Kwas węglowy pochodzi z rozkładu dwutlenek węgla w środowisku wodnym. Ta substancja jest sztucznie nasycona woda mineralna. Formuła kwasu węglowego to H2CO3. Dlatego po otwarciu butelki wody gazowanej widać aktywne bąbelki. Główna produkcja kwasu węglowego zachodzi w wodzie.

Równanie

CO2 (g) + H2O CO2. H2O (roztwór) H2CO3 H+ + HCO3- 2H+ + CO32-.

Sam kwas węglowy jest słabym, delikatnym związkiem, którego nie można wyizolować w stanie wolnym od wody.

Warto jednak zauważyć, że podczas rozkładu wodorowęglanu amonu powstają trwałe związki kwasu węglowego. Tak silny wiązania chemiczne powstają tylko w okresie, gdy wodorowęglan amonu wchodzi w fazę gazową reakcji.

Substancja jest interesującym obiektem do badań. Jest badany przez australijskich naukowców od ponad 6 lat. Kwas ten w stanie bezwodnym przypomina przezroczyste kryształy, które są bardzo odporne na niskie temperatury, jednak po podgrzaniu kryształy kwasu węglowego zaczynają się rozkładać.

Substancja ta jest uważana za słabą w swojej strukturze, ale jednocześnie kwas węglowy jest silniejszy niż kwas borowy. Cały sekret tkwi w liczbie atomów wodoru. Kwas węglowy zawiera dwa atomy wodoru, więc jest uważany za dwuzasadowy, a kwas borowy jest jednozasadowy.

Cechy soli kwasu węglowego

Ten kwas jest uważany za dwuzasadowy, dlatego może tworzyć sole dwóch rodzajów:

• . węglany kwasu węglowego - średnie sole,
• . wodorowęglany są kwaśnymi solami.

Węglany kwasu węglowego mogą działać w związkach: Na2CO3, (NH4)2CO3. Nie są w stanie rozpuścić się w środowisku wodnym. Sole kwasowe tej substancji obejmują: NaHCO3, wodorowęglany Ca(HCO3)2. Aby uzyskać wodorowęglany, przeprowadza się reakcję, w której głównymi substancjami są: kwas węglowy i sód.

Sole kwasu węglowego pomogły ludzkości w budownictwie, medycynie, a nawet gotowaniu. Ponieważ znajdują się w:

• . kreda,
• . spożywcza, soda kalcynowana i soda krystaliczna,
• . skała wapienna,
• . kamień marmurowy,
• . potaż.

Wodorowęglany i węglany kwasu mogą reagować z kwasami, podczas tych reakcji może uwalniać się dwutlenek węgla. Ponadto substancje te mogą być wymienne, ulegają rozkładowi pod wpływem temperatury.

Reakcje kwasu węglowego:

2NaHCO3 → Na2CO3 +H2O +CO2
Na2CO3 + H2O + CO2 →2NaHCO3

Właściwości chemiczne

Kwas ten w swojej strukturze może reagować z wieloma substancjami.

Właściwości kwasu węglowego ujawniają się w reakcjach:

• . dysocjacja,
• . z metalami
• . z uzasadnieniem
• . z podstawowymi tlenkami.

Na2O + CO2 → Na2CO3
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
NaOH + CO2 → NaHCO3

Kwas węglowy jest słabym elektrolitem, ponieważ słaby kwas lotny nie może działać jako silny elektrolit, w przeciwieństwie do np. kwasu solnego. Fakt ten można zaobserwować w wyniku dodania lakmusu do roztworu kwasu węglowego. Zmiana koloru będzie niewielka. Dlatego można argumentować, że kwas węglowy może utrzymywać 1 poziom dysocjacji.

Wniosek

Substancję tę można zobaczyć w składzie wód gazowanych. Ale sole kwasu węglowego są szeroko stosowane:

• . dla branży budowlanej,
• . w procesie produkcji szkła,
• . w produkcji detergentów i środków czystości,
• . produkcja papieru,
• . do niektórych opatrunków pogłównych i nawozów do roślin,
• . w medycynie.

Rynek krajowy i światowy oferuje do sprzedaży różne preparaty i chemikalia, w tym kwas węglowy:

• . mocznik lub karbamid,
• . sól litowa kwasu węglowego,
• . węglan wapnia (kreda),
• . soda kalcynowana (węglan sodu) itp.

Karbamid stosowany jest jako nawóz dla roślin sadowniczych i ozdobnych. Jego średnia cena to 30-40 rubli za 1 kg. Gotowe produkty pakowane są w worki i worki foliowe o wadze 1, 5, 25, 50 kg.

Sól litowa kwasu węglowego stosowana jest w składzie wyrobów ceramicznych, ceramiki szklanej. Materiał ten służy do produkcji komór spalania do silników odrzutowych, dodawany jest do glazur, emalii, podkładów pod różne metale. Sól litowa jest dodawana do podkładów do obróbki aluminium, żeliwa i stali.

