Освобождаем ионы из кристалла
Выбирай соль и количество формульных единиц. Модель считает катионы и анионы и проверяет суммарный заряд.
Увеличение порции сохраняет соотношение ионов и электронейтральность.
Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.
Ток в растворе переносят ионы
Электролитами называют вещества, растворы или расплавы которых проводят ток благодаря подвижным ионам. К ним относятся многие соли, кислоты и основания. Сахар растворяется, но его молекулы не превращаются в значительное количество ионов.
В твёрдом NaCl ионы удерживаются в узлах решётки и не перемещаются через весь образец. В расплаве или растворе такая подвижность появляется. Очень чистая вода проводит ток крайне слабо: утверждение о полном отсутствии проводимости является лишь школьным приближением.
| Система | Частицы | Проводимость |
|---|---|---|
| Твёрдый NaCl | Ионы в решётке | Нет свободного переноса ионов |
| Раствор NaCl | Подвижные ионы | Ионная проводимость |
| Раствор сахара | Молекулы сахара и воды | Очень слабая проводимость |
| Расплав NaCl | Подвижные ионы | Ионная проводимость |
Для ионной проводимости нужны заряженные подвижные частицы. Само наличие растворённого вещества ещё не гарантирует проводимость.
Вода помогает разделить заряды
Молекула воды полярна: область около кислорода имеет частичный отрицательный заряд, около водородов — положительный. Поэтому вода по-разному ориентируется вокруг катиона и аниона. Взаимодействие с водой стабилизирует отделившиеся ионы.
В ионном кристалле ионы уже существуют: растворение освобождает их из решётки. В молекулярном электролите, например HCl, ионы образуются при взаимодействии молекул с водой. Эти два случая приводят к ионному раствору, но исходные частицы различаются.
Полярная вода
Ориентируется у заряженной частицы
Ослабление взаимодействий
Частица отделяется от соседей
Гидратация
Вода окружает ион
Раствор
Ионы способны двигаться
Диссоциация ионных и молекулярных веществ начинается по-разному. В обоих случаях вода стабилизирует ионы раствора.
Строение кристалла поваренной соли
Кристаллическая структура NaCl: формула задаёт соотношение частиц, а не отдельную молекулу в кристалле.
Walkerma · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Модель молекулы воды H₂O
В модели молекулы воды два атома H соединены с одним O; цвета и размеры условны.
Ben Mills · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Заряд не возникает из ничего
Диссоциацию CaCl₂ записывают как CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl⁻. Один катион с зарядом +2 уравновешивается двумя анионами с суммарным зарядом −2. Числа ионов могут различаться, но раствор в целом остаётся электронейтральным.
Индексы формулы превращаются в коэффициенты перед соответствующими ионами. Заряд иона обозначают справа сверху и не меняют для удобства уравнивания. При полной диссоциации 0,5 моль CaCl₂ образуют 0,5 моль Ca²⁺ и 1 моль Cl⁻.
Уравнение
CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl⁻
Баланс зарядов
(+2) + 2 · (−1) = 0
Соотношение количеств
1 : 1 : 2
Суммарный заряд при диссоциации сохраняется. Количество каждого иона определяется коэффициентом уравнения.
Ион имеет свойства, отличные от атома
Na⁺ и Na — разные частицы: в нейтральном атоме натрия 11 электронов, в катионе 10. У Cl⁻ электронов 18, у нейтрального атома Cl — 17. Число протонов при образовании иона остаётся тем же, поэтому химический элемент не меняется.
Нельзя переносить свойства металлического натрия или газа Cl₂ на раствор поваренной соли. Свойства вещества зависят и от вида частиц, и от того, как они взаимодействуют. Электролитическая диссоциация не превращает соль в свободные простые вещества.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| Na → Na⁺ | Потеря электрона | Ядро остаётся тем же |
| Cl → Cl⁻ | Присоединение электрона | Ядро остаётся тем же |
| NaCl → ионы в воде | Разделение частиц соли | Металл Na и газ Cl₂ не выделяются |
Ионы отличаются от нейтральных атомов числом электронов. Свойства простого вещества нельзя приписывать его ионам.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 7. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 07. Электролитическая диссоциация веществ в растворах.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах