Електролітична дисоціація кислот, основ і солей
~15 хв · 9 розділів · 10 тестових запитань
Частина кар’єрної траєкторії Підготовка до НМТ 2027: Хімія — повний курс.
У цьому уроці ти опануєш, як речовини розпадаються на йони у водних розчинах, навчишся складати рівняння дисоціації кислот, лугів і солей, визначати сильні й слабкі електроліти та обчислювати ступінь дисоціації.
Усі речовини можна поділити на дві великі групи за здатністю їхніх розчинів або розплавів проводити електричний струм. Ця властивість визначається тим, чи є в розчині вільні заряджені частинки — йони.
Що таке електроліти й неелектроліти
Електроліти — це речовини, розчини або розплави яких проводять електричний струм. До них належать кислоти (HCl, H₂SO₄), луги (NaOH, KOH) і солі (NaCl, KNO₃). Неелектроліти — це речовини, розчини яких не проводять електричний струм. Типові приклади: цукор (сахароза C₁₂H₂₂O₁₁), глюкоза C₆H₁₂O₆, етанол C₂H₅OH, гліцерол C₃H₅(OH)₃, кисень O₂, азот N₂.
Як це перевірити на досліді
Уяви простий прилад: джерело струму, два електроди, з'єднані з лампочкою й занурені в розчин. Якщо занурити електроди в розчин кухонної солі NaCl, лампочка світитиме яскраво — розчин проводить струм. Якщо занурити в розчин цукру, лампочка не світитиме — струму немає. У дистильованій воді лампочка практично не світить, бо вода — дуже слабкий електроліт.
Чому одні речовини проводять струм, а інші — ні
Відповідь криється в будові речовини. Розчинні йонні сполуки, як-от NaCl або NaOH, уже складаються з йонів. У кристалічному стані ці йони закріплені у вузлах кристалічної ґратки й не можуть рухатися. Але коли така сполука потрапляє у воду, молекули води відривають йони один від одного, і вони стають вільними та рухливими — саме вони переносять електричний струм.
Молекулярні речовини з ковалентними зв'язками, як-от HCl, теж можуть бути електролітами, якщо під дією води їхні молекули розпадаються на йони. Однак самої полярності зв'язку недостатньо: сахароза й етанол мають полярні зв'язки, але у воді лишаються переважно молекулами, тому струму не проводять.
Важливі нюанси
Кристал NaCl не проводить струм, бо йони закріплені у вузлах ґратки. Але розплав NaCl і розчин NaCl — проводять, бо йони стають рухливими.
Газоподібний хлороводень HCl і рідкий HCl (без води) не проводять струм. Лише коли HCl розчиняється у воді, утворюється хлоридна кислота, яка проводить струм — йони H⁺ і Cl⁻ виникають унаслідок взаємодії з водою.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Чому ж суха кухонна сіль не проводить струм, а її водний розчин — проводить? Відповідь дає теорія електролітичної дисоціації, яку 1887 року запропонував шведський учений Сванте Арреніус.
Електролітична дисоціація — що це?
Електролітична дисоціація — це розпад електроліту на йони під дією полярних молекул води або під час плавлення. У випадку йонних сполук (NaCl, NaOH) молекули води «відривають» йони від кристалічної ґратки. У випадку молекулярних сполук із ковалентним полярним зв'язком (HCl) вода спричиняє розпад молекули на йони.
Механізм дисоціації на прикладі NaCl
Молекула води — диполь: на атомі Оксигену зосереджений частковий негативний заряд (δ⁻), а на двох атомах Гідрогену — частковий позитивний (δ⁺). Коли кристал NaCl потрапляє у воду, диполі води орієнтуються навколо йонів: до катіона Na⁺ вони повертаються атомами Оксигену (δ⁻), а до аніона Cl⁻ — атомами Гідрогену (δ⁺). Взаємодія диполів з йонами послаблює зв'язки між ними, і йони відриваються від кристала, переходять у розчин. У розчині кожен йон оточений молекулами води — такий стан називають гідратацією йонів.
Дисоціація молекулярних сполук: HCl
Молекула HCl має ковалентний полярний зв'язок. У воді диполі H₂O орієнтуються навколо молекули HCl, послаблюють зв'язок H—Cl і розривають його. Утворюються гідратовані йони H⁺ (точніше, H₃O⁺ — йон гідроксонію) та Cl⁻. У рівняннях для спрощення пишуть H⁺, пам'ятаючи, що насправді це H₃O⁺.
