71111 Obraz4 (60)

4.1. Dysocjacja elektrolityczna

Teorię dysocjacji elektrolitycznej opracował w 1887 roku szwedzki fizy-kochemik Svante Arrhenius, opierając się na trzech postulatach:

1.    Elektrolity ulegają w wodzie rozpadowi na dwa rodzaje jonów. Pierwszy rodzaj to jony dodatnie - kationy, drugi rodzaj tajony ujemne - aniony.

2.    Suma ładunków jonów dodatnich wytwarzanych w procesie dysocjacji musi być równa sumie ładunków jonów ujemnych, ponieważ roztwór jest elektrycznie obojętny.

3.    Roztwór elektrolitu może zawierać cząsteczki niezdysocjowane.

Wszystkie substancje chemiczne można podzielić na elektrolity i nie-elektrolity. Podstawę do takiego podziału stanowi zdolność danej substancji do przewodzenia prądu elektrycznego.

Elektrolity są to substancje, które po rozpuszczeniu w wodzie (lub innym rozpuszczalniku polarnym) rozpadają się na jony, czyli ulegają dysocjacji elektrolitycznej. Do elektrolitów należą związki o wiązaniu jonowym lub kowalencyjnym spolaryzowanym, czyli kwasy, wodorotlenki, sole i wodorki kwasowe (wodorki fluorowców i tlenowców). Cechą charakterystyczną roztworów elektrolitów jest zdolność przewodzenia prądu elektrycznego, wskutek obecności jonów obdarzonych ładunkiem elektrycznym.

Nieelektrolity są to substancje niedysocjujące na jony. Do nieelektrolitów należy większość związków organicznych (z wyjątkiem np.: kwasów karboksylowych i ich soli), obojętne tlenki i obojętne wodorki. Roztwory nieelektrolitów, w przeciwieństwie do roztworów elektrolitów, nie przewodzą prądu elektrycznego.

W chemii analitycznej głównie wykorzystuje się reakcje zachodzące między jonami w roztworach wodnych. Dlatego szerzej opisano mechanizm dysocjacji elektrolitycznej zachodzącej w wodzie jako rozpuszczalniku.

W procesie rozpuszczania w wodzie elektrolitów o wiązaniach jonowych oddziaływania elektrostatyczne pomiędzy dipolowymi cząsteczkami wody i jonami sieci krystalicznej są silniejsze od oddziaływań między jonami sieci. Jony zostają oderwane od powierzchni kryształu i otoczone przez cząsteczki rozpuszczalnika, czyli solwatowane (jeżeli rozpuszczalnikiem jest woda - hydratowane). Na przykład w krysztale NaCl umieszczonym w wodzie jony Na⁺ i Cl~ są przyciągane przez cząsteczki dipolowe wody.

Natomiast podczas rozpuszczania elektrolitów o wiązaniu kowalencyjnym spolaryzowanym (na przykład w cząsteczce HC1), jony powstają w wyniku oddziaływań polarnych cząsteczek rozpuszczalnika (wody) na polarną (dipolową) cząsteczkę związku. Dipole wody otaczają polarną cząsteczkę związku powodując zwiększenie jej polamości, a następnie - rozerwanie wiązania. Wspólna para elektronów staje się parą własną atomu bardziej elektroujemnego (atomu chloru) i atom ten przechodzi w jon ujemny -anion. Atom mniej elektroujemny (atom wodoru), zostaje pozbawiony elektronu i staje się jonem dodatnim - kationem.

Na rysunku 4.1 przedstawiono dysocjację cząsteczki o wiązaniu kowalencyjnym spolaryzowanym.

kation    anion

Rys. 4.1. Dysocjacja cząsteczki o wiązaniu kowalencyjnym spolaryzowanym

85