Персональный сайт учителя химии Кардаевой Татьяны Александровны
ХИМИЯ – это область чудес, в ней скрыто счастье человечества,
величайшие завоевания разума будут сделаны
именно в этой области.(М. ГОРЬКИЙ)
Электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация веществ в водных растворах
Данный урок посвящен изучению темы «Электролитическая диссоциация». В процессе изучения этой темы Вы поймете суть некоторых удивительных фактов: почему растворы кислот, солей и щелочей проводят электрический ток; почему температура кипения раствора электролита выше по сравнению с раствором неэлектролита.
I. Понятие электролитическая диссоциация
Посмотрите учебный фильм: “Теория электроитической диссоциации”
Сванте Аррениус
В 1887 году шведский физико - химик Сванте Аррениус, исследуя электропроводность водных растворов, высказал предположение, что в таких растворах вещества распадаются на заряженные частицы – ионы, которые могут передвигаться к электродам – отрицательно заряженному катоду и положительно заряженному аноду.
Это и есть причина электрического тока в растворах. Данный процесс получил название электролитической диссоциации (дословный перевод – расщепление, разложение под действием электричества). Такое название также предполагает, что диссоциация происходит под действием электрического тока. Дальнейшие исследования показали, что это не так: ионы являются толькопереносчиками зарядов в растворе и существуют в нем независимо от того, проходит черезраствор ток или нет. При активном участии Сванте Аррениуса была сформулирована теория электролитической диссоциации, которою часто называют в честь этого ученого. Основная идея данной теории заключается в том, что электролиты под действием растворителя самопроизвольно распадаются на ионы. И именно эти ионы являются носителями заряда и отвечают за электропроводность раствора.
Электрический ток - это направленное движение свободных заряженных частиц. Вы уже знаете, что растворы и расплавы солей и щелочей электропроводны, так как состоят не из нейтральных молекул, а из заряженных частиц – ионов. При расплавлении или растворении ионы становятся свободными переносчиками электрического заряда.
Процесс распада вещества на свободные ионы при его растворении или расплавлении называют электролитической диссоциацией.
Рис. 1. Схема распада на ионы хлорида натрия
Пронаблюдайте за следующим экспериментом: “Изучение электрической проводимости веществ”
II. Сущность процесса электролитической диссоциации. Теория ЭД
Для объяснения особенностей водных растворов электролитов шведским ученым С. Аррениусом в 1887 г. была предложена теория электролитической диссоциации. В дальнейшем она была развита многими учеными на основе учения о строении атомов и химической связи.
Современные положения теории электролитической диссоциации
1. Электролиты при растворении в воде или расплавлении распадаются (диссоциируют) на ионы – положительно (катионы) и отрицательно (анионы) заряженные частицы.
Ионы находятся в более устойчивых электронных состояниях, чем атомы. Они могут состоять из одного атома - это простые ионы (Na+, Mg2+, Аl3+ и т.д.) или из нескольких атомов - это сложные ионы (NО3-, SO2-4, РОЗ-4 и т.д.).
2. В растворах и расплавах электролиты проводят электрический ток.
Под действием электрического тока ионы приобретают направленное движение: положительно заряженные ионы движутся к катоду, отрицательно заряженные - к аноду. Поэтому первые называются катионами, вторые - анионами. Направленное движение ионов происходит в результате притяжения их противоположно заряженными электродами.
Испытание веществ на электропроводность
|
ВЕЩЕСТВА |
|
|
ЭЛЕКТРОЛИТЫ |
НЕЭЛЕКТРОЛИТЫ |
|
Электролиты – это вещества, водные растворы или расплавы которых проводят электрический ток |
Неэлектролиты – это вещества, водные растворы или расплавы которых не проводят электрический ток |
|
Вещества с ионной химической связью или ковалентной сильнополярной химической связью – кислоты, соли, основания |
Вещества с ковалентной неполярной химической связью или ковалентной слабополярной химической связью |
|
В растворах и расплавах образуются ионы |
В растворах и расплавах не образуются ионы |
Тепловые эффекты пи растворении веществ в воде
3. Диссоциация - обратимый процесс: параллельно с распадом молекул на ионы (диссоциация) протекает процесс соединения ионов (ассоциация).
Поэтому в уравнениях электролитической диссоциации вместо знака равенства ставят знак обратимости. Например, уравнение диссоциации молекулы электролита КA на катион К+ и анион А- в общем виде записывается так: КА ↔ K+ + A-
Интерактивное объяснение материала по теме
III. Процесс растворения электролитов в воде
В целом молекула воды не заряжена. Но внутри молекулы Н2О атомы водорода и кислорода располагаются так, что положительные и отрицательные заряды находятся в противоположных концах молекулы (рис. 1). Поэтому молекула воды представляет собой диполь.
Рис. 1. Молекула воды полярна и представляет собой диполь
Растворение в воде веществ с ионной химической связью
(на примере хлорида натрия – поваренной соли)
Механизм электролитической диссоциации NaCl при растворении поваренной соли в воде (рис. 2) состоит в последовательном отщеплении ионов натрия и хлора полярными молекулами воды. Вслед за переходом ионов Na+ и Сl– из кристалла в раствор происходит образование гидратов этих ионов.
Рис. 2. Механизм растворения хлорида натрия в воде:
а – ориентация молекул воды на поверхности кристалла NaCl и отрыв иона Na+; б – гидратация (окружение молекулами воды) ионов Na+ и Сl–
Растворение в воде веществ с ковалентной сильнополярной химической связью
(на примере соляной кислоты)
При растворении в воде соляной кислоты (в молекулах HCl cвязь между атомами ковалентная сильнополярная) происходит изменение характера химической связи. Под влиянием полярных молекул воды ковалентная полярная связь превращается в ионную. Образовавшиеся ионы остаются связанными с молекулами воды – гидратированными. Если растворитель неводный, то ионы называют сольватированными (рис.3).
Рис. 3. Диссоциация молекул HCl на ионы в водном растворе
Основные положения:
Электролитическая диссоциация – это процесс распада электролита на ионы при растворении его в воде или расплавлении.
Электролиты – это вещества, которые при растворении в воде или в расплавленном состоянии распадаются на ионы.
Ионы – это атомы или группы атомов, обладающие положительным (катионы) или отрицательным (анионы) зарядом.
Ионы отличаются от атомов как по строению, так и по свойствам
Пример 1. Сравним свойства молекулярного водорода (состоит из двух нейтральных атомов водорода) со свойствами иона.
|
Атом водорода |
Ион водорода |
|
+1Н0 1s1 |
+1Н+ 1s0 |
Посмотрите опыт: “Отличие ионов водорода от молекул водорода”
Пример 2. Сравним свойства атомарного и молекулярного хлора со свойствами иона.
|
Атом хлора |
Ион хлора |
|
+17Cl0 1s22s22p63s23p5 |
+17Cl- 1s22s22p63s23p6 |
|
Атомы хлора имеют незавершённый внешний уровень, поэтому они химически очень активны, принимают электроны и восстанавливаются. Именно поэтому газообразный хлор ядовит, при вдыхании его наступает отравление организма. |
Ионы хлора имеют завершённый внешний уровень, поэтому они химически неактивны, находятся в устойчивом электронном состоянии. Ионы хлора входят в состав поваренной соли, употребление в пищу которой не вызывает отравления организма. |
Запомните!
1. Ионы отличаются от атомов и молекул по строению и свойствам;
2. Общий и характерный признак ионов – наличие электрических зарядов;
3. Растворы и расплавы электролитов проводят электрический ток из-за наличия в них ионов.
IV. Тренажеры
Тренажёр:"Определение электрической проводимости растворов веществ"
Тренажёр:"Электролиты и неэлектролиты"
ЦОРы
Учебный фильм: “Теория электроитической диссоциации”
Видео-эксперимент: “Изучение электрической проводимости веществ”
Видео:“Электропроводность расплавов”
Видео:“Испытание веществ на электропроводность”
Памятка (электролиты и неэлектролиты)
Анимация: “Тепловые эффекты пи растворении веществ в воде”