Ta substancja chemiczna jest dodawana podczas procesu wytwarzania szkła. Szkła, do których dodano sól litową, mają zwiększoną przepuszczalność strumienia światła. Czasami w procesie produkcji wyrobów pirotechnicznych stosuje się sól litową kwasu węglowego.

Producenci

Średnia cena 1 kg takiej substancji w Rosji wynosi 3900-4000 rubli. Głównym producentem tej substancji jest moskiewska fabryka OOO Component-Reaktiv. Sól litowa kwasu węglowego produkowana jest również w następujących firmach: KurskKhimProm LLC, VitaChem LLC, Ruskhim LLC, Khimpek CJSC.

Kreda produkowana jest do celów technicznych i paszowych. Średnia cena kredy paszowej wynosi 1800 rubli za 1 tonę. Pakowane głównie po 50 kg, 32 kg. Producenci: Melovik LLC, MT Resource LLC, Zoovetsnab LLC, Agrokhiminvest LLC.

Soda kalcynowana służy do prania, odplamiania i wybielania. Średnia cena tego produktu na rynku detalicznym waha się od 16-30 rubli za 1 kg. Producenci: Novera LLC, KhimReaktiv CJSC, HimPlus LLC, SpecBurTechnology LLC, SpetsKomplekt LLC itp.

1. ELEKTROLITY

1.1. Dysocjacja elektrolityczna. Stopień dysocjacji. Siła elektrolitów

Zgodnie z teorią dysocjacji elektrolitycznej sole, kwasy, wodorotlenki rozpuszczające się w wodzie całkowicie lub częściowo rozkładają się na niezależne cząstki - jony.

Proces rozpadu cząsteczek substancji na jony pod działaniem cząsteczek polarnego rozpuszczalnika nazywany jest dysocjacją elektrolityczną. Substancje, które dysocjują na jony w roztworze, nazywają się elektrolity. Dzięki temu rozwiązanie zyskuje zdolność do przewodzenia Elektryczność, dlatego pojawiają się w nim mobilne nośniki ładunku elektrycznego. Zgodnie z tą teorią po rozpuszczeniu w wodzie elektrolity rozkładają się (dysocjują) na jony naładowane dodatnio i ujemnie. Dodatnio naładowane jony nazywane są kationy; należą do nich na przykład jony wodoru i metali. Jony naładowane ujemnie nazywane są aniony; należą do nich jony reszt kwasowych i jony wodorotlenkowe.

Dla ilościowej charakterystyki procesu dysocjacji wprowadza się pojęcie stopnia dysocjacji. Stopień dysocjacji elektrolitu (α) to stosunek liczby jego cząsteczek rozłożonych na jony w danym roztworze ( n ) do całkowitej liczby jego cząsteczek w roztworze ( Ani

α = .

Stopień dysocjacji elektrolitycznej jest zwykle wyrażany w ułamkach jednostki lub w procentach.

Elektrolity o stopniu dysocjacji większym niż 0,3 (30%) są zwykle nazywane silnymi elektrolitami, o stopniu dysocjacji od 0,03 (3%) do 0,3 (30%) - średni, mniej niż 0,03 (3%) - słabe elektrolity. Tak więc dla roztworu 0,1 M CH3COOH α = 0,013 (lub 1,3%). Dlatego kwas octowy jest słabym elektrolitem. Stopień dysocjacji pokazuje, jaka część rozpuszczonych cząsteczek substancji rozłożyła się na jony. Stopień dysocjacji elektrolitycznej elektrolitu w roztworach wodnych zależy od charakteru elektrolitu, jego stężenia i temperatury.

Ze swojej natury elektrolity można podzielić na dwa duże grupy: silny i słaby. Silne elektrolity dysocjować prawie całkowicie (α = 1).

Silne elektrolity to:

1) kwasy (H2SO4, HCl, HNO3, HBr, HI, HClO4, HMnO4);

2) zasady - wodorotlenki metali pierwszej grupy podgrupy głównej (zasady) - LiOH , NaOH , KOH , RbOH , CsOH , a także wodorotlenki metali ziem alkalicznych - Ba (OH) 2, Ca (OH) 2, Sr (OH) 2;.

3) sole rozpuszczalne w wodzie (patrz tabela rozpuszczalności).

Słabe elektrolity dysocjują na jony w bardzo małym stopniu, w roztworach są one głównie w stanie niezdysocjowanym (w postaci molekularnej). W przypadku słabych elektrolitów ustala się równowaga między niezdysocjowanymi cząsteczkami a jonami.

