Муравьиная кислота – формула, свойства, получение и применение

Муравьиная кислота. Свойства, применение и цена муравьиной кислоты

В 17-ом веке ее нашли в муравьях и решили назвать муравьиной. Кислоту насекомые выделяют при укусах.

Джон Рейем, открывший соединение, изучал рыжих муравьев. С их помощью и получил реагент.

Позже, выяснилось, что муравьиная кислота вовсе не муравьиная, точнее, не только.

Вещество содержится во фруктах, растениях, человеческом поте, моче. Кроме муравьев кислоту выделяют пчелы, тоже при укусах.

Так что, ощущение от ее попадания в кожу вспомнит каждый. Это жжение. Хоть реагент и не относится к сильным, но все же, является кислотой .

Название класса оправдано. Все его соединения кислые на вкус. Но, сейчас не об общих свойствах, а характеристиках именно муравьиного реагента.

Свойства муравьиной кислоты

HCOOH, – такова формула муравьиной кислоты. COOH химики называют карбоксильной группой.

В героини статьи она одна, поэтому, соединение одноосновное. CH₄ – метан. Соответственно, кислота метановая.

Собрав данные воедино, получаем одноосновное карбоновое соединение метана. Оно биогенно, поскольку вырабатывается живыми организмами, а не только синтезируется.

Цепь молекул кислоты открыта. Если пройдет взаимодействие со спиртом, получится этерифицированная форма соединения.

Такая характерна для масел, восков, в общем, растительных и животных жиров. Поэтому, метановую кислоту именуют жирной.

Однако, в своем ряду соединение стоит особняком, поскольку углерод карбоксильной группы скреплен с водородом .

Обычно же, он контачит с алкилом, то есть, углеводородным радикалом. В итоге, героиню статьи можно причислить не только к жирным кислотам , но и альдегидам, а попросту, спиртам.

Как и они, муравьиная кислота способна окисляться. Итог реакции – угольная кислота.

От альдегидов соединение взяло и способность восстанавливать соли и окиси ртути. Реакции муравьиной кислоты с ними идут при нагреве.

Получаются закись ртути , а порой, и ее металлическая форма. Подобная реакция проходит с серебром .

Взаимодействие дает соль муравьиной кислоты. Она просто разлагается, вновь давая чистый аргентум.

У муравьиной кислоты нет кристаллического состояния. Соединение изначально жидкое, легко смешивается с ацетоном, глицерином, бензолом.

Последние вещества ароматические. Запах есть и у муравьиной кислоты. Аромат специфический, резкий.

В водных растворах соединения он рассеивается, поскольку уменьшается концентрация кислоты. Резок запах лишь в ее безводной форме.

Хотя, вода может найтись и в ней. Нужно лишь примешать к муравьиной кислоте серную. Итог реакции — окись углерода и вода.

Последняя, используется для хозяйственных нужд. А вот окись углерода – продукт, нужный для создания синтетического жидкого топлива, органических кислот, спиртов.

Получить из муравьиной кислоты можно и двуокись углерода. На нее и водород героиня статьи распадается в присутствии двух металлов, — иридия и родия .

Для реакции достаточно одного из них. Говоря простым языком, двуокись углерода – это угарный газ.

Однако, и он нужен промышленникам. Соединение добавляют в газировки, пиво и сахар .

Остается выяснить, зачем нужна сама муравьиная кислота. Отзывы промышленников, и не только, далее.

Применение муравьиной кислоты

Применение соединение нашло в пищевой промышленности. Увидите на упаковке Е236, знайте, это муравьиная кислота. Купить с ней предлагают напитки, как безалкогольные, так и алкогольные, к примеру, вина.

Е236 добавляется, так же, в корма для животных и консервированные овощи. Соответственно, добавка помогает продуктам дольше сохраняться. Вывод: — у реагента есть антибактериальные свойства.

В организме раствор муравьиной кислоты не задерживается, быстро выводится. Главное, не переборщить.

Если на кожу, или внутрь, нечаянно попадет концентрат соединения, не избежать ожогов, отравления, потери зрения.

Животным тоже предлагают продукты с муравьиной кислотой. Речь уже не о домашних питомцах и их кормах.

В сено и силос для скотины муравьиное соединение, так же, добавляют. Кислота замедляет процессы гниения. Распад сена замедляется, оно остается полезным и вкусным до самой весны.

Муравьиная кислота в аптеках продается не только в качестве обеззараживающего средства, но и лекарства от варикоза.

Попадая в кровь в небольших количествах, реагент способствует расширению сосудов, а значит, улучшает кровоток.

Это служит профилактикой тромбов – смертельно опасного последствия варикоза.

Кровь застаивается в венах, образуются сгустки, крепящиеся к стенкам сосудов. Отрываясь, они устремляются к сердцу.

Если дойдут, последует мгновенная смерть. Проблема, как видно, острая и решить ее помогает не менее «острое» средство – муравьиная кислота.

Медики используют метановую кислоту и в качестве иммуностимулятора. Эту роль соединение играет в лечении туберкулеза.

Бороться реагент способен и с грибковыми заболеваниями. Хотя, часть аптечных средств, больше косметической направленности.

Так, на основе героини статьи делают средства от угревой сыпи. Купить можно и крем с муравьиной кислотой.

Его, как правило, берут для соляриев. Средство слегка раздражает, а значит, и разогревает кожу.

В итоге, обменные процессы протекают быстрее, покровы словно притягивают ультрафиолет.

Так что, муравьиная кислота для загара позволяет сократить время пребывания в солярии, получив, при этом, должный эффект.

В химической промышленности муравьиная кислота служит восстановителем. Помогают свойства, заимствованные от альдегидов.

Реагент, так же, нужен в текстильной отрасли для окрашивания тканей. Муравьиная кислота выступает в роли протравы.

