Dysocjacja soli, kwasów i zasad. Teoria i praktyczne zastosowanie

Dla chemii fizycznej i biochemii, częstoproces, w którym cząstki materii - cząsteczki, jony (dodatnio naładowane cząstki, zwane kationami i ujemnie naładowane cząstki, które nazywane są anionami), rodniki rozpadają się na prostsze cząstki. Proces ten nazywa się dysocjacją, która w tłumaczeniu z łaciny "dysocjacja" oznacza "separację". Charakteryzuje się on takim wskaźnikiem, jak "stopień dysocjacji", pokazującym stosunek liczby zdysocjowanych cząstek do całkowitej liczby cząstek przed rozpadem, to znaczy frakcji cząstek, które uległy rozpadowi. Proces rozkładu cząstek może przebiegać w wyniku pewnych oddziaływań na substancję, a natura tych czynników decyduje o rodzaju dysocjacji. Wyróżnia dysocjację termiczną, fotodysocjację, dysocjację pod wpływem promieniowania jonizującego, dysocjację elektrolityczną. Dysocjacja jest przeciwieństwem asocjacji i rekombinacji. Proces ten często mylony jest z jonizacją.

Dysocjacja elektrolityczna jestrodzaj dysocjacji, zachodzi pod wpływem polarnych cząsteczek rozpuszczalnika i ma charakter chemiczny. Substancje, które mogą dysocjować na jony i przewodzą prąd elektryczny w rozpuszczalniku, zwane są elektrolitami (kwasami, solami, zasadami). Substancje, które nie ulegają dysocjacji na jony po rozpuszczeniu (alkohole, etery, węglowodany itp.) Nie są elektrolitami. Najważniejszym rozpuszczalnikiem elektrolitów jest woda. Sama woda charakteryzuje się słabym elektrolitem. Rozpuszczalniki polarne (na przykład etanol, amoniak i kwas octowy) są również zdolne do rozpuszczania elektrolitów. Dysocjacja kwasów, zasad, a także dysocjacja soli występują w roztworach wodnych. Sole są klasą związków chemicznych, których cząsteczki składają się z dodatnio naładowanych cząstek (kationów metali) i ujemnie naładowanych cząstek (aniony reszt kwasowych). Kwaśne sole, w przeciwieństwie do konwencjonalnych soli, składają się z dwóch rodzajów kationów (metalu i wodoru) i anionu kwaśnej pozostałości. Po rozpuszczeniu w wodzie cząsteczki soli rozkładają się na jony. Sól można przywrócić przez odparowanie wody.

Istnieją silne i słabe elektrolity. W klasycznej teorii procesu dysocjacji elektrolitycznej uznanych uważane odwracalny, ale stwierdzenie to odnosi się tylko do słabych elektrolitów w rozcieńczonych roztworach. Elektrolityczne dysocjację kwasów, zasad, soli, jest procesem nieodwracalnym, jako sól (praktycznie wszystkie z wyjątkiem niektórych złożonych), kwasy i zasady (te utworzone z metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych) są silnymi elektrolity i cząsteczki w słabym roztworze całkowicie (100 %) dysocjują na jony. Silne elektrolitów: NaCl (chlorek sodu), HNO3 (kwas azotowy) HClO3 (kwas chlorowy), CaCl2 (chlorek wapnia), NaOH (wodorotlenek sodu). Słabe elektrolitów: NH4OH (wodorotlenek amonu), H2CO3 (kwas karboksylowy) CH3COOH (kwas octowy), a większość z organicznych kwasów i zasad. Że po rozpuszczeniu w wodzie można oddzielić części (zazwyczaj wartość ta mieści się w zakresie od 1 do 10%).

Dlatego prawdą jest, że w rozwiązaniuSilne elektrolity zawierają tylko jony, aw roztworze słabych elektrolitów przeważają nieuszkodzone molekuły materii. Dysocjacja soli prowadzi do tego, że roztwór zawiera tylko jony metalu i reszty kwasowej (na przykład kation sodowy Na + i anion chloru Cl-) i nie ma nierozwiązanej cząsteczki (NaCl). Dysocjacja kwaśnych soli prowadzi do utworzenia w roztworze kationu metalu, kationu wodoru i anionu pozostałości kwasowej. Na przykład sól sodowa NaHCO3 (wodorowęglan sodu) dysocjuje na kation sodowy (Na +), kation wodorowy (H-) i anion kwaśnej reszty kwasu węglowego (CO3-).

Jeśli roztwór elektrolitu (stopu) zostanie umieszczony(naczynie z katodą i anodą), a następnie po przyłożeniu napięcia rozpocznie się skierowany ruch naładowanych cząstek do elektrod o przeciwnym ładunku: dodatnie kationy do ujemnie naładowanej katody i ujemne aniony do dodatnio naładowanej anody. Ta właściwość elektrolitów, w szczególności dysocjacja soli, jest szeroko stosowana w inżynierii. Metodą elektrolizy jest przemysłowa produkcja aluminium, miedzi (poprzez rafinację elektrolityczną). Elektroliza umożliwia uzyskanie najczystszych substancji, tego stopnia czystości nie można osiągnąć innymi metodami (rektyfikacja, krystalizacja i inne). Za pomocą elektrolizy metale wyekstrahowane z rud są oczyszczane, ponieważ tylko kation metalu osadza się na katodzie, a zanieczyszczenia pozostają w roztworze lub topią się. Takie zjawisko jak dysocjacja soli leży u podstaw wytwarzania czystego wodoru i czystego chloru. W wodzie chlorek sodu rozkłada się na jony: kation sodu i anion chloru. Na anodzie uwalniany jest najczystszy chlor, wodór będzie produktem ubocznym na katodzie, a inny ważny produkt uboczny, wodorotlenek sodu, utworzy się w roztworze.