можно ли говорить о процессе ассоциации в растворах электролитов с ионной ковалентной связью почему
Краткий ответ
Да, можно. Диссоциация — процесс обратимый, поэтому в любом растворе электролита одновременно идут оба процесса: распад на ионы и их обратное соединение (ассоциация). Другой вопрос — насколько ассоциация выражена: при ионной связи её вклад мал (заметен в концентрированных растворах), при ковалентной полярной связи у слабых электролитов — велик.
Ключевые шаги
1. Исходная логика — обратимость диссоциации
\[ \mathrm{AB} \rightleftharpoons \mathrm{A^+} + \mathrm{B^-} \]
Если прямая реакция (диссоциация) обратима, то обратная (ассоциация) существует всегда. Вопрос только в положении равновесия, которое характеризует степень диссоциации \(\alpha\).
2. Что считают ассоциацией в растворе
Это не только «сборка» молекулы из ионов, но и:
- образование ионных пар, например \(\mathrm{Na^+ \cdot Cl^-}\), окружённых гидратной оболочкой;
- объединение молекул в ассоциаты за счёт водородных связей (вода, спирты, карбоновые кислоты).
3. Ионная связь (NaCl, KCl, CaCl₂)
Кристалл уже построен из ионов, вода их «растаскивает» и гидратирует. Обратный процесс — столкновение гидратированных ионов с образованием ионной пары. В разбавленном растворе таких пар мало, в концентрированном — много; при упаривании ассоциация доходит до кристаллизации.
4. Ковалентная полярная связь (HCl, CH₃COOH, H₂CO₃)
Молекула поляризуется, связь H–A разрывается с образованием ионов; обратный процесс — рекомбинация ионов в молекулу. У слабых электролитов (уксусная, угольная кислота, \(\mathrm{NH_3 \cdot H_2O}\)) равновесие сдвинуто к молекулам: для \(\mathrm{CH_3COOH}\) \(\alpha \approx 0{,}01\), то есть почти всё вещество находится в ассоциированной форме.
5. Ковалентная неполярная связь (O₂, глюкоза, сахароза)
Это не электролиты: ионов практически нет, диссоциации нет — значит, нет и ассоциации ионов. Молекулы могут связываться водородными связями, но это уже не электролитический процесс.
6. Важная оговорка
Тип связи сам по себе не определяет силу электролита: HCl с ковалентной полярной связью — сильный электролит. Решает величина \(\alpha\), а не вид связи.
Проверка
- NaCl в разбавленном растворе: \(\alpha \approx 1\), но ионные пары всё равно обнаруживаются (по электропроводности и активности ионов) — ассоциация есть, просто мала.
- CH₃COOH: \(\alpha \approx 0{,}01\) — бо́льшая часть молекул не распалась, ассоциация выражена сильно.
- В обоих случаях система находится в динамическом равновесии, значит ассоциация идёт всегда, различается лишь её вклад.
Для биологии это важно: слабые электролиты клетки (угольная кислота, фосфаты, белковые буферы) работают как буферные системы именно потому, что равновесие «диссоциация ⇄ ассоциация» удерживает pH.
Обсуждение
2 сообщенияреши номер 7 и 8
Номер 7
Уравнения диссоциации:
\[ \mathrm{FeCl_3} \rightarrow \mathrm{Fe^{3+}} + 3\mathrm{Cl^-} \]
\[ \mathrm{H_2S} \rightleftharpoons \mathrm{H^+} + \mathrm{HS^-}, \qquad \mathrm{HS^-} \rightleftharpoons \mathrm{H^+} + \mathrm{S^{2-}} \] (упрощённо: \(\mathrm{H_2S} \rightleftharpoons 2\mathrm{H^+} + \mathrm{S^{2-}}\))
\[ \mathrm{FeSO_4} \rightarrow \mathrm{Fe^{2+}} + \mathrm{SO_4^{2-}} \]
\[ \mathrm{Na_3PO_4} \rightarrow 3\mathrm{Na^+} + \mathrm{PO_4^{3-}} \]
\[ \mathrm{Ba(OH)_2} \rightarrow \mathrm{Ba^{2+}} + 2\mathrm{OH^-} \]
\[ \mathrm{HNO_2} \rightleftharpoons \mathrm{H^+} + \mathrm{NO_2^-} \]
\[ \mathrm{HNO_3} \rightarrow \mathrm{H^+} + \mathrm{NO_3^-} \]
Почему где-то «=», а где-то «⇄». Знак «=» ставят для сильных электролитов — они распадаются на ионы практически полностью (\(\alpha \to 1\)), и обратный процесс в записи не отражают. Это соли \(\mathrm{FeCl_3}\), \(\mathrm{FeSO_4}\), \(\mathrm{Na_3PO_4}\), сильные кислота \(\mathrm{HNO_3}\) и основание \(\mathrm{Ba(OH)_2}\). Знак «⇄» ставят для слабых электролитов — они диссоциируют частично, и в растворе устанавливается равновесие между молекулами и ионами. Это \(\mathrm{H_2S}\) и \(\mathrm{HNO_2}\), у которых \(\alpha \ll 1\).
Номер 8
Сначала записываю уравнения, затем складываю коэффициенты перед формулами ионов:
а) \(\mathrm{Fe(NO_3)_3}\)
\[ \mathrm{Fe(NO_3)_3} \rightarrow \mathrm{Fe^{3+}} + 3\mathrm{NO_3^-} \] Сумма: \(1 + 3 = \mathbf{4}\) (то есть 4 моль ионов из 1 моль соли).
б) \(\mathrm{AlCl_3}\)
\[ \mathrm{AlCl_3} \rightarrow \mathrm{Al^{3+}} + 3\mathrm{Cl^-} \] Сумма: \(1 + 3 = \mathbf{4}\).
в) \(\mathrm{KNO_2}\)
\[ \mathrm{KNO_2} \rightarrow \mathrm{K^+} + \mathrm{NO_2^-} \] Сумма: \(1 + 1 = \mathbf{2}\).
г) \(\mathrm{(NH_4)_2SO_4}\)
\[ \mathrm{(NH_4)_2SO_4} \rightarrow 2\mathrm{NH_4^+} + \mathrm{SO_4^{2-}} \] Сумма: \(2 + 1 = \mathbf{3}\).
Ответ: а) 4; б) 4; в) 2; г) 3.
Как проверять себя: коэффициент перед ионом равен числу таких ионов в формульной единице (индекс в формуле). Поэтому у \(\mathrm{AlCl_3}\) хлорид-ионов 3, у \(\mathrm{(NH_4)_2SO_4}\) ионов аммония 2. Сумма — это просто число всех ионов, образующихся из одной формульной единицы.