Słabe elektrolity to:

1) kwasy nieorganiczne ( H2CO3, H2S, HNO2, H2SO3, HCN, H3PO4, H2SiO3, HCNS, HCIO, itd.);

2) woda (H2O);

3) wodorotlenek amonu ( NH4OH);

4) większość kwasów organicznych

(na przykład octowy CH3COOH, mrówkowy HCOOH);

5) nierozpuszczalne i trudno rozpuszczalne sole i wodorotlenki niektórych metali (patrz tabela rozpuszczalności).

Proces dysocjacja elektrolityczna przedstawiony za pomocą równania chemiczne. Na przykład dysocjacja kwasu solnego (HC ja ) jest napisane w następujący sposób:

HCl → H + + Cl - .

Zasady dysocjują tworząc kationy metali i jony wodorotlenkowe. Na przykład dysocjacja KOH

KOH → K + + OH -.

Kwasy wielozasadowe, jak również zasady metali wielowartościowych, dysocjują etapami. Na przykład,

H 2 CO 3 H + + HCO 3 -,

HCO 3 - H + + CO 3 2–.

Pierwsza równowaga - dysocjacja na pierwszym etapie - charakteryzuje się stałą

.

Do dysocjacji w drugim kroku:

.

W przypadku kwasu węglowego stałe dysocjacji mają następujące wartości: K ja = 4,3× 10 -7 , K II = 5,6 × 10–11 . Do stopniowej dysocjacji, zawsze K I> K II > K III >... , dlatego energia, którą trzeba wydać na odłączenie jonu, jest minimalna, gdy jest on odłączony od obojętnej cząsteczki.

Sole średnie (normalne), rozpuszczalne w wodzie, dysocjują z utworzeniem dodatnio naładowanych jonów metali i ujemnie naładowanych jonów pozostałości kwasowej

Ca(NO3) 2 → Ca 2+ + 2NO 3 -

Al 2 (SO 4) 3 → 2Al 3+ + 3SO 4 2–.

Sole kwasowe (hydrosole) - elektrolity zawierające wodór w anionie, zdolne do odszczepienia się w postaci jonu wodorowego H+. Sole kwasowe są uważane za produkt otrzymywany z kwasów wielozasadowych, w których nie wszystkie atomy wodoru są zastąpione metalem. Dysocjacja soli kwasowych zachodzi etapami, na przykład:

KHCO3 → K + + HCO 3 - (Pierwszy etap)

Kwasy: HCl HBr HI HClO 4 HMnO 4 H 2 SO 4 HNO 3

Zasady: wodorotlenki utworzone przez s-pierwiastki grupy 1 i s-pierwiastki grupy 11, zaczynając od Ca

NaOH KOH Ca(OH) 2 Sr(OH) 2 Ba(OH) 2

Sole to prawie wszystko.

kwasy z punktu widzenia teorii dysocjacji są to elektrolity, które dysocjują z utworzeniem kationu wodorowego i anionu reszty kwasowej. Obecność kationów wodorowych w kwaśnych roztworach powoduje je kwaśny smak, możliwość zmiany koloru wskaźnika, działanie drażniące, a nawet zapalne.

Kwasy w zależności od siły dysocjują w różny sposób.

Silne kwasy dysocjują natychmiast i nieodwracalnie:

Słabe elektrolity dysocjują krokowo i odwracalnie

CH 3 COOH \u003d CH 3 COO - + H +

H 2 CO 3 \u003d H + + HCO 3 -

HCO 3 - \u003d H + + CO 3 2-

Dysocjacja słabych kmlotów, jako proces odwracalny, charakteryzuje się stałą dysocjacji

DO dis. CH3 COOH = (CH 3 COO -) * (H +)

Dla kwasu węglowego, jako kwasu dwuzasadowego, obecność

DO dis 1. H 2 CO 3 = (HCO 3 -) * (H +)

DO dis.2st H 2 CO 3 = (CO 3 2-) * (H +)

Stała dysocjacji, jak każda stała procesu odwracalnego, jest wartością stałą dla każdego elektrolitu (zależy od natury substancji) i zależy od temperatury roztworu. Im mniejsza stała dysocjacji, tym słabszy elektrolit. (To dis. - wartość jest stała i można ją znaleźć w tabeli referencyjnej)

Tereny - Są to elektrolity, które dysocjują, tworząc kation metalu i anion wodorotlenkowy. Silne zasady dysocjują natychmiast i nieodwracalnie:

KOH K + + OH -

Słabe elektrolity dysocjują krokowa i odwracalna

Mg(OH) 2 MgOH + + OH -

MgOH + Mg 2+ + OH -

Sól- mocne elpetrolity zatem w roztworze natychmiast i całkowicie rozkładają się na kationy metali i aniony pozostałości kwasowej.

