Процесс распада соединения на положительно и отрицательно заряженные ионы при растворении называется электролитической диссоциацией. По степени диссоциации электролиты делят на сильные и слабые. Степень диссоциации a электролита выражается отношением числа молекул, распавшихся на ионы, к общему числу молекул, введенных в раствор.
Сильные электролиты полностью распадаются на ионы при растворении в воде (a = 1). К сильным электролитам относятся:
1) соли: NaCl, КCl, CaCl2, MgCl2, CaSO4 и др.
2) основания щелочных и щелочноземельных металлов, например NaOH, КОН, Ca(OH)2.
3) многие неорганические кислоты, например серная H2SO4, азотная HNO3, соляная HCl.
Соли и основания щелочных и щелочноземельных металлов в кристаллическом виде имеют ионную кристаллическую решетку. Жидкие вещества, например серная кислота, практически на 100% состоит из молекулы H2SO4.
В воде сильные электролиты диссоциирует на ионы, например:
NaCl (кр.) ® Na+(р-р) + Cl-(р-р)
NaOH (кр.) ® Na+(р-р) + OH-(р-р)
H2SO4 (ж) ® Н+(р-р) + НSO4-(р-р)
К слабым электролитам (a<<1) относятся:
1) вода Н2О;
2) некоторые неорганические кислоты, например, синильная кислота HCN, сероводородная H2S, угольная кислота Н2СО3;
3) многие основания металлов, кроме щелочных и щелочноземельных, например Al(OH)3;
4) аммиачная вода, NH3(р-р) или NH4OH;
5) некоторые органические кислоты, например бензойная С6Н5СООН, уксусная СН3СООН.
Слабые электролиты частично диссоциируют на ионы при растворении в воде.
Н2СО3 (р-р) ⇄ Н+(р-р) + НСО3-(р-р).
Особое место среди слабых электролитов занимает вода. Электролитическая диссоциация воды описывается уравнениями:
Н2О + Н2О ⇄ Н3О+ + ОН- или Н2О(ж) ⇄ Н+(р-р) + ОН-(р-р).
СН+×= СОН- = 10-7 моль/л Концентрацию ионов водорода принято выражать водородным показателем рН, который вычисляется по уравнению: pН = -lg CH+ В чистой воде концентрация ионов водорода равна СН+×=10-7 моль/л и рН нейтральной среды равна
pН = -lg CH+ = -lg 10-7 = -(-7) = 7
В кислой среде величина рН меньше 7, а в щелочной больше 7. В шкале рН удобно выражать кислотность или щелочность среды.
Сильные электролиты полностью диссоциируют на ионы в воде. Слабые электролиты лишь частично распадаются на ионы, и мерой этого свойства являются два параметра: степень диссоциации a и константа диссоциации слабого электролита Кс. Последний параметр используется для оценки способности слабых электролитов диссоциировать.
Константа диссоциации Кс определяется отношением произведения равновесных концентраций катионов и анионов к равновесной концентрации недиссоциированных молекул слабого электролита:
Для слабых кислот степень диссоциации существенно меньше единицы. При a << 1 величина (1-a) @ 1, и выражение константы диссоциации слабой кислоты имеет следующий вид:
Кс = a2 с0. Константа диссоциации зависит только от температуры. Отметим важное свойство слабых электролитов: чем больше начальная концентрация электролита с0, тем меньше степень его диссоциации, что следует из нижеприведенного соотношения: или a = (Кд/С0)1/2.