Розпад електролітів на іони під час розчинення у воді або розплавлення називається електролітичною дисоціацією. Розглянемо розчинення у воді такої, наприклад, іонної сполуки, як хлорид натрію. Іони постійно здійснюють невеликі теплові коливання, але удержуються у вузлах кристалічної решітки, оскільки притягуються протилежно зарядженими іонами. Як відомо, в молекулі води, зв'язки між атомами водню і атомом кисню ковалентні, полярні. Електронні пари, що зв'язують атоми зміщені від атому водню до атома кисню. Тому на атомах водню зосереджений частковий позитивний заряд, а на атомі кисню - негативний. Зв'язки кожного атома водню з киснем у молекулі води утворюють між собою, тому центри позитивний і негативних зарядів у молекулі не збігаються. Якщо врахувати лише взаємну перпендикулярність осей електронних хмар, утворених р-електр. атомів, то кут між зв'язками, що розглядаються становить 900 . Насправді такий кут 1050 . Одна з причин збільшення кута - взаємне відштовхування однойменно заряджених атомів водню один від одного. Полярну молекулу води зображають у вигляді диполя, позначаючи заряди на полюсах знаками "+" і "-". Коли кристал сам занурюють у воду, молекули води притягуються до іонів на поверхні кристала до позитивно заряджених іонів - своїми негативними полюсами, а до негативно заряджених іонів - позитивними полюсами. Якщо іон відривається від поверхні кристала, він являється оточеним молекулами води, які притягуються до нього. Ці молекули води утворюють гідратну оболонку іона, що складається з 5 - 7, а то й більшої кількості молекул. Іон оточений гідратною оболонкою називається гідратованим. Отже, розчинення у воді твердої речовини з іонною кристалічною решіткою супроводжується виділенням теплоти в тому випадку, коли сума енергії гідратації всіх іонів у кристалі більша від енергії, необхідної для розривання зв'язків між іонами. Властивості їхні помітно відрізняються від властивостей гідратованих іонів. У безводному сульфаті міді CuSO4 негідровані іони Cu2+ i SO4 2 - - безбарвні, але від розчинення солі у воді іони Cu2+ гідратуються і забарвлюють в голубий колір. Воду, яка виходить з кристалів, називають кристалізаційною водою, а речовини, що містять кристалізаційну воду, називають кристалогідратами. Поведінку електролітів у водному розчині вперше пояснив у 1887 році шведський вчений С. Арреніус. Розроблена ним теорія дістала назву "теорія електролітичної дисоціації". Після винаходу в 1800 р. гальванічно-го елемента італійцем А. Вольта вчені різних країн почали поглиблено вивчати хімічну дію електричного струму. Англійці В. Нікольсон і Н. Карлейль здійснили електроліз води, англієць Г. Деві у 1803 р. одержав лужні та лужно-земельні метали (К, Na, Ba,Са, амальгами) електролізом розплавлених лугів і солей. У 1830 р. англієць М. Фарадей відкрив закони електролізу. Він увів терміни,які й зараз широко вживаються (катод і анод, електроліт і неелектроліт,йон, катіон і аніон, електрохімічнийеквівалент). Катодом він називав негативно заряджений електрод, анодом — позитивно заряджений електрод, електролітами — речовини, якs розкладаються електричним струмомна йони. Однак останнє визначен-ня було помилковим. Катіонами та аніонами він вважав йони, які роз- ряджаються на катоді й аноді.Швед С. Арреніус у результаті екс- периментальних досліджень розробив теорію електролітичної дисоціа- ції, за що йому в 1903 р. було присуджено Нобелівську премію. Він довів,що розклад речовин у розчині на йони відбувається й без дії електричного струму. У цей жчас Д. І. Менделєєв сформулював гідратну теорію розчинів, згідно з якою під час розчинення речовин відбувається сольватація — поєднання молекул розчиненої речовин з молекулами розчинника, унаслідок чого утворюють-ся сольвати (у водних розчинах — гідрати). На
Me - неизвестный трехвалентный металл Его оксид Me₂O₃, соль - сульфат Me₂(SO₄)₃ Пусть атомная масса металла A г/моль Тогда молекулярная масса оксида M(Me₂O₃) = 2A + 3*16 = = 2A+48 г/моль Тогда молекулярная масса сульфата M(Me₂(SO₄)₃) = = 2A+3*96 = 2A+288 г/моль Уравнение реакции оксида металла с серной кислотой Me₂O₃ + 3 H₂SO₄ = Me₂(SO₄)₃ + 3 H₂O 2A+48 г 2A+288 г 1.7 г 5.7 г По уравнению реакции из (2A+48) г оксида металла получается (2A+288) г сульфата этого металла. Из 1,7 г оксида, соответственно, 5,7 г сульфата. Получаем пропорцию: 2A+48 2A+288 = 1.7 5.7 (2A+48 )*5.7 = 1.7*(2A+288) 11.4A + 273.6 = 3.4A + 489.6 8A = 216 A = 27 г/моль Наиболее близкий по атомной массе элемент - алюминий. A(Al) = 26,98≈27 г/моль Алюминий - металл, причем трехвалентный. Его оксид растворяется в серной кислоте: Al₂O₃ + 3 H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂O Формула соли Al₂(SO₄)₃ - сульфат алюминия
Его оксид Me₂O₃, соль - сульфат Me₂(SO₄)₃
Пусть атомная масса металла A г/моль
Тогда молекулярная масса оксида M(Me₂O₃) = 2A + 3*16 =
= 2A+48 г/моль
Тогда молекулярная масса сульфата M(Me₂(SO₄)₃) =
= 2A+3*96 = 2A+288 г/моль
Уравнение реакции оксида металла с серной кислотой
Me₂O₃ + 3 H₂SO₄ = Me₂(SO₄)₃ + 3 H₂O
2A+48 г 2A+288 г
1.7 г 5.7 г
По уравнению реакции из (2A+48) г оксида металла
получается (2A+288) г сульфата этого металла.
Из 1,7 г оксида, соответственно, 5,7 г сульфата.
Получаем пропорцию:
2A+48 2A+288
=
1.7 5.7
(2A+48 )*5.7 = 1.7*(2A+288)
11.4A + 273.6 = 3.4A + 489.6
8A = 216
A = 27 г/моль
Наиболее близкий по атомной массе элемент - алюминий. A(Al) = 26,98≈27 г/моль
Алюминий - металл, причем трехвалентный. Его оксид растворяется в серной кислоте:
Al₂O₃ + 3 H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂O
Формула соли Al₂(SO₄)₃ - сульфат алюминия