Al 2 (SO 4) 3 2Al 3+ + 3SO 4 2-

Na 3 PO 4 3Na + + PO 4 3-

Sole kwasowe dysocjują najpierw na kation metalu i anion reszty kwasowej

NaHCO 3 Na + + HCO 3 -

A potem reszta kwasowa dysocjuje jako kwas

HCO 3 - H + + CO 3 2-

Pojęcie wskaźnika wodoru (ph)

Najczęściej stosowanym rozpuszczalnikiem jest woda. Chociaż woda należy do słabych, ale elektrolitów, dysocjuje w roztworze

H 2 O \u003d H + + OH -

Jak każdy proces odwracalny, charakteryzuje się stałą dysocjacji

DO dis. = (H+) * (OH-)

Udowodniono eksperymentalnie, że z 10 000 000 cząsteczek tylko jedna rozkłada się na jony, dlatego stężenie wody przyjmuje się jako wartość stałą i otrzymujemy następujące wyrażenie

Kdis * (H 2 O) \u003d Kw \u003d (H +) * (OH -) \u003d const \u003d 10 -14 (ta wartość nazywana jest produktem jonowym wody)

Dlatego ta wartość jest stała, następnie służy do obliczania stężenia jonów H+ lub OH -

Na przykład (OH -) \u003d 10 -3 określa (H +) \u003d?

(H+)= K w= 10 -14 =10 -11

- (OH -) \u003d 10 -1 (H +) \u003d 10 -13 ph \u003d 13

- (OH-) = 10 -5 (H +) = 10 -9 ph = 9

- (OH-) = 10 -7 (H+) = 10 -7 ph = 7

- (OH -) \u003d 10 -10 (H +) \u003d 10 -4 ph \u003d 4

- (OH -) \u003d 10 -14 (H +) \u003d 10 0 \u003d 1 ph \u003d 1

Wszystkie kolejne obliczenia wykonujemy podobnie jak pierwsze. Stosowanie notacji ułamkowej dla stężeń jest niewygodne, dlatego wprowadza się pojęcie wartość PH ( jego wartości są podane w skrajnej prawej kolumnie)

(H+)= 10 -6 ph=6, (H+) = 10 -11 ph=11

ELEKTROLITY Substancje, których roztwory lub stopione przewodzą prąd.

NIEELEKTROLITY Substancje, których roztwory lub stopione substancje nie przewodzą elektryczności.

Dysocjacja- rozkład związków na jony.

Stopień dysocjacji to stosunek liczby cząsteczek zdysocjowanych na jony do całkowitej liczby cząsteczek w roztworze.

MOCNE ELEKTROLITY po rozpuszczeniu w wodzie prawie całkowicie dysocjują na jony.

Pisząc równania dysocjacji silnych elektrolitów postaw znak równości.

Silne elektrolity to:

Sole rozpuszczalne ( patrz tabela rozpuszczalności);

Wiele kwasów nieorganicznych: HNO 3, H 2 SO 4, HClO 3, HClO 4, HMnO 4, HCl, HBr, HI ( Wyglądać elektrolity mocne kwasowo w tabeli rozpuszczalności);

Zasady metali alkalicznych (LiOH, NaOH, KOH) i ziem alkalicznych (Ca (OH) 2, Sr (OH) 2, Ba (OH) 2) ( zobacz mocne zasady elektrolitowe w tabeli rozpuszczalności).

SŁABE ELEKTROLITY w roztworach wodnych tylko częściowo (odwracalnie) dysocjuje na jony.

Pisząc równania dysocjacji dla słabych elektrolitów stawia się znak odwracalności.

Słabe elektrolity to:

Prawie wszystkie kwasy organiczne i woda (H 2 O);

Niektóre kwasy nieorganiczne: H 2 S, H 3 PO 4, HClO 4, H 2 CO 3, HNO 2, H 2 SiO 3 ( Wyglądać kwasowo-słabe elektrolity w tabeli rozpuszczalności);

Nierozpuszczalne wodorotlenki metali (Mg (OH) 2, Fe (OH) 2, Zn (OH) 2) ( zobacz bazyCsłabe elektrolity w tabeli rozpuszczalności).

Na stopień dysocjacji elektrolitycznej wpływa szereg czynników:

charakter rozpuszczalnika i elektrolit: silne elektrolity to substancje o silnie polarnych wiązaniach jonowych i kowalencyjnych; dobra zdolność jonizacyjna, tj. zdolność do powodowania dysocjacji substancji, mają rozpuszczalniki o wysokiej stałej dielektrycznej, których cząsteczki są polarne (na przykład woda);

temperatura: ponieważ dysocjacja jest procesem endotermicznym, wzrost temperatury zwiększa wartość α;

stężenie: gdy roztwór jest rozcieńczany, stopień dysocjacji wzrasta, a wraz ze wzrostem stężenia maleje;

etap procesu dysocjacji: każdy kolejny etap jest mniej skuteczny niż poprzedni, około 1000–10 000 razy; np. dla kwasu fosforowego α 1 > α 2 > α 3:

H3PO4⇄Н++H2PO−4 (pierwszy stopień, α 1),

H2PO−4⇄H++HPO2−4 (drugi etap, α 2),

НPO2−4⇄Н++PO3−4 (trzeci etap, α 3).