Она нужна для подготовки поверхности материи, иначе, краситель ляжет неравномерно.

Интересно, что муравьиную кислоту используют и за пределами человеческого общества.

Так, медведи после спячки направляются к муравейникам и ложатся на них. Зла на насекомых гиганты не держат.

Косолапые хотят избавиться от паразитов, скопившихся в шерсти за зиму. Они боятся кислот.

Муравьи кусают медведя, но не добираются до кожи, впрыскивая экстракт в густую шерсть. Паразиты бегут «с тонущего в реагенте корабля».

Добыча муравьиной кислоты

Получение муравьиной кислоты – дорога, которая разветвляется. Есть несколько путей добычи реагента.

Первый – производство муравьиной кислоты из соединений углерода, к примеру, хлороформа. На него воздействуют разбавленной щелочью.

Возможно, так же, омылить синильную кислоту, воздействовать двуокисью углерода на гидрит калия , нагреть щавеливую кислоту в присутствии глицерина.

Однако, промышленниками используется лишь один метод. Это пропускание окиси углерода через едкий натр.

Водный раствор реагента можно получить способом перегонки муравьиных солей и серной кислоты.

Если нужно убрать воду, воздействуют концентратом щавелевой кислоты. Привычная дробная перегонка водных растворов не поможет.

При 107-ми градусах смесь метановой кислоты и воды – постоянно кипящий состав. Причем, героини статьи в нем лишь 77%.

Цена муравьиной кислоты

На муравьиную кислоту цена зависит, в основном, от концентрации. Чаще всего, продают растворы, а не обезвоженный реагент.

Для медицинских целей, к примеру, нужна концентрация всего в 1,4%. Препарат именуется муравьиным спиртом и стоит порядка 20-ти рублей за 50-миллилитровый флакон.

Если к соединению примешены дополнительные компоненты, к примеру, по уходу за телом, цена будет иная. Так, 75-миллилитровый бутылек бальзама для кожи может стоит 110, а то и 200 рублей.

Для промышленников реагент отгружают цистернами, или канистрами по 25 и 35 килограммов. За последние, просят в районе 3000-4000 рублей.

Ценник за кило – 50-150 рублей. Это запросы продавцов за 85-процентную кислоту.

Разброс цен связан с чистотой соединения и личными амбициями бизнесменов, а так же, местом производства.

Наиболее выгодны продукция из Китая и отечественные образцы. Частично на цену влияет тара. Она может быть металлической, или пластиковой.

Учитывается наличие удобного слива, как у канистр. В бочках такого, как правило, нет. Есть ряд тар, открыв которые, закрыть уже не получиться.

За такое неудобство стоимость немного снижают. Снижают ее и для оптовиков. При крупных заказах удается сэкономить от 5-ти до 20, а иногда, и все 25%.

Особенно лояльно отношение к постоянным партнерам. Некоторым из них кислоту отгружают даже без предоплаты.

Муравьиная кислота

Муравьиная или метановая кислота – представитель ряда насыщенных одноосновных карбоновых соединений.

При нормальных условиях это бесцветная жидкость, растворимая в глицерине, толуоле, ацетоне, бензоле. Вступает в реакцию с диэтиловым эфиром, этанолом, водой.

Муравьиная кислота впервые выделена из рыжих лесных муравьев в 1671 году ученым Джоном Рэйем. Искусственно синтезирована только в ХІХ веке химиком Джозефом Гей-Люссаком.

Самый распространенный метод получения вещества – выделение при производстве уксусной кислоты, под воздействием жидкофазного окисления бутана. Другие способы производства метановой субстанции: путем разложения глицериновых эфиров щавелевой кислоты, при окислении метанола.

В больших концентрациях отравляет организм, оказывая токсическое действие, осаждает пектины, поэтому в пищевой промышленности используется как консервант в ограниченном количестве.

• Общие сведения
• Применение
• Медицина и метановая кислота
• Побочные эффекты и взаимодействие с алкоголем
• Удаление волос при помощи метановой кислоты
• Вывод

Общие сведения

В природе метановая кислота обнаружена в таких продуктах, как клубника, малина, яблоко, авокадо, дикий ямс, папайя, крапива, киноа, китайский личи, драконий фрукт (питайя).

Помимо этого, соединение содержат безалкогольные напитки, квашенные/маринованные овощи, яблочный уксус, секрет пчел, фруктовые/рыбные консервы.

По органической структуре вещество (НСООН) относится к группе жирных кислот и проявляет сильное антимикробное действие. Его опасность зависит от концентрации. На основании данных классификации Европейского союза установлено, что жидкий 10% раствор при контакте с кожей оказывает раздражающее действие, 15% и выше – разъедающее, а 100% оставляет сильные химические ожоги, способен вызвать анафилактический шок.

Для усиления вкусовых качеств, увеличения срока годности консервированных продуктов, корма для скота, муравьиная кислота и ее соли используются в пищевой промышленности в качестве добавок (Е236–Е238).

Несмотря на то, что соединение относится к группе простейших, его роль в жизнедеятельности человека нельзя недооценивать. Метановая кислота участвует в обменных процессах. В организме животных она обеспечивает синтез пуриновых оснований, метионина, нуклеиновых кислот.

Применение

Метановая кислота не относится к разряду жизненно необходимых соединений для человеческого организма. Допустимая суточная норма вещества составляет 3 миллиграмма. Хорошо усваивается печенью, при высоких концентрациях обладает мочегонным действием, выводится с калом.

Муравьиная кислота – активатор химических реакций в межклеточном матриксе, органах, соединительной ткани, за счет чего организм быстрее восстанавливается.

Сегодня соединение выпускается в виде спиртовых настоек 1,4%, медицинских препаратов, входит в состав гель-бальзамов, мазей.

