Номер 4, страница 30 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

4. От каких факторов зависит степень электролитической диссоциации?

Степень электролитической диссоциации ($\alpha$) — это количественная мера, показывающая, какая доля от общего числа молекул растворенного вещества распалась на ионы. Она вычисляется как отношение числа продиссоциировавших молекул ($n$) к общему числу растворенных молекул ($N$).

$\alpha = \frac{n}{N}$

Значение степени диссоциации зависит от ряда факторов:

1. Природа электролита

Способность вещества к диссоциации в первую очередь определяется строением его молекул, а именно типом и полярностью химической связи. По этому признаку электролиты делят на две группы:

• Сильные электролиты — вещества, которые в растворах практически полностью (нацело) распадаются на ионы. К ним относятся многие соли, сильные кислоты ($HCl, H_2SO_4, HNO_3$) и сильные основания ($NaOH, KOH, Ca(OH)_2$). Для них степень диссоциации $\alpha$ близка к 1 (или 100%) и практически не зависит от концентрации.
• Слабые электролиты — вещества, которые диссоциируют лишь частично, и в их растворах наряду с ионами присутствует значительное количество недиссоциированных молекул. Примерами являются слабые кислоты ($CH_3COOH, H_2S, H_2CO_3$), слабые основания ($NH_3 \cdot H_2O$) и вода ($H_2O$). Для них степень диссоциации всегда меньше 1 ($\alpha \ll 1$) и сильно зависит от внешних условий.

2. Природа растворителя

Электролитическая диссоциация — это процесс, который происходит при участии растворителя. Наиболее эффективно диссоциация протекает в полярных растворителях, главным из которых является вода. Молекулы воды являются диполями и способны окружать ионы электролита, образуя гидратные оболочки. Этот процесс гидратации высвобождает энергию, которая компенсирует затраты энергии на разрыв связей в молекуле электролита. Важной характеристикой растворителя является его диэлектрическая проницаемость ($\epsilon$) — способность ослаблять силы притяжения между заряженными частицами. У воды она очень высока ($\epsilon \approx 81$), что способствует легкому разделению ионов. В неполярных растворителях (например, в бензоле, гексане) диссоциация практически не происходит.

3. Концентрация раствора

Эта зависимость особенно важна для слабых электролитов и описывается законом разбавления Оствальда: при уменьшении концентрации раствора (т.е. при разбавлении) степень диссоциации слабого электролита увеличивается. Это объясняется тем, что в более разбавленном растворе ионы находятся дальше друг от друга, что снижает вероятность их столкновения и обратного объединения в молекулу (процесс ассоциации). Для бинарного слабого электролита закон выражается формулой:

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

где $K_{д}$ – константа диссоциации (постоянная величина при данной температуре), $C$ – молярная концентрация электролита. Из уравнения видно, что для сохранения постоянства $K_{д}$ при уменьшении концентрации $C$ степень диссоциации $\alpha$ должна возрастать.

4. Температура

Диссоциация большинства слабых электролитов является эндотермическим процессом, то есть протекает с поглощением теплоты. Согласно принципу Ле Шателье, при повышении температуры химическое равновесие смещается в сторону эндотермической реакции. Следовательно, для большинства электролитов повышение температуры ведет к увеличению степени их диссоциации. Например, ионное произведение воды, характеризующее её самодиссоциацию, значительно возрастает при нагревании.

5. Присутствие других электролитов (эффект одноименного иона)

Если в раствор слабого электролита добавить сильный электролит, имеющий с ним общий (одноименный) ион, то степень диссоциации слабого электролита уменьшится. Например, равновесие диссоциации уксусной кислоты $CH_3COOH \rightleftharpoons CH_3COO^− + H^+$ при добавлении ацетата натрия $CH_3COONa$ (который полностью диссоциирует на ионы $CH_3COO^−$ и $Na^+$) сместится влево из-за увеличения концентрации ацетат-ионов. Это приведет к подавлению диссоциации кислоты и, соответственно, к уменьшению её степени диссоциации $\alpha$.

Ответ:

Степень электролитической диссоциации зависит от следующих факторов: 1) природы самого электролита (сильные диссоциируют почти полностью, слабые — частично); 2) природы растворителя (в полярных растворителях, как вода, диссоциация идет лучше); 3) концентрации раствора (для слабых электролитов степень диссоциации растет с разбавлением); 4) температуры (для большинства электролитов диссоциация усиливается при нагревании); 5) наличия в растворе других электролитов с одноименными ионами (они подавляют диссоциацию слабого электролита).