Номер 672, страница 113 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

672. От каких факторов зависит степень электролитической диссоциации электролита?

Степень электролитической диссоциации (обозначается греческой буквой $\alpha$) — это количественная мера, показывающая, какая доля молекул электролита распалась на ионы в растворе. Она определяется как отношение числа диссоциированных молекул к общему числу растворенных молекул электролита. Степень диссоциации зависит от нескольких ключевых факторов:

1. Природа электролита

Это один из важнейших факторов. В зависимости от своей химической природы электролиты делятся на сильные и слабые.

Сильные электролиты (например, HCl, H₂SO₄, NaOH, KCl) в водных растворах диссоциируют практически полностью. Их степень диссоциации близка к 1 (или 100%) и мало зависит от концентрации. Это связано с ионным или сильно полярным ковалентным характером химических связей в их молекулах.

Слабые электролиты (например, уксусная кислота CH₃COOH, сероводородная кислота H₂S, гидрат аммиака NH₃·H₂O) диссоциируют лишь частично, и их степень диссоциации всегда значительно меньше 1. Для них диссоциация — это обратимый процесс, устанавливается химическое равновесие между недиссоциированными молекулами и ионами.

2. Природа растворителя

Свойства растворителя играют существенную роль. Главной характеристикой является его полярность и диэлектрическая проницаемость. Полярные растворители, такие как вода, обладают высокой диэлектрической проницаемостью. Это означает, что они эффективно ослабляют силы электростатического притяжения между ионами в кристалле или полярной молекуле электролита, способствуя их разделению и переходу в раствор. Молекулы полярного растворителя также сольватируют (в случае воды — гидратируют) ионы, образуя вокруг них оболочки, что стабилизирует ионы в растворе и препятствует их обратному соединению (ассоциации). В неполярных растворителях (например, в бензоле) электролитическая диссоциация практически не происходит.

3. Концентрация раствора

Для слабых электролитов степень диссоциации сильно зависит от концентрации. Эта зависимость описывается законом разбавления Оствальда. Согласно этому закону, при разбавлении раствора (уменьшении концентрации) степень диссоциации слабого электролита увеличивается. Это можно объяснить принципом Ле Шателье: при добавлении растворителя концентрация всех частиц (и ионов, и молекул) уменьшается. Система стремится противодействовать этому изменению, сдвигая равновесие в сторону образования большего числа частиц, то есть в сторону диссоциации. Математически закон разбавления Оствальда выражается формулой:

$K_д = \frac{\alpha^2 \cdot C}{1 - \alpha}$

где $K_д$ — константа диссоциации (не зависит от концентрации при данной температуре), $\alpha$ — степень диссоциации, $C$ — молярная концентрация электролита. Из формулы видно, что при уменьшении $C$ для сохранения постоянства $K_д$ степень диссоциации $\alpha$ должна возрастать.

4. Температура

Процесс электролитической диссоциации для большинства веществ является эндотермическим, то есть протекает с поглощением теплоты. В соответствии с принципом Ле Шателье, повышение температуры сдвигает равновесие эндотермической реакции в сторону продуктов. Следовательно, для большинства электролитов повышение температуры приводит к увеличению степени диссоциации. Однако существуют и исключения, например, для некоторых кислот диссоциация может быть экзотермическим процессом.

5. Присутствие других электролитов (введение одноименных ионов)

Если в раствор слабого электролита добавить сильный электролит, имеющий с ним общий (одноименный) ион, то степень диссоциации слабого электролита уменьшится. Это явление называется эффектом одноименного иона. Например, рассмотрим равновесие диссоциации уксусной кислоты:

$CH_3COOH \rightleftharpoons H^+ + CH_3COO^-$

Если в этот раствор добавить ацетат натрия (CH₃COONa), сильный электролит, который диссоциирует нацело на ионы $Na^+$ и $CH_3COO^-$, то концентрация ацетат-ионов ($CH_3COO^-$) в растворе резко возрастет. Согласно принципу Ле Шателье, система будет стремиться уменьшить концентрацию этих ионов, сдвигая равновесие диссоциации уксусной кислоты влево, в сторону образования недиссоциированных молекул. В результате степень диссоциации уксусной кислоты $\alpha$ понизится.

Ответ: Степень электролитической диссоциации зависит от: 1) природы самого электролита (сильные диссоциируют почти полностью, слабые — частично); 2) природы растворителя (полярные растворители способствуют диссоциации); 3) концентрации раствора (для слабых электролитов степень диссоциации увеличивается при разбавлении); 4) температуры (обычно повышается с ростом температуры); 5) наличия в растворе других электролитов с одноименными ионами (они подавляют диссоциацию).