Сферы применения муравьиной кислоты:

1. Сельское хозяйство, для заготовки кормов. Соединение используется как антибактериальный, консервирующий агент, замедляющий процессы распада, гниения. Интересно, что силос, сено после обработки метановой кислотой дольше сохраняются.
2. Текстильная промышленность – в протравном крашении шерсти.
3. Пчеловодство – для борьбы с паразитами.
4. Химическая промышленность – как растворитель.
5. Парфюмерия и косметология – как регулятор жёсткости воды, составной компонент аэрозольных спреев для волос.
6. Пищевая промышленность – как консервант. Благодаря тому, что Е236 борется с развитием плесени и патогенной среды в квашеных, маринованных, консервированных овощах, он используется в производстве безалкогольных напитков, рыбопродуктов. Помимо этого, органическая кислота применяется для дезинфекции пивных и винных бочек. Консервант усиливает запах и вкусовые качества пищевых продуктов, поэтому широко используется при создании фруктовых полуфабрикатов. В диетическом питании в качестве солезаменителей рекомендуется употреблять формиаты (соли муравьиной кислоты).
7. Медицина – как средство от угревой сыпи, для расширения сосудов, улучшения питания тканей.

Для устранения прыщей метановую кислоту нанесите на проблемное место, при этом, очищать кожу предварительно не рекомендуется, поскольку это приведет к излишней потере влаги. Через 10 минут после высыхания 1,4 % спирта, нанесите на лицо увлажняющий крем. Процедуру выполнять утром и вечером в течение пяти дней.

Рассмотрим подробно, какими свойствами обладает муравьиная кислота и показания к применению препарата в лечебных целях.

Медицина и метановая кислота

Органическое соединение используют как болеутоляющее, очищающее, антисептическое, противовоспалительное и бактерицидное средство.

Для наружного применения фармакологическая промышленность выпускает вещество в виде раствора: 1,4% муравьиной кислоты в 70% этиловом спирте. Стандартный объем флакона – 50 или 100 миллилитров. Прозрачная бесцветная жидкость имеет характерный запах этанола, усиленный парами метанового соединения. Препарат относится к категории медикаментов, которые проявляют анальгезирующие и раздражающие свойства. При наружном применении муравьиная кислота оказывает отвлекающее действие, вызывает расширение сосудов, улучшает питание тканей.

Показания к применению 1,4% раствора:

• невралгия;
• неспецифические моно- или полиартриты;
• миозит;
• артралгия;
• миалгия.

• повреждение кожных покровов в месте нанесения средства;
• гиперчувствительность к соединению.

Помимо спиртового раствора, муравьиную кислоту используют для приготовления мазей.

Самое распространенное средство – гель-бальзам «Муравьивит». Фармакологические свойства препарата: восстанавливающее, тонизирующие, противоотёчное, регенерирующее (обновляет ткани). Бальзам снимает воспаление, успокаивает боль, уменьшает проницаемость капилляров. Кроме того, он замедляет свертываемость крови, улучшает микроциркуляцию, повышает тонус венозных сосудов и препятствует образованию тромбоза. При местном применении уничтожает грамположительные, грамотрицательные микроорганизмы, оказывая антисептическое, обеззараживающее действие.

Показания к применению средства:

• острые приступы боли в суставах, пояснице, верхней части спины, шее;
• травмы (растяжения связок, мышц, вывихи, ушибы) без повреждения кожи;
• для снятия зуда от колючих растений, укуса насекомых, раздражений;
• головные боли, синяки, гематомы;
• варикозное расширение вен;
• ощущение тяжести в ногах;
• экзема, дерматиты;
• грибковые заболевания;
• угревая сыпь, фурункулы.

В народной медицине муравьиная кислота издавна применялась для лечения радикулита, подагры, ревматизма, остеопороза, педикулеза, стимуляции роста волос.

Мази, гели-бальзамы, спиртовой раствор предназначены только для наружного использования. Для облегчения состояния и снятия воспаления препарат нужно тонким слоем нанести на проблемный участок и легкими массирующими движениями плавно распределить по коже, оставить до полного высыхания. Пораженные места смазывать 2-3 раза в сутки до исчезновения симптомов.

Сегодня метановая кислота также применяется для производства антисептического средства («Первомур») для дезинфекции оборудования в хирургии.

Побочные эффекты и взаимодействие с алкоголем

При обработке кожи препаратами, на основе муравьиной кислоты будьте внимательны, соблюдайте инструкцию производителя. Поскольку насыщенные растворы 10% и выше вызывают болевую реакцию, характеризуются разъедающими свойствами. Случайный прием такого вещества внутрь сжигает слизистую оболочку пищевода, желудка, способствует появлению выраженного некротического воспаления. Пары химического соединения разъедают ткани органов дыхания, вызывают ожоги роговицы глаз.

При попадании концентрированного раствора муравьиной кислоты на участок кожи немедленно обработайте место щелочным раствором (пищевой содой – бикарбонатом натрия).

Метановое соединение и его формальдегид – метаболиты, образуемые при распаде метанола в человеческом организме. Данные вещества токсичны и поражают зрительный нерв, что ведет к частичной либо полной слепоте. Если в организм попал метанол, во избежание образования муравьиной кислоты под влиянием алкогольдегидрогеназы, нужно сразу выпить раствор этилового спирта. Так вы сможете не допустить протекание реакции, последствием которой является потеря зрения.

Этиловый спирт – своеобразный антидот, препятствующий отравлению муравьиной кислотой.

Удаление волос при помощи метановой кислоты

Соединение применяется скорее не для избавления от нежелательной растительности, а для замедления роста волос после эпиляционной процедуры. Муравьиная кислота используется как мощный антисептик, исключительно в разбавленном виде. Ее добавляют в масляную базу или приобретают сразу готовое средство. После первого нанесения на выбритый участок, масло с муравьиной кислотой увеличивает сроки между эпиляциями, продлевая результативность процедуры, затем при регулярном использовании блокирует активность фолликула. В результате волосяное волокно не образовывается, рост растительности замедляется.

Последовательность выполнения процедуры:

• удалить волосы с проблемного места (при помощи эпилятора, воска, пинцета);
• ополоснуть, просушить кожу;
• на данный участок нанести тонким слоем средство на 15 минут;
• смыть масляный состав негорячей водой;
• осмотреть участок кожи на наличие аллергической реакции, дискомфортных явлений (при появлении зуда, шероховатости, покраснения наносить масло с муравьиной кислотой категорически запрещается, если данных явлений не наблюдается процедуру можно продолжить);
• нанести повторно средство на выбранный участок еще на 15 минут, постепенно продолжительность можно увеличивать и довести до 4 часов;
• тщательно смыть масло мыльным раствором.

Данную процедуру повторяйте по мере прорастания новых волосков. Для достижения устойчивого результата запаситесь терпением, потребуется 7–10 эпиляций с использованием муравьиного масла. Если на коже имеются повреждения (царапины, ссадины, раны, трещинки) от процедуры следует воздержаться до их полного заживления. Помимо этого, в целях безопасности не рекомендуется наносить средство в период беременности и лактации.

Для более деликатного устранения волос 10 капель муравьиного масла нужно добавить в детский крем, полученную смесь можно ежедневно наносить на проблемные участки. Помимо замедления роста волос вы получите питательное средство.

Вывод

Муравьиная кислота – это соединение, которое благодаря лечебным, профилактическим, антибактериальным свойствам используется в разных сферах деятельности человека. Это пищевая, текстильная, химическая промышленности, медицина, сельское хозяйство, парфюмерия, косметология, пчеловодство. Вещество выпускается в форме спиртосодержащего раствора, мазей, бальзамов и применяется для борьбы с прыщами, нежелательной растительностью на проблемных участках, лечения невралгии, кожных заболеваний, суставов, скорейшего заживления ран, вывихов, ушибов.

• Коронавирусы: SARS-CoV-2 (COVID-19)
• Антибиотики для профилактики и лечения COVID-19: на сколько эффективны
• Самые распространенные «офисные» болезни
• Убивает ли водка коронавирус
• Как остаться живым на наших дорогах?

Кислота отпускается без рецепта, однако ее нужно использовать с особым вниманием, соблюдая правила безопасности, поскольку при приеме внутрь она вызывает тяжелый некротический гастрит, а при попадании концентрата на кожу – аллергию.

В малых дозах (3 миллиграмма в день) в продуктах питания Е236 не представляет угрозы для жизни и здоровья человека. Консервант подавляет размножение паразитов и микроорганизмов в маринованных овощах, рыбных изделиях, безалкогольных напитках.

Прежде чем использовать муравьиный спирт наружно в лечебных целях, нужно предварительно нанести состав на 10 минут на проблемный участок кожи и наблюдать за обработанным место. При отсутствии аллергии препарат можно применять, соблюдая осторожность.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Специальность: терапевт, невролог .

Общий стаж: 5 лет .

Место работы: БУЗ ОО «Корсаковская ЦРБ» .

Образование: Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева .

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 2018-2021

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

Электролитическая диссоциация

Материалы портала onx.distant.ru

Примеры решения задач

Задачи для самостоятельного решения

Степень диссоциации

Вещества, которые в растворах или расплавах полностью или частично распадаются на ионы, называются электролитами.

Степень диссоциации α — это отношение числа молекул, распавшихся на ионы N′ к общему числу растворенных молекул N:

α = N′/N

Степень диссоциации выражают в процентах или в долях единицы. Если α =0, то диссоциация отсутствует и вещество не является электролитом. В случае если α =1, то электролит полностью распадается на ионы.

Классификация электролитов

Согласно современным представлениям теории растворов все электролиты делятся на два класса: ассоциированные (слабые) и неассоциированные (сильные) . Неассоциированные электролиты в разбавленных растворах практически полностью диссоциированы на ионы. Для этого класса электролитов a близко к единице (к 100 %). Неассоциированными электролитами являются, например, HCl, NaOH, K₂SO₄ в разбавленных водных растворах.

Ассоциированные электролиты подразделяются на три типа:

• • 1. Слабые электролиты существуют в растворах как в виде ионов, так и в виде недиссоциированных молекул. Примерами ассоциированных электролитов этой группы являются, в частности, Н₂S, Н₂SO₃, СН₃СOОН в водных растворах.
    2. Ионные ассоциаты образуются в растворах путем ассоциации простых ионов за счет электростатического взаимодействия. Ионные ассоциаты возникают в концентрированных растворах хорошо растворимых электролитов. В результате в растворе находятся как простые ионы, так и ионные ассоциаты. Например, в концентрированном водном растворе КCl образуются простые ионы К + , Cl — , а также возможно образование ионных пар (К + Cl — ), ионных тройников (K₂Cl + , KCl₂ — ) и ионных квадруполей (K₂Cl₂, KCl₃ 2- , K₃Cl 2+ ).
    3. Комплексные соединения (как ионные, так и молекулярные), внутренняя сфера которых ступенчато диссоциирует на ионные и (или) молекулярные частицы.
       Примеры комплексных ионов: [Cu(NH₃)₄] 2+ _, [Fe(CN)₆] 3+ _, [Cr(H₂O)₃Cl₂] + .

При таком подходе один и тот же электролит может относиться к различным типам в зависимости от концентрации раствора, вида растворителя и температуры. Подтверждением этому являются данные, приведенные в таблице.

Таблица. Характеристика растворов KI в различных растворителях

Приближенно, для качественных рассуждений можно пользоваться устаревшим делением электролитов на сильные и слабые. Выделение группы электролитов “средней силы” не имеет смысла. Эти электролиты являются ассоциированными. К слабым электролитам обычно относят электролиты, степень диссоцииации которых мала α

Таким образом, к сильным электролитам относятся разбавленные водные растворы почти всех хорошо растворимых в воде солей, многие разбавленные водные растворы минеральных кислот (НСl, HBr, НNО₃, НСlO₄ и др.), разбавленные водные растворы гидроксидов щелочных металлов. К слабым электролитам принадлежат все органические кислоты в водных растворах, некоторые водные растворы неорганических кислот, например, H₂S, HCN, H₂CO₃, HNO₂, HСlO и др. К слабым электролитам относится и вода.

Диссоциация электролитов

Уравнение реакции диссоциации сильного электролита можно представить следующим образом. Между правой и левой частями уравнения реакции диссоциации сильного электролита ставится стрелка или знак равенства:

HCl → H + + Cl —

Допускается также ставить знак обратимости, однако в этом случае указывается направление, в котором смещается равновесие диссоциации, или указывается, что α≈1. Например:

NaOH → Na + + OH —

Диссоциация кислых и основных солей в разбавленных водных растворах протекает следующим образом:

NaHSO₃ → Na + + HSO₃ —

Анион кислой соли будет диссоциировать в незначительной степени, поскольку является ассоциированным электролитом:

HSO₃ — → H + + SO₃ 2-

Аналогичным образом происходит диссоциация основных солей:

Mg(OH)Cl → MgOH + + Cl —

Катион основной соли подвергается дальнейшей диссоциации как слабый электролит:

MgOH + → Mg 2+ + OH —

Двойные соли в разбавленных водных растворах рассматриваются как неассоциированные электролиты:

Комплексные соединения в разбавленных водных растворах практически полностью диссоциируют на внешнюю и внутреннюю сферы:

В свою очередь, комплексный ион в незначительной степени подвергается дальнейшей диссоциации:

[Fe(CN)₆] 3- → Fe 3+ + 6CN —

Константа диссоциации

При растворении слабого электролита К А в растворе установится равновесие:

КА ↔ К + + А —

которое количественно описывается величиной константы равновесия К_д, называемой константой диссоциации :

Kд = [К + ] · [А — ] /[КА] (2)

Константа диссоциации характеризует способность электролита диссоциировать на ионы. Чем больше константа диссоциации, тем больше ионов в растворе слабого электролита. Например, в растворе азотистой кислоты HNO₂ ионов Н + больше, чем в растворе синильной кислоты HCN, поскольку К(HNO₂) = 4,6·10 — 4 , а К(HCN) = 4,9·10 — 10 .

Для слабых I-I электролитов (HCN, HNO₂, CH₃COOH) величина константы диссоциации К_д связана со степенью диссоциации α и концентрацией электролита c уравнением Оствальда:

К_д = (α 2· с)/(1-α) (3)

Для практических расчетов при условии, что α

К_д = α 2· с (4)

Поскольку процесс диссоциации слабого электролита обратим, то к нему применим принцип Ле Шателье. В частности, добавление CH₃COONa к водному раствору CH₃COOH вызовет подавление собственной диссоциации уксусной кислоты и уменьшение концентрации протонов. Таким образом, добавление в раствор ассоциированного электролита веществ, содержащих одноименные ионы, уменьшает его степень диссоциации.

Следует отметить, что константа диссоциации слабого электролита связана с изменением энергии Гиббса в процессе диссоциации этого электролита соотношением:

ΔG_T 0 = — RTlnK_д (5)

Уравнение (5) используется для расчета констант диссоциации слабых электролитов по термодинамическим данным.

Примеры решения задач

Задача 1. Определите концентрацию ионов калия и фосфат-ионов в 0,025 М растворе K₃PO₄.

Решение. K₃PO₄ – сильный электролит и в водном растворе диссоциирует полностью:

Следовательно, концентрации ионов К + и РО₄ 3- равны соответственно 0,075М и 0,025М.

Задача 2. Определите степень диссоциации α_д и концентрацию ионов ОН — (моль/л) в 0,03 М растворе NH₃·H₂О при 298 К, если при указанной температуре К_д(NH₃·H₂О) = 1,76× 10 — 5 .

Решение. Уравнение диссоциации электролита:

Концентрации ионов: [NH₄ + ] = α С ; [OH — ] = α С , где С – исходная концентрация NH 3 ·H 2 О моль/л. Следовательно:

K_д = αС · αС /(1 — αС)

К_д ≈ α 2 С

Константа диссоциации зависит от температуры и от природы растворителя, но не зависит от концентрации растворов NH 3 ·H 2 О . Закон разбавления Оствальда выражает зависимость α слабого электролита от концентрации.

α = √( К_д / С) = √(1,76× 10 — 5 / 0,03 ) = 0,024 или 2,4 %

[OH — ] = αС, откуда [OH — ] = 2,4·10 — 2 ·0,03 = 7,2·10 -4 моль/л.

Задача 3. Определите константу диссоциации уксусной кислоты, если степень диссоциации CH₃CОOH в 0,002 М растворе равна 9,4 %.

Решение. Уравнение диссоциации кислоты:

CH₃CОOH → СН₃СОО — + Н + .

α = [Н + ] / С_исх(CH₃CОOH)

откуда [Н + ] = 9,4·10 — 2 ·0,002 = 1,88·10 -4 М.

Kд = [Н + ] 2 / С_исх(CH₃CОOH)

Константу диссоциации можно также найти по формуле: К_д ≈ α 2 С .

Задача 4. Константа диссоциации HNO₂ при 298К равна 4,6× 10 — 4 . Найдите концентрацию азотистой кислоты, при которой степень диссоциации HNO₂ равна 5 %.

Решение.

К_д = α 2 С , откуда получаем С исх (HNO 2 ) = 4,6·10 — 4 /(5·10 — 2 ) 2 = 0,184 М.

Задача 5. На основе справочных данных рассчитайте константу диссоциации муравьиной кислоты при 298 К.

