nekrasovI (1114433), страница 56
Текст из файла (страница 56)
В результате около обоих ионов сооерется ряд притянутых ими молекул воды (рис. Ч-!1). Но «все процессы природы двустороння; они основываются на от. ношении между, по меньшей мере, двумя действуюшими частями, на действии и противодействии» (Энгельс),— с той же силой, с какой )г. Растворы гго диполи притягиваются ионами, последние притягиваются диполями. Поэтому силы стяжения между ионами в растворе ослабевают настолько, что энергия молекулярного движения оказывается достаточной для того, чтобы отделить их друг от друга. В растворителях менее полярных, чем вода, ориентация диполей около ионов происходит значительно меньше.
Соответственно уменьшается и вызываемое ею ослабление сил стяжения между ионами, из-за чего энергия молекулярного движения в растворе может оказаться недостаточнои для отделения нх друг от друга. Поэтому распад молекулы на ионы обычно не наблюдается в таких малополярных растворителях, как эфир, бензол и т. п., и лишь сравнительно слабо происходит в растворителях промежуточной полярно,е (.+ ~ сти, например спирте. з-з Распад в водном растворе на ионы наблюдается не только для ионных молекул, но и для неко- ~ Р " " " ч " """" " "Р (~ ными. Примером может служить НС1. Предварих М) тельной стадией распада становится в подобных + случаях переход полярной структуры в ионную, происходящий под воздействием молекул воды и + схематически изображенный на рис. 'чг-!2, Притяд + — + + нувшиеся к концам растворенной полярной моле+ ч хулы (А) частицы воды обусловливают расхождение полюсов диполя (Б), которое может закончиться ), 2 с — тем, что мо еку.а приобретет ионную струк уру реходз полярной ( ).
структуры в ионную. У более сложных молекул распад на ионы идет прежде всего по ионным связям, а затем по тем из полярных, которые и он о ге ни ы (т. е. способны достаточно легко переходить в ионные). По малополярным и неполярным связям распад на ионы, как правило, не происходит.
В качестве примера рассмотрим кислый сериокислый натрий: Здесь связь )ч)а — О ионная, связь Н вЂ” О сильнополярна и ионогенна, а связи серы с кислородом малополярны. В первую очередь отшепляются ионы Иа', затем ионы Н', а по связям серы с кислородом ионы ие образуются. Дополнения 1) Прн растворении одной гремя-мачекулы вещества в !000 г рвстворнтеля получается одномоляльный раствор (4 2 доп. 8). Хзрвктерное для него поннженне температуры замерзания носит нззвзнне крноско пической константы, з повышенно температуры кнпеняя — з б у л н о с к о и н ч е с к о й конствнты соответствующего рвстворнтеля.
Этн велнчнны для отлельных растворителей очень рззлнчны, причем водя характеризуется нзнменьшнмн знзченнямн обеих констант. Например, для яее нмеем соответственно 1,84 н 0,53 град, з для. бензолз — 4,9 н 2,62 град. Чем больше знзченне рзссмвтрнвземых констзнт, тем точнее прн прочих резных условиях могут быть определены молекулярные веса растворенных веществ.
2) Отношение получземой нз опыте величины свойства раствора к рзссчнтзнной по растворенному числу молекул нногдв обознзчзют буквой 1. Лля прнведенного в основном тексте примера )чзС! имеем 1 = 3,36/1,86 1,80. Определения числовых знз- 17! Э Б. Элекгролитнческая диссоциация 480.!О Ю 48" !О " 103 10-! ° эрг е ° д 80 (0,98 ° 1О + 1,8! ° 10 ) Полученное значение энергии взаимодействия является максимальным, так как оно отвечает непосредственному контакту иегндратированных ионов (что для раствора следует считать предельным случаем). Средняя энергия теплового движения частиц равна з)зйт, где Т вЂ” абголютиая температура н й — постоянная величина (1.38 ° 1Осм зрг!град), Принимая температуру речной +20 'С, получаем: Е = 1,БОИ 1,38 ° 10 " 293 8,1 1О " эрг. Сопоставление этого значеикя с найденным выше показывает, что оба онн являются величинами о д.
ного и того же порядка. Иначе говоря, энергия теплового движения достаточна длч того. чтобы обусловить распад на ионы растворенной в воде соли. 6) Для возможности нонизации п о л я р н ы х связей растворенного вещества основное значение имеет обычно не общая полярность растворителя (характеризуемая днэтектрнческой проиицаемостью), а наличие в его молекуле атома, способного достаточно активно взанмолействовать с однкм нз атомов даиаой полярной связи (чаше всего — с атомом водорода). Так. перекись водорода является хорошим ноинзнруюшии растворителем для солей, ио сравнительно слабо ионнзнрует кислоты, а хлорнстый водород гораздо сильнее ионизировак в спирте (е ч 24), чем в синильной кислоте (е !1О). Примеры эти наглядно показывают, какое огромное значение для ноинзацни могут иметь индивидуальные особенностя обоих компонентов раствора.
Е 9 5. Электролитнческая диссоциация. Вещества, проводящие в водном растворе электрический ток, — соли, основания и кислоты — носят общее название э л е к т р о л и т о в, не проводящие электрический ток — н е э л е к т р о л и т о в. В связи с этим гипотеза ионизация после ее экспериментального подтверждения получила название теории электролитическог) дибеоцаации.
