ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина І. ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

Розділ 5. РОЗЧИНИ.ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНОЇ ДИСОЦІАЦІЇ

§ 5.8. Дисоціація кислот, основ і солей у водних розчинах

За допомогою теорії електролітичної дисоціації дають означення й описують властивості кислот, основ і солей.

Кислотами називаються електроліти, під час дисоціації яких як катіони утворюються тільки катіони гідрогену.

Наприклад:

НСl ⇆ Н⁺ + СlO^- ;

СН₃СООН ⇆ Н⁺ + СН₃СОО^-.

Основність кислоти визначається числом катіонів гідрогену, які утворюються під час дисоціації. Так, НСl, HNO₃ — одноосновні кислоти — утворюється один катіон гідрогену; H₂S, Н₂СО₃, H₂SO₄ — двохосновні, а Н₃РО₄, H₃AsO₄ — трьохосновні, оскільки утворюються відповідно два і три катіони гідрогену. З чотирьох атомів гідрогену, які містяться в молекулі ацетатної кислоти СН₃СООН, тільки один, що входить до складу карбоксильної групи —СООН, здатний відщеплюватися у вигляді катіона Н⁺ : ацетатна кислота — одноосновна.

Дво- та багатоосновні кислоти дисоціюють ступінчасто (поступово). Наприклад:

Н₃РО₄ ⇆Н⁺ + Н₂РО₄^- (перший ступінь);

Н₂РО₄ ^- ⇆ Н⁺ + НРО₄^2- (другий ступінь);

НРО₄^{2 -} Н⁺ + РО₄^3- (третій ступінь).

Дисоціація багатоосновної кислоти відбувається головним чином за першим ступенем, меншою мірою — за другим і лише незначною мірою — за третім. Тому у водному розчині, наприклад, ортофосфатної кислоти поряд з молекулами Н₃РO₄ є іони (у кількостях, що послідовно зменшуються) Н₂РО₄^- , НРO₄^2- і РО₄^3-.

Основами називаються електроліти, під час дисоціації яких як аніони утворюються тільки гідроксид-іони.

Наприклад:

КОН ⇆ К⁺ + ОН^-; NH₄OH ⇆ NH₄⁺ + ОН^-

Розчинні у Воді основи називаються лугами. їх небагато. Це основи лужних і лужноземельних металів: LiOH, NaOH, КОН, RbOH, CsOH, FrOH, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂, Ra(OH)₂, а також NH₄OH. Більшість основ у воді розчиняються мало.

Кислотність основи визначається числом її гідроксильних груп (гідроксигруп). Наприклад, NH₄OH — однокислотна основа, Са(OН)₂ — двокислотна, Fe(OH)₃ — трикислотна тощо. Дво- і багатокислотні основи дисоціюють ступінчасто:

Са(ОН)₂ ⇆ Са(ОН)⁺ + ОН^- (перший ступінь);

Са(ОН)⁺ ⇆ Са²⁺ + ОН^- (другий ступінь).

Однак є електроліти, які під час дисоціації одночасно утворюють катіони гідрогену і гідроксид-іони. Ці електроліти називаються амфотерними, або амфолітами. До них належать вода, гідроксиди цинку, алюмінію, хрому і ряд інших речовин. Вода, наприклад, дисоціює на іони Н⁺ і ОН^- (у незначних кількостях):

H₂O ⇆ Н⁺ + ОН^-.

Отже, в неї однаковою мірою виражено і кислотні властивості, зумовлені наявністю катіонів гідрогену Н⁺ , і лужні властивості, зумовлені наявністю іонів ОН^-.

Дисоціацію амфотерного гідроксиду цинку Zn(OH)₂ можна виразити рівнянням

2OН^- + Zn²⁺ + 2Н₂O ⇆ Zn(OH)₂ + 2Н₂О ⇆ [Zn(OH₄)]^2- + 2Н⁺.

Солями називаються електроліти, під час дисоціації яких утворюються катіони металів (а також катіон амонію МН₄⁺) і аніони кислотних залишків.

Наприклад:

(NH₄)₂ S)₄ 2NH₄⁺ + SO₄^2- ; Na₃P)₄ ⇆ 3Na⁺ + PO₄^3-

Так дисоціюють середні солі. Кислі ж і основні солі дисоціюють ступінчасто. У кислих солей спочатку відщеплюються іони металів, а потім — катіони гідрогену. Наприклад:

KHSO₄⇆ К⁺ + HSO₄^-

і далі

HSO₄^- ⇆ Н⁺ + SO₄^2-.

В основних солей спочатку відщеплюються кислотні залишки, а потім — гідроксид-іони. Наприклад:

Мg(ОН)Сl ⇆ Мg(ОН)⁺ + Сl^-

і далі

Мg(ОН)⁺ ⇆ Мg²⁺ + ОН^-.