Решение. Уравнение диссоциации муравьиной кислоты

В “Кратком справочнике физико–химических величин” под редакцией А.А. Равделя и А.М. Пономаревой приведены значения энергий Гиббса образований ионов в растворе, а также гипотетически недиссоциированных молекул. Значения энергий Гиббса для муравьиной кислоты и ионов Н + и СООН — в водном растворе приведены ниже:

Вещество, ион	НСООН	Н +	СООН —
ΔGT 0 , кДж/моль	— 373,0		— 351,5

Изменение энергии Гиббса процесса диссоциации равно:

ΔG_T 0 = — 351,5- (- 373,0) = 21,5 кДж/моль.

Для расчета константы диссоциации используем уравнение (5). Из этого уравнения получаем:

lnK_д = — Δ G_T 0 /RT= — 21500/(8,31 298) = — 8,68

Откуда находим: K_д = 1,7× 10 — 4 .

Задачи для самостоятельного решения

1. К сильным электролитам в разбавленных водных растворах относятся:

13.2. К слабым электролитам в водных растворах относятся:

3. Определите концентрацию ионов NH₄ + в 0,03 М растворе (NH₄)₂Fe(SO₄)₂;

4. Определите концентрацию ионов водорода в 6 мас.% растворе H₂SO₄, плотность которого составляет 1,038 г/мл. Принять степень диссоциации кислоты по первой и второй ступеням равной 100 %.

5. Определите концентрацию гидроксид-ионов в 0,15 М растворе Ba(OH)₂.

6. Степень диссоциации муравьиной кислоты в 0,1 М растворе равна 4 %. Рассчитайте Концентрацию ионов водорода в этом растворе и константу диссоциации НСООН.

7. Степень диссоциации муравьиной кислоты в водном растворе увеличится при:

а) уменьшении концентрации HCOOH;

б) увеличении концентрации HCOOH;

в) добавлении в раствор муравьиной кислоты HCOONa;

г) добавлении в раствор муравьиной кислоты НCl.

8. Константа диссоциации хлорноватистой кислоты равна 5× 10 — 8 . Определите концентрацию HClO, при которой степень диссоциации HClO равна 0,5 %, и концентрацию ионов Н + в этом растворе.

0,002М; 1× 10 — 5 М.

9. Вычислите объем воды, который необходимо добавить к 50 мл 0,02 М раствора NH 3·H 2О, чтобы степень диссоциации NH 3·H 2О увеличилась в 10 раз, если К_д(NH₄OH) = 1,76·10 — 5 .

10. Определите степень диссоциации азотистой кислоты в 0,25 М растворе при 298 К, если при указанной температуре К_д(HNO₂) = 4,6× 10 — 4 .

Теория электролитической диссоциации.

Теорию электролитической диссоциации предложил шведский ученый С. Аррениус в 1887 году.

Электролитическая диссоциация – это распад молекул электролита с образованием в растворе положительно заряженных (катионов) и отрицательно заряженных (анионов) ионов.

Например, уксусная кислота диссоциирует так в водном растворе:

Диссоциация относиться к обратимым процессам. Но различные электролиты диссоциируют по-разному. Степень зависит от природы электролита, его концентрации, природы растворителя, внешних условий (температуры, давления).

Степень диссоциации α – отношение числа молекул, распавшихся на ионы, к общему числу молекул:

Степень может варьироваться от 0 до 1 (от отсутствия диссоциации до ее полного завершения). Обозначается в процентах. Определяется экспериментальным путем. При диссоциации электролита происходит увеличение числа частиц в растворе. Степень диссоциации показывает силу электролита.

Различают сильные и слабые электролиты.

Сильные электролиты – это те электролиты, степень диссоциации которой превышает 30%.

Электролиты средней силы – это те, степень диссоциации которой делит в пределах от 3% до 30%.

Слабые электролиты – степень диссоциации в водном 0,1 М растворе меньше 3%.

Примеры слабых и сильных электролитов.

Сильные электролиты

Слабые электролиты

Практически все соли и кислоты: HBr, KOH, NaOH, Ca(OH)₂, HNO₃, HClO₄.

Сильные электролиты в разбавленных растворах нацело распадаются на ионы, т.е. α = 1. Но эксперименты показывают, что диссоциация не может быть равна 1, она имеет приближенное значение, но не равна 1. Это не истинная диссоциация, а кажущаяся.

Например, пусть у некоторого соединения α = 0,7. Т.е. по теории Аррениуса в растворе «плавает» 30% непродиссоцииовавших молекул. А 70% образовали свободные ионы. А электролстатическая теория дает другое определение этому понятию: если α = 0,7, то все молекулы диссоциированы на ионы, но ионы свободны лишь на 70%, а оставшиеся 30% – связаны электростатическими взаимодействиями.

Кажущаяся степень диссоциации.

Степень диссоциации зависит не только от природы растворителя и растворяемого вещества, но и от концентрации раствора и температуры.

Уравнение диссоциации можно представить в следующем виде:

И степень диссоциации можно выразить так:

С увеличением концентрации раствора степень диссоциации электролита падает. Т.е. значения степени для конкретного электролита не является величиной постоянной.

Так как диссоциация – процесс обратимый, то уравнения скоростей реакции можно записать следующим образом:

Если диссоциация равновесна, то скорости равны и в результате получаем константу равновесия (константу диссоциации):

К зависит от природы растворителя и от температуры, но не зависит от концентрации растворов. Из уравнения видно, что чем больше недиссоциированных молекул, тем меньше величина константы диссоциации электролита.

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, и каждая ступень имеет свое значение константы диссоциации.

Если диссоциирует многоосновная кислота, то легче всего отщепляется первый протон, а при возрастании заряда аниона, притяжение возрастает, и поэтому протон отщепляется намного труднее. Например,

Константы диссоциации ортофосфорной кислоты на каждой ступени должны сильно различаться:

На первой ступени ортофосфорная кислота – кислота средней силы, а 2ой – слабая, на 3ей – очень слабая.