Z tego powodu w roztworze tego kwasu stężenie jonów wodorowych jest największe, a jonów fosforanowych PO3−4 najmniejsze.

1. Rozpuszczalność i stopień dysocjacji substancji nie są ze sobą powiązane. Na przykład słabym elektrolitem jest kwas octowy, który jest wysoce (nieograniczony) rozpuszczalny w wodzie.

2. Roztwór słabego elektrolitu zawiera mniej niż inne jony, które powstają na ostatnim etapie dysocjacji elektrolitycznej

Na stopień dysocjacji elektrolitycznej ma również wpływ dodatek innych elektrolitów: np. stopień dysocjacji kwasu mrówkowego

HCOOH ⇄ HCOO − + H+

zmniejsza się po dodaniu do roztworu niewielkiej ilości mrówczanu sodu. Ta sól dysocjuje tworząc jony mrówczanowe HCOO − :

HCOONa → HCOO − + Na +

W efekcie wzrasta stężenie jonów HCOO– w roztworze, a zgodnie z zasadą Le Chateliera wzrost stężenia jonów mrówczanowych przesuwa równowagę procesu dysocjacji kwasu mrówkowego w lewo, tj. zmniejsza się stopień dysocjacji.

Prawo rozcieńczenia Ostwalda- stosunek wyrażający zależność równoważnego przewodnictwa elektrycznego rozcieńczonego roztworu binarnego słabego elektrolitu od stężenia roztworu:

Tutaj jest stała dysocjacji elektrolitu, jest stężeniem i są wartościami równoważnego przewodnictwa elektrycznego odpowiednio przy stężeniu i przy nieskończonym rozcieńczeniu. Stosunek jest konsekwencją prawa masowego działania i równości

gdzie jest stopień dysocjacji.

Prawo rozwodnienia Ostwalda zostało opracowane przez W. Ostwalda w 1888 r. i potwierdzone przez niego eksperymentalnie. Eksperymentalne ustalenie poprawności prawa rozcieńczenia Ostwalda miało ogromne znaczenie dla uzasadnienia teorii dysocjacji elektrolitycznej.

Dysocjacja elektrolityczna wody. Wskaźnik wodoru pH Woda jest słabym amfoterycznym elektrolitem: H2O H+ + OH- lub, dokładniej: 2H2O \u003d H3O + + OH- Stała dysocjacji wody w 25 ° C wynosi: można ją uznać za stałą i równą 55,55 mol / l (gęstość wody 1000 g / l, masa 1 l 1000 g, ilość substancji wodnej 1000 g: 18 g / mol \u003d 55,55 mol, C \u003d 55,55 mol: 1 l \u003d 55,55 mol/l). Następnie wartość ta jest stała w danej temperaturze (25 ° C), nazywana jest iloczynem jonowym wody KW: Dysocjacja wody jest procesem endotermicznym, a więc wraz ze wzrostem temperatury, zgodnie z zasadą Le Chateliera, dysocjacja wzrasta, produkt jonowy wzrasta i osiąga wartość 10-13 w 100°C. W czystej wodzie o temperaturze 25°C stężenia jonów wodorowych i hydroksylowych są sobie równe: = = 10-7 mol/l Roztwory, w których stężenia jonów wodorowych i hydroksylowych są sobie równe, nazywamy obojętnymi. Jeśli do czystej wody zostanie dodany kwas, stężenie jonów wodorowych wzrośnie i przekroczy 10-7 mol/l, środowisko stanie się kwaśne, natomiast stężenie jonów hydroksylowych zmieni się natychmiast tak, że produkt jonowy wody zachowa swoje wartość 10-14. To samo stanie się, gdy do czystej wody doda się alkalia. Stężenia jonów wodorowych i hydroksylowych są ze sobą powiązane poprzez produkt jonowy, dlatego znając stężenie jednego z jonów, łatwo obliczyć stężenie drugiego. Na przykład, jeśli = 10-3 mol/l, to = KW/ = 10-14/10-3 = 10-11 mol/l, lub jeśli = 10-2 mol/l, to = KW/ = 10-14 /10-2 = 10-12 mol/l. Zatem stężenie jonów wodorowych lub hydroksylowych może służyć jako ilościowa charakterystyka kwasowości lub zasadowości środowiska. W praktyce nie stosuje się stężeń jonów wodorowych lub hydroksylowych, ale wskaźniki pH wodoru lub hydroksylowego pOH. Wskaźnik wodorowy pH jest równy ujemnemu logarytmowi dziesiętnemu stężenia jonów wodorowych: pH = - lg Wskaźnik hydroksylowy pOH jest równy ujemnemu logarytmowi dziesiętnemu stężenia jonów hydroksylowych: pOH = - lg Łatwo to wykazać za pomocą wymawiając produkt jonowy wody o pH + pOH = 14 środowisko jest obojętne, jeśli mniej niż 7 - kwaśne, a im niższe pH, tym wyższe stężenie jonów wodorowych. pH większe niż 7 - środowisko alkaliczne, im wyższe pH, tym wyższe stężenie jonów hydroksylowych.

, , 21 , , ,
, 25-26 , 27-28 , , 30, , , , , , , , /2003

§ 6.3. Silne i słabe elektrolity

Materiał tej sekcji jest ci częściowo znany z wcześniej studiowanych kursów chemii szkolnej iz poprzedniej sekcji. Przyjrzyjmy się krótko, co wiesz i zapoznajmy się z nowym materiałem.

W poprzedniej części omówiliśmy zachowanie w wodnych roztworach niektórych soli i substancji organicznych, które w roztworze wodnym całkowicie rozkładają się na jony.
Istnieje szereg prostych, ale niezaprzeczalnych dowodów na to, że niektóre substancje w roztworach wodnych rozkładają się na cząstki. Tak więc wodne roztwory siarkowego H 2 SO 4 , azotowego HNO 3 , chloru HClO 4 , chlorowodorowego (chlorowodorowego) HCl, octowego CH 3 COOH i innych kwasów mają kwaśny smak. We wzorach kwasów wspólną cząstką jest atom wodoru i można przypuszczać, że (w postaci jonu) jest przyczyną tego samego smaku wszystkich tak różnych substancji.
Jony wodorowe powstające podczas dysocjacji w roztworze wodnym nadają roztworowi kwaśny smak, dlatego takie substancje nazywane są kwasami. W naturze tylko jony wodorowe mają kwaśny smak. W roztworze wodnym tworzą tzw. środowisko kwaśne (kwaśne).

Pamiętaj, kiedy mówisz „chlorowodór”, masz na myśli stan gazowy i krystaliczny tej substancji, ale w przypadku roztworu wodnego powinieneś powiedzieć „roztwór chlorowodorowy”, „kwas solny” lub użyć Nazwa zwyczajowa„kwas solny”, chociaż skład substancji w dowolnym stanie wyraża ten sam wzór – HCl.

Wodne roztwory wodorotlenków litu (LiOH), sodu (NaOH), potasu (KOH), baru (Ba (OH) 2), wapnia (Ca (OH) 2) i innych metali mają ten sam nieprzyjemny gorzkawo-mydlany smak i powodują na skórze dłoni uczucie ślizgania się. Podobno za tę właściwość odpowiadają jony wodorotlenkowe OH–, które wchodzą w skład takich związków.
Chlorowodorowy HCl, bromowodorowy HBr i jodowodorowy kwas HI reagują z cynkiem w ten sam sposób, pomimo ich odmiennego składu, ponieważ to nie kwas faktycznie reaguje z cynkiem:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2,

oraz jony wodorowe:

Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2,

i powstają gazowy wodór i jony cynku.
Mieszaniu niektórych roztworów soli, na przykład chlorku potasu KCl i azotanu sodu NaNO 3, nie towarzyszy zauważalny efekt termiczny, chociaż po odparowaniu roztworu powstaje mieszanina kryształów czterech substancji: pierwotnych - potasu chlorek i saletrę sodową – oraz nowe – saletrę potasową KNO 3 i chlorek sodu NaCl. Można założyć, że w roztworze dwie początkowe sole rozkładają się całkowicie na jony, które po odparowaniu tworzą cztery substancje krystaliczne:

Porównując tę ​​informację z przewodnością elektryczną wodnych roztworów kwasów, wodorotlenków i soli oraz z szeregiem innych postanowień, SA Arrhenius w 1887 r. wysunął hipotezę o dysocjacji elektrolitycznej, zgodnie z którą cząsteczki kwasów, wodorotlenków i soli po rozpuszczeniu w wodzie dysocjować na jony.
Badanie produktów elektrolizy pozwala przypisać dodatnie lub ujemne ładunki do jonów. Oczywiście, jeśli kwas, na przykład azotanowy HNO 3, dysocjuje, przypuśćmy, na dwa jony i podczas elektrolizy wodnego roztworu na katodzie (elektrodzie naładowanej ujemnie) uwalniany jest wodór, to wtedy występują dodatnio naładowane jony wodorowe H + w roztworze. Następnie równanie dysocjacji należy zapisać w następujący sposób:

HNO 3 \u003d H + +.

