Номер A, страница 16 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

A

1. Дайте определение катионам и анионам.

2. Чем отличаются научные представления Аррениуса от современного взгляда на процесс электролитической диссоциации?

1. Дайте определение катионам и анионам.

Катионы — это положительно заряженные ионы. Они образуются, когда атом или группа атомов теряют один или несколько электронов. В электрическом поле катионы движутся к отрицательно заряженному электроду — катоду (отсюда и название). Примерами катионов являются ион натрия $Na^{+}$, ион кальция $Ca^{2+}$, ион аммония $NH_{4}^{+}$.

Анионы — это отрицательно заряженные ионы. Они образуются, когда атом или группа атомов присоединяют один или несколько электронов. В электрическом поле анионы движутся к положительно заряженному электроду — аноду. Примерами анионов являются хлорид-ион $Cl^{-}$, сульфат-ион $SO_{4}^{2-}$, нитрат-ион $NO_{3}^{-}$.

Ответ: Катионы — это положительно заряженные ионы, образующиеся при потере электронов атомом или группой атомов. Анионы — это отрицательно заряженные ионы, образующиеся при присоединении электронов атомом или группой атомов.

2. Чем отличаются научные представления Аррениуса от современного взгляда на процесс электролитической диссоциации?

Научные представления Сванте Аррениуса, заложившие основу теории электролитической диссоциации, были революционными для своего времени, но современный взгляд на этот процесс значительно их уточнил и дополнил. Основные отличия заключаются в следующем:

Роль растворителя. Согласно теории Аррениуса, вода (или другой растворитель) является лишь инертной средой, в которой молекулы электролита самопроизвольно распадаются на ионы. Современная теория отводит растворителю активную роль. Молекулы полярных растворителей (например, воды) являются диполями и вступают в электростатическое взаимодействие с ионами или полярными молекулами растворяемого вещества. Этот процесс называется сольватацией (или гидратацией, если растворитель — вода). Именно энергия, выделяющаяся при гидратации ионов, является движущей силой диссоциации, компенсируя энергию, необходимую для разрыва связей в молекуле или разрушения кристаллической решетки.

Состояние ионов в растворе. Аррениус представлял ионы в растворе как свободные, "голые" частицы. Согласно современным представлениям, ионы в растворе не существуют в свободном виде. Они окружены прочно связанной оболочкой из молекул растворителя — сольватной (гидратной) оболочкой. Таким образом, в растворе находятся не просто ионы $Na^{+}$ и $Cl^{-}$, а гидратированные ионы, например, $[Na(H_2O)_n]^{+}$ и $[Cl(H_2O)_m]^{-}$. Протон $H^{+}$ в водных растворах вообще не существует в свободном виде, а образует ион гидроксония $H_3O^{+}$ по схеме: $H^{+} + H_2O \rightarrow H_3O^{+}$.

Механизм диссоциации для разных типов веществ. Теория Аррениуса не делала четкого различия между веществами с ионной и ковалентной полярной связью. Современный подход различает два механизма:

а) Для веществ с ионной связью (например, $NaCl$): эти вещества уже состоят из ионов в кристаллической решетке. Процесс растворения — это не образование ионов, а разрушение кристаллической решетки и переход уже существующих ионов в раствор с их последующей гидратацией.

б) Для веществ с ковалентной полярной связью (например, $HCl$): эти вещества состоят из полярных молекул. При растворении под действием диполей воды происходит поляризация и последующий разрыв ковалентной связи с образованием ионов. Этот процесс правильнее называть ионизацией. Например: $HCl + H_2O \rightarrow H_3O^{+} + Cl^{-}$.

Таким образом, Аррениус считал, что диссоциация — это простой распад молекул на ионы в растворе. Современная наука рассматривает этот процесс как сложное физико-химическое взаимодействие между растворителем и растворяемым веществом.

Ответ: Основные отличия современного взгляда от представлений Аррениуса: 1) растворитель играет активную роль в диссоциации, гидратируя (сольватируя) ионы; 2) ионы в растворе существуют не в свободном виде, а в виде гидратированных (сольватированных) комплексов; 3) различаются механизмы для ионных соединений (диссоциация готовых ионов) и ковалентных полярных (ионизация под действием растворителя).