Уравнение ступенчатой диссоциации дигидрофосфата натрия

Электролитическая диссоциация

Электролитической диссоциацией называют процесс, в ходе которого молекулы растворенного вещества распадаются на ионы в результате взаимодействия с растворителем (воды). Диссоциация является обратимым процессом.

Диссоциация обуславливает ионную проводимость растворов электролитов. Чем больше молекул вещества распадается на ионы, тем лучше оно проводит электрический ток и является более сильным электролитом.

В общем виде процесс электролитической диссоциации можно представить так:

KA ⇄ K + (катион) + A — (анион)

Замечу, что сила кислоты определяется способностью отщеплять протон. Чем легче кислота его отщепляет, тем она сильнее.

У HF крайне затруднен процесс диссоциации из-за образования водородных связей между F (самым электроотрицательным элементом) одной молекулы и H другой молекулы.

Ступени диссоциации

Некоторые вещества диссоциируют на ионы не в одну стадию (как NaCl), а ступенчато. Это характерно для многоосновных кислот: H₂SO₄, H₃PO₄.

Посмотрите на ступенчатую диссоциацию ортофосфорной кислоты:

Важно заметить, что концентрация ионов на разных ступенях разная. На первых ступенях ионов всегда много, а до последних доходят не все молекулы. Поэтому в растворе ортофосфорной кислоты концентрация дигидрофосфат-анионов будет больше, чем фосфат-анионов.

Для серной кислоты диссоциация будет выглядеть так:

Для средних солей диссоциация чаще всего происходит в одну ступень:

Из одной молекулы ортофосфата натрия образовалось 4 иона.

Из одной молекулы сульфата калия образовалось 3 иона.

Электролиты и неэлектролиты

Химические вещества отличаются друг от друга по способности проводить электрический ток. Исходя из этой способности, вещества делятся на электролиты и неэлектролиты.

Электролиты — жидкие или твердые вещества, в которых присутствуют ионы, способные перемещаться и проводить электрический ток. Связи в их молекулах обычно ионные или ковалентные сильнополярные.

К ним относятся соли, сильные кислоты и щелочи (растворимые основания).

Степень диссоциации сильных электролитов составляет от 0,3 до 1, что означает 30-100% распад молекул, попавших в раствор, на ионы.

Неэлектролиты — вещества недиссоциирующие в растворах на ионы. В молекулах эти веществ связи ковалентные неполярные или слабополярные.

К неэлектролитам относятся многие органические вещества, слабые кислоты, нерастворимые в воде основания и гидроксид аммония.

Степень их диссоциации до 0 до 0.3, то есть в растворе неэлектролита на ионы распадается до 30% молекул. Они плохо или вообще не проводят электрический ток.

Молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения

Молекулярное уравнение представляет собой запись реакции с использованием молекул. Это те уравнения, к которым мы привыкли и которыми наиболее часто пользуемся. Примеры молекулярных уравнений:

Полные ионные уравнения записываются путем разложения молекул на ионы. Запомните, что нельзя раскладывать на ионы:

• Слабые электролиты (в их числе вода)
• Осадки
• Газы

Сокращенное ионное уравнение записывается путем сокращения одинаковых ионов из левой и правой части. Просто, как в математике — остается только то, что сократить нельзя.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Блиц-опрос по теме Электролитическая диссоциация

Соли фосфорной кислоты H₃PO₄

H₃PO₄ образует три ряда солей:

Как видно из реакций, приведенных выше, та или иная соль получается в зависимости от соотношения молярных масс реагирующих кислот и щелочей.

Средние соли фосфорной кислоты (фосфаты) нерастворимы в воде, за исключением аммония и фосфатов щелочных металлов. Кислые соли, наоборот, хорошо растворяются в воде, лучше всего — дигидрофосфаты.

Отличительной особенностью солей фосфорной кислоты является принципиально разный характер среды, образующейся в водных растворах средних и кислых солей в результате их гидролиза.

Гидролиз фосфата натрия Na₃PO₄

Основная ступень гидролиза фосфата натрия выражается следующей реакцией:
Na₃ PO₄ 3- + H₂O ↔ Na₂ HPO₄ 2- +Na OH —

Образующиеся ионы HPO₄ 2- очень слабо диссоциируют (см. выше диссоциацию фосфорной кислоты п.3), практически не подкисляя раствор, в таких условиях кислотность раствора определяется только гидроксид-ионами OH — , по этой причине водные растворы средних фосфатов имеют сильно щелочную среду.

Гидролиз гидрофосфата натрия Na₂HPO₄

Основная ступень гидролиза гидрофосфата натрия выражается следующей реакцией:
Na₂ HPO₄ 2- + H₂O ↔ Na H₂PO₄ — +Na OH —

Образующиеся ионы H₂PO₄ 2- диссоциируют достаточно хорошо (см. выше диссоциацию фосфорной кислоты п.2), нейтрализуя значительную часть гидроксид-ионов OH — , по этой причине водные растворы гидрофосфатов имеют слабощелочную среду.

Гидролиз дигидрофосфата натрия NaH₂PO₄

В растворах дигидрофосфатов наряду с гидролизом идет процесс диссоциации дигидрофосфат-ионов:
Na H₂PO₄ — + H₂O ↔ H₃PO₄ +Na OH —
H₂PO₄ — ↔ H + +HPO₄ 2-

Примечательно, что второй процесс превалирует над первым, по этой причине, все гидроксид-ионы OH — , являющиеся продуктом гидролиза, полностью нейтрализуются продуктами диссоциации — катионами водорода H + , которых присутствует в растворе в избытке, что и объясняет слабокислый характер среды растворов дигидрофосфатов.

