Сущность процесса электролитической диссоциации. Диссоциация кислот щелочей и солей. Реакции ионного обмена

Введение

В науке есть такие моменты, когда обобщение накопленных экспериментальных результатов дает толчок к созданию теории , позволяющей не только детально объяснить их, но дать предпосылки к дальнейшему развитию науки.
В химии среди подобных теорий есть теория электролитической диссоциации. Предпосылкой создания теории электролитической диссоциации были работы по электролизу М.Фарадея. Именно результаты этих работ и подтолкнули С Аррениуса к идеи о распаде электролитов на ионы, что и есть причиной проведения растворов электролитов электрический ток.
С другой стороны, сформулированная С. Аррениусом теория электролитической диссоциация позволила объяснить общие свойства таких классов неорганических свойств как кислоты, основания, соли.
Следовательно, теория электролитической диссоциации сыграла очень важную роль в становление химии. Создателем теории электролитической диссоциации считается С. Аррениус, но в ее дальнейшем развитии приняли участия и такие великие русские химики как Д.И. Менделеев, И. А. Каблуков. Данная работа посвящена следующим вопросам:
рассмотрение основных положений теории электролитической диссоциации;
ознакомление с основными понятиями и закономерностями этой теории;
анализу основных типов электролитов;
направление прохождения реакций обмена в растворах электролитов

1. Теория электролитической диссоциации в свете строения веществ

Рассмотрим основные положения теории электролитической диссоциации с позиции строения веществ.
1. Электролиты при растворении в воде распадаются (диссоциируют) на ионы – положительные и отрицательные.
В этом положение есть несколько новых понятий.
Так, понятие электролитов впервые ввел М. Фарадей в первой половине XIX века. Согласно его определению: электролитами называют вещества, водные растворы или расплавы которых проводят электрический ток.
Понятие : ионы – это атомы или группы атомов, несущие электрический заряд . Положительно заряженные ионы называют катионами, отрицательно заряженные ионы - анионами
2 Диссоциация электролитов происходит под действием полярных молекул растворителя;
В качестве наиболее употребляемого растворителя выступает вода.
Необходимо вспомнить, что собой представляет молекула воды. В молекуле воды Н2О реализуется ковалентная полярная связь, в результате чего молекула воды представляет собой диполь, поскольку на атомах водорода локализованы положительные заряды, а на атоме кислорода – отрицательный. На рис 1. схематически представлен диполь молекулы воды

Рис1. Дипольная структура молекулы воды
Теперь рассмотрим на атомарном уровне, что происходит, например, с кристаллом поваренной соли при растворении его в воду. Поваренная соль или хлорид натрия – вещество с ионной кристаллической решеткой, в узлах которой расположены катионы натрия и анионы хлора. Они удерживаются друг около друга благодаря силам электростатического притяжения.
При попадании в воду кристаллы поваренной соли претерпевают следующие изменения:
молекулы воды окружают кристаллы поваренной соли,
к катионам натрия молекулы воды притягиваются своими отрицательно заряженными концами,
а к анионам хлора молекулы воды притягиваются своими положительно заряженными концами

.
эта стадия называется ассоциация.
2. Следующая стадия заключается в следующем:
в результате электростатического взаимодействия молекулы  воды как бы "растаскивают" молекулу электролита;
связь между ионами в кристалле ослабевает и разрывается;
происходит непосредственно диссоциация (распад) молекул.
3. Третья стадия заключается в следующем:
диполи воды полностью окружают образовавшиеся при распаде ионы, катионы и анионы,
образуется  гидратная оболочка ионов;
гидратированные ионы переходят в раствор. 
Схематически сказанное представлено на рис.2




Рис 2 Процесс электролитической диссоциации хлорида натрия
Ионы в водном растворе окруженные молекулами воды,  и называются гидратированными .
В неводных растворах  в качестве диполей может выступать не вода, а другой полярный растворитель, например, этанол. В таком случае ионы окружены молекулами растворителя (образуют сольватную оболочку) и называются сольватированными.
Таким образом, объединяя эти два положения теории электролитической диссоциации можно сформулировать определение электролитической диссоциации
Электролитическая диссоциация – это процесс распада вещества на ионы при растворении в воде или расплавлении.
3 Электролитическая диссоциация обратимый процесс он состоит из двух одновременно протекающих обратных процессов:
из диссоциации (распад молекул на ионы)
ассоциации (процесс образования молекул из ионов).
Поэтому в уравнении электролитической диссоциации всегда ставят знак ↔ .  4.Под действием электрического тока ионы приобретают направленное движение: положительно заряженные частицы движутся к катоду, отрицательно заряженные – к аноду. Поэтому положительно заряженные частицы называются катионами, а отрицательно заряженные – анионами.
5. Направленное движение происходит в результате притяжения их противоположно заряженными электродами (катод заряжен отрицательно, а анод – заряжен положительно
На основании сказанного можно записать в общем виде процесс электролитической диссоциации электролита, состоящего из катиона К+ и аниона А-
К А↔К+ + А-



2.Основные типы электролитов по характеру образующихся ионов

Основываясь на теории электролитической диссоциации можно дать определения важнейшим классам неорганических соединений
Кислоты электролиты.
Так процесс электролитической диссоциации неорганических кислот можно записать следующим образом:
HCl ↔ H+ + Cl–
HNO3 ↔ H+ +NO−
Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато