Ступени диссоциации кислот

Электролитическая диссоциация — это процесс распада вещества (являющегося электролитом) обычно в воде на ионы, которые могут свободно двигаться.

Кислоты в водных растворах способны диссоциировать на положительно заряженные ионы водорода (H+) и отрицательно заряженные кислотные остатки (например, Cl-, SO42-, NO3-). Первые называют катионами, вторые — анионами. Кислый вкус растворов всех кислот обусловлен именно ионами водорода.

Молекулы воды полярны. Своими отрицательно заряженными полюсами они притягивают к себе атомы водорода кислоты, в это время другие молекулы воды притягивают к себе положительно заряженными полюсами кислотные остатки. Если в молекуле кислоты связь между водородом и кислотным остатком не достаточно прочная, то она разрывается, при этом электрон атома водорода остается у кислотного остатка.

В растворах сильных кислот почти все молекулы диссоциируют на ионы. В слабых же кислотах диссоциация протекает слабее, также наряду с ней протекает обратный процесс — ассоциация — когда ионы кислотного остатка и водорода образуют связь, и снова получается электронейтральная молекула кислоты. Поэтому в уравнениях диссоциации часто для сильных кислот используют знак равенства или однонаправленную стрелку, а для слабых кислот — разнонаправленные стрелки, подчеркивая тем самым, что процесс идет в обе стороны.

К сильным электролитам относятся кислоты соляная (HCl), серная (H2SO4), азотная (HNO3) и др. К слабым — фосфорная (H3PO4), азотистая (HNO2), кремниевая (H2SiO3) и др.

Молекула одноосновной кислоты (HCl, HNO3, HNO2 и др.) может диссоциировать только на один ион водорода и один ион кислотного остатка. Таким образом, их диссоциация всегда протекает в одну ступень.

Молекулы многоосновных кислот (H2SO4, H3PO4 и др.) могут диссоциировать в несколько ступеней. Сначала от них отщепляется один ион водорода, в результате остается гидро-анион (например, HSO4- – гидро-сульфат-ион). Это первая ступень диссоциации. Далее может отщепиться второй ион водорода, в результате останется только кислотный остаток (SO42-). Это вторая ступень диссоциации.

Таким образом, число ступеней электролитической диссоциации зависит от основности кислоты (количества в ней атомов водорода).

Легче всего диссоциация протекает по первой ступени. С каждой следующей ступенью диссоциация уменьшается. Причина этого заключается в том, что от нейтральной молекулы легче оторвать положительно заряженный ион водорода, чем от отрицательно заряженной. После первой ступени оставшиеся ионы водорода сильнее притягиваются к кислотному остатку, т. к. на нем оказывается больший отрицательный заряд.

По аналогии с кислотами на ионы диссоциируют и основания. В данном случае образуются катионы металлов и гидроксид-анионы (OH-). В зависимости от количества гидроксид-групп в молекулах оснований диссоциация также может происходить в несколько ступеней.