Почему растворы проводят ток
Электролиты образуют подвижные ионы при растворении или плавлении. Электролитическая диссоциация — образование ионов из частиц электролита. У ионного вещества вода разделяет и окружает существовавшие в кристалле ионы; у некоторых молекулярных веществ ионы образуются при взаимодействии с водой.
Примеры:
Сильные электролиты в разбавленном растворе распадаются на ионы практически полностью. Слабые образуют ионы лишь частично, устанавливая равновесие. Для уксусной кислоты школьная сокращённая запись:
Символ H^+ в водных растворах обозначает гидратированный протон; более явно его представляют как ион гидроксония H₃O^+. Индексы показывают состав частицы, коэффициенты — количество частиц. При диссоциации сохраняются и атомы, и суммарный заряд.
Вода и водородный показатель
Вода в очень небольшой степени образует ионы:
Среда нейтральная, когда концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов равны. Избыток первых соответствует кислой среде, вторых — щелочной.
При 25 °C нейтральной воде соответствует pH около 7; кислая среда имеет pH меньше 7, щелочная — больше 7. Нейтральное значение зависит от температуры, поэтому число 7 не является универсальным для любых условий. Универсальная индикаторная бумага позволяет приблизительно оценить pH сравнением цвета со шкалой производителя.
Например, концентрации 10⁻³ соответствует pH 3, а 10⁻⁵ — pH 5. Во втором растворе концентрация ионов водорода в сто раз меньше. Шкала логарифмическая, поэтому разность двух единиц не означает двукратное изменение.
Реакции ионного обмена
При смешивании растворов электролитов реакция имеет выраженное направление, если ионы связываются в осадок, газ или слабый электролит, например воду.
Образование осадка:
Полное ионное уравнение:
Одинаковые ионы по обе стороны сокращают. Получается:
Нейтрализация сильной кислоты щёлочью:
Выделение газа:
На ионы расписывают сильные растворимые электролиты. Осадок, газ, воду и слабую кислоту оставляют целыми частицами. Если все ионы после записи сокращаются, чистого ионного превращения в принятой модели нет. Например, смешение растворов хлорида натрия и нитрата калия не даёт отдельной реакции обмена с образованием осадка, газа или слабого электролита.