Номер 12, страница 30 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

12. Подготовьте презентацию по теме «Вклад русских химиков в теорию электролитической диссоциации».

Введение

Теория электролитической диссоциации, предложенная шведским ученым Сванте Аррениусом в 1887 году, стала революционным шагом в развитии химии. Она объясняла, почему растворы солей, кислот и оснований проводят электрический ток, и вводила понятие ионов — заряженных частиц, на которые распадаются молекулы электролитов в растворе. Однако первоначальная теория имела ряд недостатков: она рассматривала растворитель (обычно воду) как инертную среду и не объясняла, почему диссоциация вообще происходит. Именно русские ученые внесли решающий вклад в развитие и уточнение этой теории, объединив физические и химические подходы к изучению растворов.

Д. И. Менделеев и химическая теория растворов

Еще до появления теории Аррениуса, великий русский химик Дмитрий Иванович Менделеев разрабатывал свою, химическую теорию растворов. В отличие от сторонников чисто физического подхода, которые считали растворение простым механическим распределением частиц растворенного вещества в растворителе, Менделеев утверждал, что растворение — это сложный химический процесс. Он считал, что между частицами растворенного вещества и молекулами растворителя происходит химическое взаимодействие с образованием нестойких, но определенных химических соединений — сольватов (в случае воды — гидратов). Свои выводы он основывал на изучении изменения плотности растворов в зависимости от концентрации, обнаруживая изломы на кривых, которые, по его мнению, соответствовали образованию конкретных гидратов, например, $C_2H_5OH \cdot 12H_2O$. Хотя Менделеев был противником теории Аррениуса, его учение о химической природе растворов стало фундаментом для ее дальнейшего развития.

И. А. Каблуков — объединение двух теорий

Ключевую роль в развитии теории электролитической диссоциации в России сыграл Иван Алексеевич Каблуков. Будучи учеником В. Ф. Марковникова в Москве и работая в лаборатории В. Оствальда (ближайшего соратника Аррениуса) в Лейпциге, Каблуков смог оценить сильные стороны как физической теории Аррениуса, так и химической теории Менделеева. В своей докторской диссертации «Современные теории растворов (Вант-Гоффа и Аррениуса) в связи с учениями о химическом равновесии» (1891 г.), он впервые высказал идею, которая стала краеугольным камнем современной теории растворов. Каблуков предположил, что диссоциации молекул на ионы предшествует их химическое взаимодействие с молекулами растворителя — сольватация (гидратация).

Согласно Каблукову, процесс растворения электролита в воде можно представить так:
1. Сначала молекула электролита (например, $HCl$) взаимодействует с молекулами воды, образуя гидратированный комплекс: $HCl + nH_2O \rightleftharpoons HCl \cdot nH_2O$.
2. Затем этот гидратированный комплекс диссоциирует на гидратированные ионы: $HCl \cdot nH_2O \rightleftharpoons H^+ \cdot xH_2O + Cl^- \cdot yH_2O$, где $x+y=n$.

Таким образом, Каблуков показал, что причиной диссоциации является не некая внутренняя сила молекулы, а ее взаимодействие с растворителем. Энергия, выделяющаяся при гидратации ионов, компенсирует энергию, затрачиваемую на разрыв химической связи в молекуле электролита. Эта идея объяснила роль растворителя и примирила, казалось бы, противоречивые взгляды Аррениуса и Менделеева.

В. А. Кистяковский и роль растворителя

Еще один выдающийся русский ученый, Владимир Александрович Кистяковский, ученик И. А. Каблукова, внес значительный вклад в электрохимию и теорию растворов. Он экспериментально исследовал электропроводность большого числа неводных растворов, что позволило глубже понять природу диссоциации. Кистяковский развил идеи Каблукова о сольватации и показал, что диссоциирующая способность растворителя тесно связана с его физическими свойствами, в первую очередь с диэлектрической проницаемостью. Чем выше диэлектрическая проницаемость растворителя, тем слабее притяжение между ионами и тем легче происходит диссоциация. Он также был одним из авторов «сольватной теории растворов», которая рассматривала ионы в растворе исключительно как сольватированные комплексы.

Заключение

Таким образом, вклад русских химиков в теорию электролитической диссоциации был огромен и состоял не в отрицании идей Аррениуса, а в их существенном дополнении и развитии.
1. Д. И. Менделеев заложил основы химического подхода к пониманию растворов.
2. И. А. Каблуков гениально объединил физическую и химическую теории, введя ключевое понятие о гидратации (сольватации) ионов как причине диссоциации.
3. В. А. Кистяковский экспериментально подтвердил и развил эти идеи, распространив их на неводные системы и связав диссоциацию со свойствами растворителя.

Благодаря работам русских ученых, теория электролитической диссоциации превратилась из простой модели в стройное учение, которое адекватно описывает сложные процессы, происходящие в растворах электролитов, и лежит в основе современной физической химии.

Ответ: Представлен развернутый материал для презентации на тему «Вклад русских химиков в теорию электролитической диссоциации», освещающий ключевые идеи Д. И. Менделеева, И. А. Каблукова и В. А. Кистяковского. Основной вклад заключается в разработке химической теории растворов и ее последующем объединении с физической теорией Аррениуса через введение понятия о сольватации (гидратации) ионов как необходимом условии и причине электролитической диссоциации.