Дысацыяцыя соляў, кіслот і шчолачаў. Тэорыя і практычнае прымяненне

Для фізічнай хіміі і біяхіміі характэрны агульны працэс, у якім часціцы рэчывы - малекулы, іёны (станоўча зараджаныя часціцы, званыя катыёнамі і адмоўна зараджаныя часціцы, якія называюцца аніёнамі), радыкалы распадаюцца на больш простыя часціцы. Гэты працэс называюць дысацыяцыяй, што ў перакладзе з лацінскага «dissociation» азначае «раз'яднанне». Ён характарызуецца такім паказчыкам, як «ступень дысацыяцыі», які паказвае стаўленне колькасці диссоциированных часціц да агульнай колькасці часціц да распаду, гэта значыць долю часціц, якія распаліся. Працэс распаду часціц можа працякаць у выніку пэўных уздзеянняў на рэчыва, характар гэтых уздзеянняў вызначае тып дысацыяцыі. Адрозніваюць тэрмічную дысацыяцыю, фотодиссоциацию, дысацыяцыю пад уздзеяннем іанізуючага выпраменьвання, электралітычную дысацыяцыю. Дысацыяцыя з'яўляецца супрацьлегласцю асацыяцыі і рэкамбінацыі. Гэты працэс часта блытаюць з іянізацыяй.

Электралітычная дысацыяцыя з'яўляецца разнавіднасцю дысацыяцыі, працякае пад уздзеяннем палярных малекул растваральніка і носіць хімічны характар. Рэчывы, якія ў растваральніку здольныя диссоциировать на іёны і праводзіць электрычны ток, называюцца электралітамі (кіслоты, солі, падставы). Рэчывы, якія пры растварэнні не распадаюцца на іёны (спірты, эфіры, вугляводы і іншае) не з'яўляюцца электралітамі. Самы важны растваральнік электралітаў - вада. Сама вада характарызуецца як слабы электраліт. Палярныя растваральнікі (напрыклад, этанол, аміяк і воцатная кіслата) таксама здольныя раствараць электраліты. Дысацыяцыя кіслот, шчолачаў, як і дысацыяцыя соляў, працякаюць у водных растворах. Солі - гэта клас хімічных злучэнняў, малекулы якіх складаюцца з станоўча зараджаных часціц (катыёнаў металаў) і адмоўна зараджаных часціц (аніёнаў кіслотных рэшткаў). Кіслыя солі, у адрозненне ад звычайных соляў, складаюцца з двух тыпаў катыёнаў (метал і вадарод) і аніёны кіслотнага астатку. Пры растварэнні ў вадзе малекулы солі распадаюцца на іёны. Соль можна аднавіць, выпарыць ваду.

Адрозніваюць моцныя і слабыя электраліты. У класічнай тэорыі электралітычнай дысацыяцыі гэты працэс прызнана лічыць зварачальным, аднак гэта сцвярджэнне ставіцца толькі да слабых электраліта ў разведзеных растворах. Электралітычная дысацыяцыя кіслот, падстаў, соляў з'яўляецца незваротным працэсам, так як солі (практычна ўсе, акрамя некаторых комплексных), кіслоты і падставы (тыя, што ўтвораны шчолачнымі і шчолачназямельныя металамі) з'яўляюцца моцнымі электралітамі, і ў слабых растворах іх малекулы цалкам (на 100 %) дысацыюе на іёны. Моцныя электраліты: NaCl (хларыд натрыю), HNO3 (азотная кіслата), HClO3 (хлорноватая кіслата), CaCl2 (хларыд кальцыя), NaOH (гідраксід натрыю). Слабыя электраліты: NH4OH (гідраксід амонія), H2CO3 (вугальная кіслата), CH3COOH (воцатная кіслата) і большасць арганічных кіслот і падстаў. Яны пры растварэнні ў вадзе здольныя диссоциировать часткова (звычайна гэтая велічыня ляжыць у межах ад 1 да 10%).

Таму справядліва сцвярджэнне, што ў растворы моцных электралітаў ўтрымліваюцца толькі іёны, а ў растворы слабых электралітаў, у асноўным, нераспавшиеся малекулы рэчыва. Дысацыяцыя соляў прыводзіць да таго, што ў растворы ўтрымліваюцца толькі іёны металу і кіслотнага астатку (напрыклад, катыён натрыю Na + і аніёны хлору Cl-), а нераспавшихся малекул (NaCl) солі няма. Дысацыяцыя кіслых соляў прыводзіць да адукацыі ў растворы катыёну металу, катыёну вадароду і аніёны кіслотнага астатку. Напрыклад, кіслая соль NaHCO3 (гідракарбанат натрыю) дысацыюе на катыён натрыю (Na +), катыён вадароду (Н-) і аніёны кіслотнага астатку вугальнай кіслаты (СО3-).

Калі раствор (расплаў) электраліта змясціць у электролизер (пасудзіна з катодам і анодам), то пры падачы напружання пачнецца накіраваны рух зараджаных часціц да электродаў з процілеглым зарадам: станоўчыя катыёны - да адмоўна зараджаным катода, а адмоўныя аніёны - да станоўча зараджаным анода. Гэта ўласцівасць электралітаў, у прыватнасці, дысацыяцыя соляў, ужываецца шырока ў тэхніцы. Метадам электролізу ажыццяўляецца прамысловая вытворчасць алюмінія, медзі (метадам электралітычнай рафінавання). Электроліз дазваляе атрымліваць самыя чыстыя рэчывы, такой ступені чысціні немагчыма дамагчыся іншымі метадамі (рэктыфікацыі, крышталізацыяй і іншымі). З дапамогай электролізу металы, вынятыя з руд, ачышчаюцца, так як на катодзе абложваецца толькі катыён металу, а прымешкі застаюцца ў растворы або расплаве. Такая з'ява, як дысацыяцыя соляў ляжыць у аснове атрымання чыстага вадароду і чыстага хлору. У вадзе хлорысты натрый распадаецца на іёны: катыён натрыю і аніёны хлору. На анодзе будзе вылучацца найчысты хлор, на катодзе - пабочны прадукт вадарод, а ў растворы будзе ўтварацца яшчэ адзін важны пабочны прадукт - гідраксід натрыю.