Dysocjacja elektrolityczna- całkowity lub częściowy rozkład związku, gdy jest on rozpuszczony w wodzie na jony w wyniku oddziaływania z cząsteczką wody (lub innym rozpuszczalnikiem).
elektrolity- kwasy, zasady lub sole, których roztwory wodne przewodzą prąd elektryczny w wyniku dysocjacji.
Nazywa się substancje, które nie dysocjują na jony w roztworze wodnym i których roztwory nie przewodzą prądu nieelektrolity.
Dysocjacja elektrolitów jest określana ilościowo stopień dysocjacji- stosunek liczby „cząsteczek” (jednostek wzoru) rozłożonych na jony do całkowitej liczby „cząsteczek” substancji rozpuszczonej. Stopień dysocjacji jest oznaczony grecką literą. Na przykład, jeśli na każde 100 „cząsteczek” substancji rozpuszczonej 80 rozkłada się na jony, wówczas stopień dysocjacji substancji rozpuszczonej wynosi: \u003d 80/100 \u003d 0,8 lub 80%.
Zgodnie ze zdolnością do dysocjacji (lub, jak mówią, „przez siłę”), elektrolity dzielą się na mocny, średni I słaby. W zależności od stopnia dysocjacji do silnych elektrolitów zalicza się te, których roztwory > 30%, słabe -< 3%, к средним – 3% 30%. Сила электролита – величина, зависящая от концентрации вещества, температуры, природы растворителя и др.
W przypadku roztworów wodnych, silne elektrolity(> 30%) należą do następujących grup związków.
1 . Wiele kwasów nieorganicznych, takich jak chlorowodorek HCl, azotowy HNO 3 , siarkowy H 2 SO 4 w rozcieńczonych roztworach. Najsilniejszym kwasem nieorganicznym jest nadchlorowy HClO 4.
Siła kwasów nietlenowych wzrasta w szeregu związków tego samego typu, gdy schodzi się w dół podgrupy pierwiastków kwasotwórczych:

HCl-HBr-HI.

Kwas fluorowodorowy (fluorowodorowy) HF rozpuszcza szkło, ale to wcale nie wskazuje na jego wytrzymałość. Ten kwas z kwasów beztlenowych zawierających halogeny należy do kwasów o średniej sile ze względu na wysoką energię wiązania H–F, zdolność cząsteczek HF do łączenia się (asocjacji) dzięki silnym wiązaniom wodorowym, oddziaływania jonów F z Cząsteczki HF (wiązania wodorowe) z tworzeniem jonów i innych bardziej złożonych cząstek. W rezultacie stężenie jonów wodorowych w wodnym roztworze tego kwasu jest znacznie zmniejszone, więc kwas fluorowodorowy jest uważany za średnio mocny.
Fluorowodór reaguje z dwutlenkiem krzemu, który wchodzi w skład szkła, zgodnie z równaniem:

SiO2 + 4HF \u003d SiF4 + 2H2O.

Kwasu fluorowodorowego nie wolno przechowywać w szklanych naczyniach. Wykorzystuje się do tego naczynia ołowiane, niektóre tworzywa sztuczne i szkło, których ścianki pokryte są od wewnątrz grubą warstwą parafiny. Jeśli do „wytrawienia” szkła użyje się gazowego fluorowodoru, powierzchnia szkła staje się matowa, co służy do nanoszenia na szkło napisów i różnych wzorów. „Wytrawianie” szkła wodnym roztworem kwasu fluorowodorowego powoduje korozję powierzchni szkła, która pozostaje przezroczysta. W sprzedaży jest zwykle 40% roztwór kwasu fluorowodorowego.

Siła tego samego rodzaju kwasów tlenowych zmienia się w przeciwnym kierunku, np. kwas jodowy HIO 4 jest słabszy niż kwas nadchlorowy HClO 4.
Jeśli pierwiastek tworzy kilka kwasów tlenowych, to kwas, w którym pierwiastek kwasotwórczy ma najwyższą wartościowość, ma największą siłę. Tak więc w serii kwasów HclO (podchlorawy) - HclO 2 (chlorowy) - HclO 3 (chlorowy) - HclO 4 (chlorowy) ten ostatni jest najsilniejszy.

Jedna objętość wody rozpuszcza około dwóch objętości chloru. Chlor (około połowa) wchodzi w interakcję z wodą:

Cl2 + H2O \u003d HCl + HClO.

Kwas solny jest silny, w jego wodnym roztworze praktycznie nie ma cząsteczek HCl. Prawidłowe równanie reakcji to:

Cl 2 + H 2 O \u003d H + + Cl - + HClO - 25 kJ / mol.

Powstały roztwór nazywa się wodą chlorową.
Kwas podchlorawy jest szybko działającym utleniaczem, dlatego stosuje się go do wybielania tkanin.

2 . Wodorotlenki pierwiastków głównych podgrup grup I i ​​II układ okresowy: LiOH, NaOH, KOH, Ca (OH) 2 itp. Podczas przesuwania się w dół podgrupy, wraz ze wzrostem właściwości metalicznych pierwiastka, wzrasta siła wodorotlenków. Rozpuszczalne wodorotlenki z głównej podgrupy pierwiastków grupy I są klasyfikowane jako zasady.