Примеры констант равновесия для некоторых растворов электролитов.

Если в раствор, в котором содержатся ионы серебра внести металлическую медь, то в момент равновесия, концентрация ионов меди должна быть больше, чем концентрация серебра.

Но у константы низкое значение:

Что говорит о том, что к моменту достижения равновесия растворилось очень мало хлорида серебра.

Концентрация металлической меди и серебра введены в константу равновесия.

Ионное произведение воды .

В приведенной таблице есть данные:

Эту константу называют ионным произведением воды, которое зависит только от температуры. Согласно диссоциации на 1 ион Н + приходится один гидроксид-ион. В чистой воде концентрация этих ионов одинакова: [H + ] = [OH – ].

Отсюда, [H + ] = [OH – ] = = 10-7 моль/л.

Если добавить в воду постороннее вещество, например, хлороводородную кислоту, то концентрация ионов водорода возрастет, но ионное произведение воды от концентрации не зависит.

А если добавить щелочь, то повысится концентрация [OH – ] ионов, а количество водорода понизится.

Концентрация [H + ] и [OH – ] взаимосвязаны: чем больше одна величина, тем меньше другая.

Кислотность раствора ( рН ).

Кислотность растворов обычно выражается концентрацией ионов Н + . В кислых средах рН -7 моль/л, в нейтральных – рН = 10 -7 моль/л, в щелочных – рН > 10 -7 моль/л.
Кислотность раствора выражают через отрицательный логарифм концентрации ионов водорода, называя ее рН.

Взаимосвязь между константой и степенью диссоциации.

Рассмотрим пример диссоциации уксусной кислоты:

Молярная концентрация С=1/V, подставим в уравнение и получим:

Эти уравнения являются законом разведения В. Оствальда, согласно которому константа диссоциации электролита не зависит от разведения растовра.

Электролитическая диссоциация – уравнение и формула, степень

Ключевые слова конспекта: электролитическая диссоциация, теория, электролиты, неэлектролиты, определения основаниям, кислотам и солям как электролитам, степень диссоциации, степень электролитической диссоциации.

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. В металлах такое направленное движение осуществляется за счёт относительно свободных электронов. Но проводить электрический ток могут не только металлы.

Вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток, называются электролитами. Вещества, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток, называются неэлектролитами.

Почему же электролиты проводят электрический ток?

В 1887 г. шведский учёный Сванте Аррениус сформулировал положения теории электролитической диссоциации. Основная идея этой теории заключается в том, что электролиты под действием растворителя самопроизвольно распадаются на ионы. Электропроводность электролитов обусловлена именно наличием в растворе свободных ионов, которые и являются носителями зарядов.

В дальнейшем теория электролитической диссоциации совершенствовалась. Современная теория водных растворов электролитов, кроме теории С. Аррениуса, включает в себя представления о гидратации ионов (И. А. Каблуков, В. А. Кистяковский) и теорию сильных электролитов (П. Й. Дебай, Э. А. Хюккель, 1923 г.).

Основными положениями теории электролитической диссоциации являются следующие:

1. Электролиты в растворах под действием растворителя самопроизвольно распадаются на ионы. Такой процесс называется электролитической диссоциацией. Диссоциация также может происходить при плавлении твёрдых электролитов (термическая диссоциация электролитов).
2. Ионы отличаются от атомов по составу и по свойствам. В водных растворах ионы находятся в гидратированном состоянии. Ионы в гидратированном состоянии отличаются по свойствам от ионов в газообразном состоянии вещества.
3. В растворах или расплавах электролитов ионы движутся хаотично, но при пропускании через раствор или расплав электролита электрического тока ионы движутся направленно: катионы – к катоду, анионы – к аноду.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВАНИЙ, КИСЛОТ И СОЛЕЙ

В свете теории электролитической диссоциации можно дать определения основаниям, кислотам и солям как электролитам.

Основания – это электролиты, в результате диссоциации которых в водных растворах образуется только один вид анионов – гидроксид-анионы OH – :

КОН = К + + OH –
Са(ОН)₂ = Са 2+ + 2 OH –

Кислоты – это электролиты, в результате диссоциации которых в водных растворах образуется только один вид катионов – катионы водорода Н + (точнее – катионы гидроксония H₃O + ).

Катион гидроксония образуется при взаимодействии Н + с молекулой H₂O. В результате образуется ещё одна ковалентная связь кислорода с водородом по донорно-акцепторному механизму:

Примеры диссоциации кислот:

НCl = Н + + Cl – или НCl + H₂O = H₃O + + Cl –
НСlO₄ = Н + + СlO₄ – или НСlO₄ + H₂O = H₃O + + СlO₄ –

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато:

Соли – это электролиты, диссоциирующие в водном растворе на катионы металлов и анионы кислотного остатка.

Средние соли диссоциируют с образованием только катионов металла и анионов кислотного остатка. Например:

Соли аммония вместо катиона металла содержат катион аммония. Например:

NH₄Cl = NH₄ + + Cl –

Основные соли диссоциируют с образованием катионов металла, анионов ОН– и анионов кислотного остатка:

Суммарное уравнение: AlOНCl₂ = Al 3+ + ОН – + 2Cl –

Кислые соли диссоциируют с образованием катионов металла, катионов водорода (гидроксония) и анионов кислотного остатка. Например:

Суммарное уравнение: Са(НСO₃)₂ + 2H₂O = Са 2+ + 2H₃O + + 2СО₃ 2–

Двойные соли – соли, в результате диссоциации которых образуются катионы нескольких металлов (или аммония и какого–либо металла) и анионы одного кислотного остатка. Например, сульфат калия–хрома (хромокалиевые квасцы):

Смешанные соли – соли, в результате диссоциации которых образуются катионы какого-либо металла и анионы нескольких кислотных остатков. Например, хлорид-гипохлорит кальция (хлорная известь):

СаСlOCl = Са 2+ + Cl – + СlO –

При растворении одних электролитов диссоциация происходит практически полностью. Такие электролиты называют сильными. При растворении других электролитов диссоциация происходит в незначительной мере, их называют слабыми.

СТЕПЕНЬ ДИССОЦИАЦИИ

Для количественной оценки силы электролита введено понятие степени электролитической диссоциации.

Степень электролитической диссоциации (α) – отношение количества вещества электролита, распавшегося на ионы (n_расп.), к количеству вещества электролита, поступившего в раствор (n_общ.):

Степень диссоциации также выражают в процентах, тогда 0%

Конспект урока «Электролитическая диссоциация. Степень диссоциации».

Теория электролитической диссоциации

Что такое электролитная диссоциация? В следствие чего она образуется и какие факторы влияют на ее степень? Как научиться составлять уравнения диссоциации?
Кто открыл способность некоторых растворов проводить электрический ток и почему великий русский химик Д.И.Менделеев не получил Нобелевской премии?
Ответы на все эти вопросы вы узнаете из этой статьи.

История вопроса

Изучение растворов с давних времен занимало умы исследователей. В начале XIX века М. Фарадей открыл способность некоторых растворов проводить электрический ток. Геймгольц, немецкий физик, предположил, что электролиты в растворе полностью распадаются на ионы, то есть существует электролитическая диссоциация. Однако увеличение электропроводности с уменьшением концентрации раствора объяснить не смог.

Ученые заметили, что растворы замерзают при более низкой температуре, чем чистые растворители. Именно этим свойством растворов и в наше время пользуются дворники, щедро посыпая солью обледеневшие тротуары. Однако, температура замерзания электролитов не соответствовала расчетным данным.

Научным несостыковкам требовалось найти объяснение. И молодой, 29-летний шведский ученый С. Аррениус, в 1887 г. исследуя проведение электрического тока в растворах различных веществ, выдвинул теорию, которая могла объяснить эти факты.

Основные положения теории электролитической диссоциации

• Химические субстанции делятся на электролиты — вещества, которые проводят электрический ток, и неэлектролиты. К электролитам относится большинство сложных неорганических веществ: кислоты, основания, соли.
  К неэлектролитам — большинство органических веществ.
• В воде электролиты распадаются на ионы: положительно заряженные катионы и отрицательно заряженные анионы. Ионы бывают простые и сложные. В растворе ионы находятся в хаотическом движении.
• Под действием электрического тока движение ионов упорядочивается, и катионы движутся к отрицательному полюсу — катоду, анионы к положительному аноду.
• На степень электролитической диссоциации влияют различные факторы: природа растворенного вещества и его количество, свойства растворителя, температура раствора.

Степень диссоциации

В ходе научных исследований ученые определили, что в растворе диссоциирует некоторая часть молекул растворителя. Для количественной характеристики силы электролита был введен показатель степени диссоциации, который обозначается α и рассчитывается по формуле

Где ν — количество вещества, распавшееся на ионы,

ν — общее количество вещества.

Степень диссоциации также можно выразить в процентах. Как это сделать, можно узнать в § 11 учебника «Химия. 9 класс» под редакцией В.В. Еремина.

В зависимости от степени диссоциации вещества делят на сильные и слабые электролиты.

Сильные электролиты представляют собой вещества, которые в разбавленных растворах практически полностью распадаются на ионы. Степень диссоциации более 0.5, или 50%.

Для слабых электролитов значение степени диссоциации α меньше 0.1, или 10%.

Вещества с промежуточными значениями от 10 до 50% иногда называют средними электролитами.

Уравнение диссоциации

Уравнение электролитической диссоциации используют для записи процессов, происходящих в растворе.

Диссоциация сильного электролита протекает практически необратимо, что показывает стрелка →.

CaCl2 → Ca 2+ + 2Cl –

Диссоциация слабого электролита — обратимый процесс, протекает не полностью и не до конца, что обозначает стрелка ⇄

СH3COOH ⇄ СH3COO – + H +

Умение составлять уравнения диссоциации будет отличным подспорьем при разборе темы «§ 13. Реакции ионного обмена и условия их протекания» в учебнике «Химия. 9 класс» под редакцией В.В. Еремина и для решения ионных уравнений.

Противостояние титанов

Теория электролитической диссоциации Аррениуса вызвала жаркие споры среди ученых.

Химический мир разделился на два лагеря. Сторонники «физической» теории Аррениуса считали, что распад на ионы происходит без какого-либо воздействия сил внешней среды и раствор представляет собой механическую взвесь ионов и молекул воды.

Но эта теория не могла объяснить тепловые эффекты при растворении. Например, нагревание колбы при разведении в воде серной кислоты или покрытие сосуда инеем при растворении в воде аммиачной селитры или азотнокислого аммония.

Сторонники «химической», или гидратной, теории, автором которой был Д.И. Менделеев, считали, что в растворе происходит взаимодействие растворенного вещества и растворителя.

Много копий было сломано в этой борьбе. Проявились худшие человеческие качества. Так, Аррениус, пользуясь служебным положением (в 1905 году он был назначен директором физико-химического Нобелевского института в Стокгольме), приложил массу усилий, чтобы, несмотря на трехкратную номинацию на получение Нобелевской премии в 1905, 1906 и 1907 годах, Д.И. Менделеев так ее и не получил.

Но истина, как всегда, оказалась посередине: в ходе дальнейших экспериментов ученые выяснили, что растворитель и растворенное вещество, взаимодействуя между собой, дают необходимую энергию для разрушения кристаллической решетки электролитов. В споре великих умов родилась новая протолитическая, или протонная, теория кислот и оснований.