a_{{K^{{+}}}}$ $a_{{A^{{-}}}}$ $a_{KA}$

K_{{d}}={\frac {a_{{K^{{+}}}}\cdot a_{{A^{{-}}}}}{a_{{KA}}}}

Värdet beror på beskaffenheten av det lösta ämnet och lösningsmedlet, samt på temperaturen, och kan bestämmas med flera experimentella metoder. Graden av dissociation ( α ) kan beräknas vid vilken elektrolytkoncentration som helst med hjälp av relationen: $K_{{d}}$

K_{{d}}={\frac {\alpha ^{{2}}}{1-\alpha }}f^{{\pm }}

var är den genomsnittliga aktivitetskoefficienten för elektrolyten. $f^{{\pm ))$

Ostwalds och Arrhenius klassiska teori är tillämplig på svaga elektrolyter i utspädda lösningar. För starka elektrolyter används Debye-Hückel-teorin .

Svaga elektrolyter

nästan alla organiska syror och vatten ;
några oorganiska syror : HF , HClO , HClO2 , HNO2 , HCN , H2S , HBrO , H2CO3 , H2SiO3 , H2SO3 , etc .; _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
några svårlösliga metallhydroxider : Fe (OH) 3 , Zn (OH) 2 , etc.

Starka elektrolyter

Starka elektrolyter är kemiska föreningar vars molekyler i utspädda lösningar nästan helt dissocieras till joner . Dissociationsgraden för sådana elektrolyter är nära 1. Starka elektrolyter inkluderar många oorganiska salter , vissa oorganiska syror och baser i vattenlösningar, såväl som i lösningsmedel med hög dissocieringsförmåga ( amider och syror, etc.).

Den klassiska teorin om elektrolytisk dissociation är endast tillämplig på utspädda lösningar av svaga elektrolyter . Starka elektrolyter i utspädda lösningar är nästan helt dissocierade, så konceptet med jämvikt mellan joner och odissocierade molekyler är meningslöst. Enligt de idéer som framfördes på 20-30-talet. 1900-talet V. K. Semenchenko ( USSR ), N. Bjerrum ( Danmark ), R. M. Fuoss ( USA ) och andra, i lösningar av starka elektrolyter i medelhöga och höga koncentrationer bildas jonpar och mer komplexa aggregat. Moderna spektroskopiska data visar att ett jonpar består av två joner med motsatt tecken som är i kontakt ("kontaktjonpar") eller separerade av en eller flera lösningsmedelsmolekyler ("separerat jonpar"). Jonpar är elektriskt neutrala och deltar inte i överföringen av el. I jämförelsevis utspädda lösningar av starka elektrolyter kan jämvikten mellan individuella solvatiserade joner och jonpar ungefär karakteriseras, i likhet med den klassiska teorin om elektrolytisk dissociation, av dissociationskonstanten (eller dess reciproka, associationskonstanten). Detta gör att ovanstående ekvation kan användas för att beräkna lämplig grad av dissociation från experimentella data.

I de enklaste fallen (stora monoatomiska enkelladdade joner) kan de ungefärliga värdena för dissociationskonstanten i utspädda lösningar av starka elektrolyter beräknas teoretiskt, baserat på konceptet med rent elektrostatisk interaktion mellan joner i ett kontinuerligt medium - ett lösningsmedel.

Exempel på starka elektrolyter: vissa syror ( HClO 4 , HMnO 4 , H 2 SO 4 , HCl , HBr ; HI ), hydroxider av alkali- och jordalkalimetaller ( NaOH , KOH , Ba(OH) 2 ); de flesta salter .

Se även

Litteratur

Kistyakovsky V. A .,. Electrolytic dissociation // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 volymer (82 volymer och ytterligare 4). - St Petersburg. 1890-1907.

Länkar

Stora sovjetiska encyklopedin : [i 30 volymer] / kap. ed. A. M. Prokhorov . - 3:e uppl. - M . : Soviet Encyclopedia, 1969-1978.
Föreläsningar om fysikalisk och kolloidal kemi: Elektrolytlösningar.