Характер ионов, образующихся при диссоциации разных электролитов, естественно, должен быть различным, В молекулах солей диссоциация всегда приводит к образованию катионов металла и аиионов кислотного остатка. Поэтому соли могут быть определены как соединения, дающие в водном растворе ионы металла и кислотногоо остатка. Примеры: КХОз = К'+ ХОз МВС)з Мд" + 2СГ ХазВОг 2Ха'+ $0, МяЭО, Мц" + ВО", ченнй й исходя нз различных свойств одного н того же раствора, приводят обычно к хорошо согласующимся результатам.
3) Так как кристаллы большикства солей образованы ионамн, процесс растворения этих кристаллов может быть связав с первоначальным переходом и растяор не молекул, как таковых, а отдельных катионов н аннонов (но обязательно в эквивалентных соотношениях). Частнчкое образование молекул является в этом случае вторичным процессом, протекающим уже в растворе. Конечные, соответствующие равновесному состоянию результаты остаются, очевидно. такими же, как н прн изложенном в основном тексте более общем подходе к рассмотрению ноиизацин в растворах.
4) Ослабление сил стяжения между ионами зависит от диэлектрической проннцае. мости (е) растворителя ($2 доп. 12), так как последняя входит в полное выражение огноаиого закона электростатикн: 1 е, ° ет/е ° дз, Для воды прн обычных условиях а —. 80, поэтому в водном растворе силы стяжения между ионами в 80 раз меньше, чем я кристалле (где для окружающего чвстнцм пространства е 1). Значения а для спирта, эфира и бензола равны соответствекно 24, 4 н 2 8) Пользуясь основным законом электростатнки (ср.
Н1 4 7 доп. 1). можно произвести ориентировочный подсчет энергии взаимодействия двух ионов в водном растворе. Например, для ионов )Ча' и С1, радиусы которых равкы соответственно 0,98 А и 1,8! А, имеем 172 У. РаС7ЕОРЫ В молекулах оснований из двух связей кислорода — с металлом и водородом — значительно легче ионизируется первая.
Поэтому при диссоциации образуются катионы металла (которые могут быть различными) и общие для всех оснований анионы гидроксила (ОН'). Таким образом, основания можно определить как с о е д и н е н и я, д а ющие в водном растворе ионы гидр оксила. Примерй ЫаОН = Ма'+ ОН' Ва(ОН)х = Ва" + 20Н' Число способных к ионизация гидроксильных групп определяет к и ел от ность основания (11 $ 5). Наконец, диссоциация кислот идет с образованием катионов водорода и анионов кислотного остатка.
Остатки эти могут быть различными, общим же для всех кислот признаком является образование в водном растворе ионов водорода. Следовательно, кислотами называются соединения, дающие в водном растворе ионы вод о р о д а. Примеры: НХОз = Н'+ 1(О; Н2504 = 2Н'+ 50~ Число способных к ионизации атомов водорода определяет о с н о вн о с т ь кислоты. ь-х Как уже отмечалось (ф 4), характер электролитической днссоциации той или иной молекулы в значительной степени предопределяется полярностями ее валентных связей. Но полярность связи между какими-нибудь элементами не является неизменным их свойством, а более или менее сильно зависит также от других элементов, соединенных с каждым из данных. Например, полярность связи водорода с кислородом в соединениях типа )хОН существенно зависит от химической природы атома нли радикала К.
Если последний характеризуется сильно выраженными металлическими свойствами, связь между ним и кислородом резко полярна (до перехода в ионный тип), тогда как связь Π— Н в этом случае малополярна. Наоборот, если атом или радикал й обладает резко выраженными металлоидными свойствами, связь между ним и кислородом малополярна, а связь Π— Н становится резко выраженной полярной. Грубо говоря, характер каждой из обеих связей определяется относительной легкостью оттягивания кислородом электронов от й и от Н.
Из изложенного следует, что диссоциация соединений типа КОН может происходить по двум направлениям: 1 11 К(0 ', -Н Преобладание того или иного из них зависит от относительной легкости ионизацин по связям й — О и Π— Н. Например, й)а значительно металличнее водорода, и поэтому диссоциация ХаОН практически происходит только по типу основания (1). Наоборот, в азотной кислоте (НОНОх) радикал МОз значительно металлоиднее водорода и диссоциация ее практически идет только по кислотному типу (П). Что же получится в том случае, когда Й по химическому характеру не очень отличается от водорода? Очевидно, что при этом полярности обеих связей будут близки друг к дрчгу.
Здесь, следовательно, придется считаться с возможностью диссоциации по обоим направлениям. Подобные соединения, молекулы которых способны при одних и тех же условиях отщепл ать н ноны водо- Э д Эяектролитическая диссоциация 173 р о д а и и о н ы гидр о к с и л а, называются амфотерны ми, Преобладание того или иного характера диссоциации амфотерных соединений будет зависеть от относительной ионогенности обеих рассматриваемых связей.а т Исходя нз упрощенных представлений об образовании во всех случаях ионных связей (111 $ 5), можно наглядно проследить зависимость характера диссоциации соединений типа КОН от заряда и радиуса К.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