Йони — не атоми
Важливо розуміти: властивості йонів зовсім інші, ніж властивості відповідних атомів. Наприклад, металевий натрій бурхливо реагує з водою, а йони Na⁺ у розчині з водою не реагують. Йон Cl⁻ не отруйний і не має різкого запаху, на відміну від молекули хлору Cl₂.
Електронейтральність розчину
Будь-який розчин електроліту залишається електронейтральним: сума зарядів усіх катіонів дорівнює сумі зарядів усіх аніонів. Наприклад, у розчині H₂SO₄ на кожні два H⁺ (сумарний заряд +2) припадає один SO₄²⁻ (заряд −2).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Тепер, коли ти розумієш, що таке електролітична дисоціація, настав час навчитися записувати її рівняння для різних класів речовин: кислот, основ і солей.
Дисоціація кислот
Кислоти — це електроліти, які під час дисоціації утворюють катіони Гідрогену H⁺ (інших катіонів немає) й аніони кислотного залишку. Сильні кислоти дисоціюють необоротно (знак →):
HCl → H⁺ + Cl⁻
HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻
H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻ (спрощено — сульфатна кислота дисоціює повністю за двома ступенями)
Слабкі багатоосновні кислоти дисоціюють ступінчасто й оборотно (знак ⇄). Переважно дисоціація відбувається лише за першим ступенем:
H₂CO₃ ⇄ H⁺ + HCO₃⁻
HCO₃⁻ ⇄ H⁺ + CO₃²⁻ (другий ступінь — дуже слабко)
H₂S ⇄ H⁺ + HS⁻
Дисоціація основ
Основи — це електроліти, які дисоціюють з утворенням гідроксид-аніонів OH⁻ (інших аніонів немає). Луги (розчинні основи) дисоціюють необоротно:
NaOH → Na⁺ + OH⁻
Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻
Слабка основа — водний розчин амоніаку:
NH₃·H₂O ⇄ NH₄⁺ + OH⁻
Нерозчинні основи, як-от Cu(OH)₂ або Fe(OH)₃, практично не дисоціюють, тому рівнянь дисоціації для них не записують.
Дисоціація солей
Солі дисоціюють на катіони металічних елементів (або амонію NH₄⁺) й аніони кислотних залишків. Розчинні солі дисоціюють необоротно:
Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻ (разом 5 йонів)
K₃PO₄ → 3K⁺ + PO₄³⁻ (разом 4 йони)
NH₄NO₃ → NH₄⁺ + NO₃⁻
Кислі солі, як-от NaHCO₃, дисоціюють з утворенням катіона металу та гідрогенаніона:
NaHCO₃ → Na⁺ + HCO₃⁻
Нерозчинні солі (BaSO₄, CaCO₃, AgCl) на йони не розписують — вони практично не дисоціюють.
Лічба йонів і кількості речовини
Індекс у формулі стає коефіцієнтом перед йоном у рівнянні дисоціації. Наприклад, з 1 моль Fe₂(SO₄)₃ утворюються 2 моль Fe³⁺ і 3 моль SO₄²⁻ — разом 5 моль йонів. З 0,2 моль Na₂SO₄ утворюються 0,4 моль Na⁺ і 0,2 моль SO₄²⁻ — разом 0,6 моль йонів. Заряди йонів можна знайти в таблиці розчинності довідки НМТ.
Речовина | Рівняння дисоціації | Число йонів з 1 формульної одиниці | Примітка |
|---|---|---|---|
HCl | HCl → H⁺ + Cl⁻ | 2 | Сильна кислота |
H₂CO₃ | H₂CO₃ ⇄ H⁺ + HCO₃⁻ | 2 (переважно) | Слабка, ступінчасто |
NaOH | NaOH → Na⁺ + OH⁻ | 2 | Луг |
Al₂(SO₄)₃ | Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻ | 5 | Розчинна сіль |
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Не всі електроліти дисоціюють однаковою мірою. Одні розпадаються на йони майже повністю, інші — лише частково. Щоб кількісно описати цю відмінність, використовують поняття ступеня дисоціації.
Ступінь дисоціації
Ступінь дисоціації α — це відношення числа (або кількості речовини) молекул, що розпалися на йони, до загального числа розчинених молекул:
α = n(дис.) / n(заг.)
Ступінь дисоціації виражають у частках одиниці або у відсотках. Наприклад, якщо з 500 розчинених молекул слабкої кислоти на йони розпалися 15, то α = 15 / 500 = 0,03, тобто 3 %.
Сильні електроліти
Сильні електроліти мають ступінь дисоціації, близький до 1 (тобто 100 %). У рівняннях дисоціації для них використовують знак необоротної реакції →. До сильних електролітів належать:
кислоти: HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄;
луги: NaOH, KOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂;
майже всі розчинні солі.
Слабкі електроліти
Слабкі електроліти мають ступінь дисоціації, значно менший за 1 (у розведених розчинах — від кількох відсотків до часток відсотка). У рівняннях дисоціації для них використовують знак оборотної реакції ⇄. До слабких електролітів належать:
кислоти: H₂S, H₂CO₃, H₂SO₃, HNO₂, HF, CH₃COOH та інші карбонові кислоти;
основи: NH₃·H₂O (амоніак водний);
вода H₂O.
Окремо варто згадати H₃PO₄ — це електроліт середньої сили. Зверни увагу: HF, на відміну від HCl, HBr, HI, є слабкою кислотою, хоча всі вони — галогеноводневі кислоти.
Від чого залежить ступінь дисоціації
Ступінь дисоціації залежить від:
природи електроліту — одні речовини дисоціюють краще за інші;
концентрації розчину — під час розведення α зростає;
температури — зазвичай підвищення температури збільшує α.
Вплив добавок на рівновагу дисоціації розглянуто в уроці про принцип Ле Шательє.
Група | Приклади | Ступінь дисоціації α | Знак у рівнянні |
|---|---|---|---|
Сильні електроліти | HCl, HNO₃, H₂SO₄, NaOH, KOH, розчинні солі | α ≈ 1 (близько 100 %) | → |
Слабкі електроліти | H₂S, H₂CO₃, HF, CH₃COOH, NH₃·H₂O, H₂O | α << 1 (значно менше 100 %) | ⇄ |
Середньої сили | H₃PO₄ | α ≈ 0,03–0,3 (3–30 %) | ⇄ |
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Розв'яжемо кілька типових завдань, які трапляються на НМТ, щоб закріпити знання на практиці.
Приклад 1. Вибір слабкого електроліту
Завдання: Яка з перелічених речовин є слабким електролітом?
А) KOH Б) HCl В) H₂S Г) сахароза C₁₂H₂₂O₁₁
Розв'язання: Слабкі електроліти — це речовини, які дисоціюють частково, зі ступенем дисоціації значно меншим за 1. KOH і HCl — сильні електроліти (луг і сильна кислота відповідно). Сахароза — неелектроліт, її розчин не проводить струм взагалі. H₂S (сульфідна кислота) — слабка кислота, дисоціює оборотно: H₂S ⇄ H⁺ + HS⁻.
Відповідь: H₂S (варіант В).
Чому інші варіанти неправильні: KOH — луг, сильний електроліт; HCl — сильна кислота, сильний електроліт; сахароза — неелектроліт, а не слабкий електроліт.
Приклад 2. Кількість речовини йонів
Завдання: Скільки моль йонів утворюється під час повної дисоціації 0,4 моль ферум(III) сульфату?
Розв'язання: Записуємо рівняння дисоціації: Fe₂(SO₄)₃ → 2Fe³⁺ + 3SO₄²⁻. З однієї формульної одиниці утворюється 2 + 3 = 5 йонів. Отже, з 0,4 моль Fe₂(SO₄)₃ утворюється 0,4 · 5 = 2,0 моль йонів.
Відповідь: 2.
Поширені помилки: 0,8 (пораховано лише катіони Fe³⁺: 0,4 · 2 = 0,8), 1,2 (пораховано лише аніони SO₄²⁻: 0,4 · 3 = 1,2), 0,4 (сіль вважали однією частинкою, не помноживши на число йонів).
Приклад 3. Правильне рівняння дисоціації
Завдання: Яке рівняння електролітичної дисоціації записано правильно?
А) Cu(OH)₂ → Cu²⁺ + 2OH⁻ Б) Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻ В) Al₂(SO₄)₃ → Al₂³⁺ + 3SO₄²⁻ Г) K₂SO₄ → K₂⁺ + SO₄²⁻
Розв'язання: Перевіряємо кожен варіант. А) Cu(OH)₂ — нерозчинна основа, її дисоціацію не записують. Б) Ba(OH)₂ — луг, розчинна основа, дисоціює правильно: Ba²⁺ + 2OH⁻. В) Індекс 2 перенесено в йон Al₂³⁺ — це груба помилка, правильно 2Al³⁺. Г) Індекс 2 перенесено в йон K₂⁺ — правильно 2K⁺.
Відповідь: Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻ (варіант Б).
Приклад 4. Ступінь дисоціації
Завдання: У розчині слабкої кислоти з кожних 400 розчинених молекул 12 розпалися на йони. Обчисліть ступінь дисоціації у відсотках.
Розв'язання: Ступінь дисоціації α = n(дис.) / n(заг.) = 12 / 400 = 0,03. У відсотках: 0,03 · 100 % = 3 %.
Відповідь: 3.
Поширені помилки: 0,03 (правильне значення в частках одиниці, але умова вимагала у відсотках), 3,1 (12 поділили на 388 — число молекул, що не розпалися, замість загального числа 400).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Під час вивчення електролітичної дисоціації учні часто припускаються однотипних помилок. Розгляньмо їх, щоб ти знав, на що звернути особливу увагу.
Записують дисоціацію нерозчинних основ і солей. Наприклад, пишуть Cu(OH)₂ → Cu²⁺ + 2OH⁻ або BaSO₄ → Ba²⁺ + SO₄²⁻. Насправді нерозчинні речовини практично не дисоціюють, тому рівнянь дисоціації для них не складають.
Переносять індекс формули в йон. Помилка: Al₂(SO₄)₃ → Al₂³⁺ + 3SO₄²⁻ замість правильної форми 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻. Індекс у формулі стає коефіцієнтом перед йоном, а не частиною заряду.
Плутають слабкий електроліт з неелектролітом. Сахароза й етанол — неелектроліти, їхні розчини взагалі не проводять струм. А H₂S і CH₃COOH — слабкі електроліти, вони проводять струм, хоч і слабко.
Вважають HF сильною кислотою за аналогією з HCl, HBr, HI. Насправді флуоридна кислота HF — слабка, на відміну від інших галогеноводневих кислот.
Пишуть знак → для слабких електролітів або записують дисоціацію слабкої багатоосновної кислоти одним ступенем до кінця. Правильно: H₂CO₃ ⇄ H⁺ + HCO₃⁻, а не H₂CO₃ → 2H⁺ + CO₃²⁻.
Вважають, що кристал NaCl чи рідкий хлороводень проводять струм. Насправді кристал NaCl не проводить струм (йони закріплені), а газоподібний і рідкий HCl — молекулярні речовини без вільних йонів.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Тема «Електролітична дисоціація» входить до розділу 1.6 програми НМТ з хімії. Розберімо, як саме її перевіряють на тестуванні.
Що треба знати за програмою
Програма НМТ (тема 1.6) вимагає: знати визначення електроліту, неелектроліту, електролітичної дисоціації, ступеня дисоціації; уміти наводити приклади сильних і слабких електролітів, розрізняти електроліти й неелектроліти, складати рівняння дисоціації основ, кислот і солей.
Формат завдань
У першій частині тесту (завдання № 1–18, по 1 балу) трапляються завдання з вибором однієї правильної відповіді з чотирьох. Наприклад: «Яка речовина є слабким електролітом?» або «Яке рівняння дисоціації записано правильно?». У демоваріанті 2026 року завдання № 7 (1 бал) перевіряло зміщення рівноваги дисоціації слабкої кислоти — таке завдання спирається на розуміння того, що слабка кислота дисоціює оборотно.
Довідкові матеріали
Під час НМТ ти отримуєш довідку, яка містить таблицю розчинності. У ній показано катіони (від H⁺ до Hg²⁺) й аніони (від OH⁻ до CH₃COO⁻) із зарядами та розчинність сполук. Поділу на сильні й слабкі електроліти в довідці немає — цей перелік треба знати напам'ять.
Завдання з короткою відповіддю
У завданнях № 21–24 (коротка відповідь) записують лише число. З цієї теми можуть, наприклад, попросити обчислити кількість речовини йонів, що утворюються під час дисоціації певної кількості солі. Ступінь дисоціації програма вимагає знати як поняття; якщо ж у задачі його треба обчислити, подавай відповідь у тих одиницях, яких вимагає умова. Уважно читай, що саме просять: «у відсотках» чи «в частках одиниці».
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Тут зібрано відповіді на найпоширеніші запитання, які виникають під час вивчення електролітичної дисоціації.
Чому розчин цукру не проводить струм, а розчин солі проводить?
Розчин солі (NaCl) проводить струм, бо NaCl — йонна сполука. У воді молекули води відривають йони Na⁺ та Cl⁻ від кристалічної ґратки, і вони стають вільними рухливими частинками, здатними переносити електричний струм. Сахароза (цукор) — молекулярна сполука з ковалентними зв'язками. Хоча її молекули полярні, у воді вони не розпадаються на йони, а лишаються цілими молекулами. Тому в розчині цукру немає вільних заряджених частинок, і струм не проводиться.
Чому не пишуть рівняння дисоціації Cu(OH)₂?
Cu(OH)₂ — нерозчинна основа. У воді вона практично не розчиняється, а отже, не дисоціює на йони. Рівняння дисоціації записують лише для розчинних електролітів: кислот, лугів і розчинних солей. Для нерозчинних речовин (Cu(OH)₂, Fe(OH)₃, BaSO₄, CaCO₃, AgCl) рівнянь дисоціації не складають.
Чим слабкий електроліт відрізняється від неелектроліту?
Слабкий електроліт (наприклад, H₂S, CH₃COOH, NH₃·H₂O) частково дисоціює на йони, тому його розчин слабко проводить електричний струм. Неелектроліт (сахароза, етанол, гліцерол) взагалі не дисоціює, тому його розчин струму не проводить. Головна відмінність: слабкий електроліт все ж дає йони в розчині (хоч і мало), а неелектроліт — ні.
Скільки йонів дає сульфатна кислота — два чи три?
Сульфатна кислота H₂SO₄ — сильна кислота. Вона дисоціює ступінчасто: перший ступінь необоротний (H₂SO₄ → H⁺ + HSO₄⁻), другий — оборотний (HSO₄⁻ ⇄ H⁺ + SO₄²⁻) і в розведених розчинах проходить значною мірою, але не повністю. У шкільних завданнях часто пишуть спрощено: H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻. Отже, за повної дисоціації з однієї молекули H₂SO₄ утворюються три йони: два H⁺ і один SO₄²⁻.
Чому HF — слабка кислота, якщо HCl сильна?
Хоча HF і HCl — галогеноводневі кислоти, сила зв'язку H—F набагато більша, ніж H—Cl, через менший радіус атома Флуору. Тому молекулі HF важче розпастися на йони у воді, і дисоціація відбувається лише частково. Крім того, у розчині HF утворюються стійкі йонні пари (H⁺…F⁻) та димери, що знижує ступінь дисоціації. Тому HF — слабка кислота, тоді як HCl, HBr і HI — сильні.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Електроліти — кислоти, луги, солі. Неелектроліти — цукор (сахароза), спирт (етанол), гліцерол, O₂, N₂.
Кислота → H⁺ + кислотний залишок. Луг → катіон металічного елемента + OH⁻. Сіль → катіон металічного елемента (або NH₄⁺) + кислотний залишок.
Індекс у формулі стає коефіцієнтом перед йоном: Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻.
Нерозчинні основи й солі на йони не розписують (Cu(OH)₂, BaSO₄, CaCO₃, AgCl).
Сильні електроліти: HCl, HNO₃, H₂SO₄, луги, розчинні солі. Слабкі: H₂S, H₂CO₃, HF, CH₃COOH, NH₃·H₂O.
Ступінь дисоціації α = n(дис.) / n(заг.), у частках одиниці або у відсотках.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Перевірте себе на цьому юніті
Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.
1. Коли кристал натрій хлориду NaCl потрапляє у воду, молекули H₂O орієнтуються навколо йонів кристала. Як саме вони орієнтуються біля катіона Na⁺?
2. Яка з перелічених речовин є неелектролітом?
3. Яке рівняння електролітичної дисоціації записано правильно?
4. Який запис правильно відображає ступінчасту дисоціацію карбонатної кислоти H₂CO₃?
5. Скільки йонів утворюється з однієї формульної одиниці алюміній сульфату Al₂(SO₄)₃ під час повної дисоціації?
Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 10 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.
Приєднатися, щоб пройти тест