Zasady rozpuszczalne w wodzie to zasady. Należą do nich również wodorotlenki pierwiastków głównej podgrupy grupy II (metale ziem alkalicznych) oraz wodorotlenek amonu (wodny roztwór amoniaku). Czasami zasady to te wodorotlenki, które tworzą wysokie stężenie jonów wodorotlenowych w roztworze wodnym. W nieaktualnej literaturze można znaleźć wśród alkaliów węglany potasu K 2 CO 3 (potaż) i sodu Na 2 CO 3 (soda), wodorowęglan sodu NaHCO 3 (soda oczyszczona), boraks Na 2 B 4 O 7, wodorosiarczki sodu NaHS i potas KHS itp.

Wodorotlenek wapnia Ca (OH) 2 jako silny elektrolit dysocjuje w jednym etapie:

Ca (OH) 2 \u003d Ca 2+ + 2OH -.

3 . Prawie wszystkie sole. Sól, jeśli jest silnym elektrolitem, dysocjuje na jeden etap, np. chlorek żelaza:

FeCl 3 \u003d Fe 3+ + 3Cl -.

W przypadku roztworów wodnych, słabe elektrolity ( < 3%) относят перечисленные ниже соединения.

1 . Najważniejszym elektrolitem jest woda H 2 O.

2 . Niektóre nieorganiczne i prawie wszystkie kwasy organiczne: H 2 S (wodorosiarczek), H 2 SO 3 (siarkowy), H 2 CO 3 (węglowy), HCN (cyjanowodorowy), H 3 PO 4 (fosforowy, ortofosforowy), H 2 SiO 3 (krzem), H 3 BO 3 (borowy, ortoborowy), CH 3 COOH (octowy) itp.
Zauważ, że kwas węglowy nie występuje we wzorze H 2 CO 3. Gdy dwutlenek węgla CO 2 rozpuszcza się w wodzie, powstaje jego hydrat CO 2 H 2 O, który dla wygody obliczeń piszemy wzorem H 2 CO 3, a równanie reakcji dysocjacji wygląda tak:

Dysocjacja słabego kwasu węglowego przebiega w dwóch etapach. Powstały jon wodorowęglanowy zachowuje się również jak słaby elektrolit.
Inne kwasy wielozasadowe dysocjują w ten sam sposób: H 3 PO 4 (fosforowy), H 2 SiO 3 (krzem), H 3 BO 3 (borowy). W roztworze wodnym dysocjacja przechodzi praktycznie tylko przez pierwszy etap. Jak przeprowadzić dysocjację na ostatnim etapie?
3 . Wodorotlenki wielu pierwiastków, takich jak Al (OH) 3, Cu (OH) 2, Fe (OH) 2, Fe (OH) 3 itp.
Wszystkie te wodorotlenki dysocjują etapami w roztworze wodnym, na przykład wodorotlenek żelaza
Fe(OH)3:

W roztworze wodnym dysocjacja przebiega praktycznie tylko przez pierwszy etap. Jak przesunąć równowagę w kierunku powstawania jonów Fe 3+?
Podstawowe właściwości wodorotlenków tego samego pierwiastka wzrastają wraz ze spadkiem wartościowości pierwiastka, stąd podstawowe właściwości diwodorotlenku żelaza Fe (OH) 2 są wyraźniejsze niż triwodorotlenku Fe (OH) 3 . To stwierdzenie jest równoznaczne z faktem, że kwasowe właściwości Fe(OH) 3 są silniejsze niż Fe(OH) 2 .
4 . Wodorotlenek amonu NH4OH.
Po rozpuszczeniu gazowego amoniaku NH3 w wodzie otrzymuje się roztwór, który bardzo słabo przewodzi prąd i ma gorzkawo-mydlany smak. Medium roztworu jest zasadowe lub alkaliczne. To zachowanie amoniaku wyjaśniono w następujący sposób: Gdy amoniak rozpuszcza się w wodzie, powstaje hydrat amoniaku NH 3 H 2 O, któremu warunkowo przypisujemy wzór nieistniejącego wodorotlenku amonu NH 4 OH przy założeniu, że związek ten dysocjuje z utworzeniem jonu amonowego i wodorotlenowego OH -:

NH4OH \u003d + OH -.

5 . Niektóre sole: chlorek cynku ZnCl 2, tiocyjanian żelaza Fe (NCS) 3, cyjanek rtęci Hg (CN) 2 itd. Sole te dysocjują etapami.

W przypadku elektrolitów o średniej mocy niektóre obejmują kwas fosforowy H 3 PO 4. Rozważymy kwas fosforowy jako słaby elektrolit i wypiszemy trzy etapy jego dysocjacji. Kwas siarkowy w roztworach stężonych zachowuje się jak elektrolit o średniej mocy, aw roztworach bardzo stężonych zachowuje się jak elektrolit słaby. Będziemy dalej rozważać Kwas Siarkowy mocny elektrolit i w jednym kroku napisz równanie jego dysocjacji.