Применение фосфатов

Соли фосфорной кислоты находят широчайшее применение в современной стоматологии и ортопедии, в бытовой химии:

Апатит Ca₅(OH)(PO₄)₃ — важнейший компонент зубов и костей. Зубной кариес является результатом химической реакции фосфата с кислой средой в ротовой полости (кислоты содержатся в пище, а также образуются в результате жизнедеятельности микроорганизмов, находящихся во рту).

Фтор, входящий в состав зубной пасты, способствует образованию на зубах тонкого слоя фторапатита, более устойчивого к негативному действию кислот:
Ca₅(OH)(PO₄)₃+F → Ca₅F(PO₄)₃+OH —

Современные пломбировочные материалы, применяющиеся в стоматологии, содержат труднорастворимые фосфаты алюминия и цинка (AlPO₄, Zn₃(PO₄)₂), которые являются очень устойчивыми к действию кислот.

В последнее время соли фосфорной кислоты стали использоваться в ортопедии для восстановления сломанных костей — специальная паста, в состав которой входят дигидрофосфат кальция, фосфат натрия, фосфорит вводится в место перелома кости, формируя в течение нескольких минут сломанный участок — по мере сращения кости искусственная кость замещается естественной костной тканью.

Натриевая соль трифосфорной кислоты нашла применение в моющих средствах, которые используются для смягчения жесткой воды — ионы магния и кальция связываются трифосфорной кислотой, и не взаимодействуют с анионами мыла.

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе

Диссоциация кислот, оснований, амфотерных гидроксидов и солей в водных растворах

Кислоты — это электролиты, которые при диссоциации образуют только один вид катионов — катионы водорода Н + . Составим уравнение электролитической диссоциации сильных кислот: а) одноосновной азотной кислоты HNО₃ и б) двухосновной серной кислоты H₂SO₄:

Число ступеней диссоциации зависит от основности слабой кислоты Н_х(Ас), где х — основность кислоты.

Пример: Составим уравнения электролитической диссоциации слабой двухосновной угольной кислоты Н₂СО₃.

Первая ступень диссоциации (отщепление одного иона водорода Н + ):

Константа диссоциации по первой ступени:

Вторая ступень диссоциации (отщепление иона водорода Н + от сложного иона НСО₃ — ):

Растворы кислот имеют некоторые общие свойства, которые, согласно теории электролитической диссоциации, объясняются присутствием в их растворах гидратированных ионов водорода Н + (Н₃О + ).

Основания — это электролиты, которые при диссоциации образуют только один вид анионов — гидроксид-ионы ОН — .

Составим уравнение электролитической диссоциации однокислотного основания гидроксида калия КОН:

Сильное двухкислотное основание Ca(OH)₂ диссоциирует так:

Слабые многокислотные основания диссоциируют ступенчато. Число ступеней диссоциации определяется кислотностью слабого основания Ме(ОН)_у, где у — кислотность основания.

Составим уравнения электролитической диссоциации слабого двухкислотного основания — гидроксида железа (II) Fe(OH)₂.

Первая ступень диссоциации (отщепляется один гидроксид-ион ОН — ):

Вторая ступень диссоциации (отщепляется гидроксид-ион ОН — от сложного катиона FeOH + ):

Основания имеют некоторые общие свойства. Общие свойства оснований обусловлены присутствием гидроксид-ионов ОН — .

Каждая ступень диссоциации слабых многоосновных кислот и слабых многокислотных оснований характеризуется определенной константой диссоциации: K₁, K₂, K₃, причем K₁ > K₂ > K₃. Это объясняется тем, что энергия, которая необходима для отрыва иона Н + или ОН — от нейтральной молекулы кислоты или основания, минимальна. При диссоциации по следующей ступени энергия увеличивается, потому что отрыв ионов происходит от противоположно заряженных частиц.

Амфотерные гидроксиды могут реагировать и с кислотами, и с основаниями. Теория электролитической диссоциации объясняет двойственные свойства амфотерных гидроксидов.

Амфотерные гидроксиды — это слабые электролиты, которые при диссоциации образуют одновременно катионы водорода Н + и гидроксид-анионы ОН — , т. е. диссоциируют по типу кислоты и по типу основания.

К амфотерным гидроксидам относятся Ве(ОН)₂, Zn(OH)₂, Sn(OH)₂, Al(OH)₃, Cr(OH)₃ и другие. Амфотерным электролитом является также вода Н₂O.

В амфотерных гидроксидах диссоциация по типу кислот и по типу оснований происходит потому, что прочность химических связей между атомами металла и кислорода (Ме—О) и между атомами кислорода и водорода (О—Н) почти одинаковая. Поэтому в водном растворе эти связи разрываются одновременно, и амфотерные гидроксиды при диссоциации образуют катионы Н + и анионы ОН — .

Составим уравнение электролитической диссоциации гидроксида цинка Zn(OH)₂ без учета ее ступенчатого характера:

Нормальные соли — сильные электролиты, образующие при диссоциации катионы металла и анионы кислотного остатка.

Составим уравнения электролитической диссоциации нормальных солей: а) карбоната калия K₂CO₃, б) сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃:

Кислые соли — сильные электролиты, диссоциирующие на катион металла и сложный анион, в состав которого входят атомы водорода и кислотный остаток.

Составим уравнения электролитической диссоциации кислой соли гидрокарбоната натрия NaHCО₃.

Сложный анион НСО₃ — (гидрокарбонат-ион) частично диссоциирует по уравнению:

Основные соли — электролиты, которые при диссоциации образуют анионы кислотного остатка и сложные катионы состоящие из атомов металла и гидроксогрупп ОН — .

Составим уравнение электролитической диссоциации основной соли Fe(OH)₂Cl — дигидроксохлорида железа (III):

Сложный катион частично диссоциирует по уравнениям:

Для обеих ступеней диссоциации Fe(OH)₂ + .