Uploaded by Виктория Кутовая

Электролитическая диссоциация

advertisement
Электролитическая диссоциация, полный или частичный распад
молекул растворенного вещества на катионы и анионы. Электролитической
диссоциацией называют также распад на катионы и анионы ионных
кристаллов при растворении или расплавлении. Электролитическая
диссоциация, как правило, происходит в полярных растворителях.
При электролитической диссоциации разрываются обычно лишь
наиболее полярные связи молекул, например карбоновые кислоты RCOOH
диссоциируют на
и Н+, электролитической диссоциации могут
подвергаться молекулы некоторых растворителей, например воды.
Основными причинами электролитической диссоциации являются, с
одной стороны, взаимодействие растворенного вещества с растворителем,
которое приводит к сольватации ионов, а с другой стороны - значительное
ослабление электростатических взаимодействий между сольватированными
ионами в среде, обусловленное ее электростатическим полем
(диэлектрической проницаемостью растворителя). При этом работа,
необходимая для разрушения молекул (кристаллической решетки),
обеспечивается за счет энергии сольватации.
Электролитическая диссоциация лежит в основе деления растворов на
два класса - растворы неэлектролитов и растворы электролитов.
Наблюдаемое различие в коллигативных свойствах разбавленных растворов
электролитов и неэлектролитов объясняется тем, что из-за
электролитической диссоциации увеличивается общее число частиц в
растворе. Это, в частности, приводит к увеличению осмотического давления
раствора сравнительно с растворами неэлектролитов, понижению давления
пара растворителя над раствором, увеличению изменения температуры
кипения и замерзания раствора относительно чистого растворителя.
Электролитической диссоциацией объясняется также ионная
электропроводность электролитов.
Вклад отечественных учёных в развитие теории электролитической
диссоциации
Кистяковский, Владимир Александрович –
русский советский физикохимик, академик АН
СССР (1929; член-корреспондент 1925). Родился в
Киеве; сын известного юриста Александра
Федоровича Кистяковского (1833-1885). В 1889 г.
окончил Петербургский университет. В 1889-1890
гг. работал в Лейпцигском университете в
лаборатории В.Ф.Оствальда. В 1896-1903гг. приватдоцент Петербургского университета. В 19021903гг. ассистент, в 1903-1934гг. профессор
Петербургского (Ленинградского) политехнического института. Заведующий
Коллоидо-электрохимич ской лабораторией АН СССР (1930-1935), директор
Коллоидо-электрохими еского института АН СССР (1935-1939), заведующий
отделом коррозии металлов Института физической химии (1939-1952).
Научные работы посвящены учению о растворах, химической
термодинамике, электрохимии. Одним из первых выдвинул (1888) идею
объединения гидратной теории растворов Д.И.Менделеева и теории
электролитической диссоциации Оствальда. Одновременно и независимо от
И.А.Каблукова ввёл (1889-1891) представление о сольватации ионов. Открыл
(1904) правило, связывающее зависимость высоты капиллярного поднятия
жидкости при температуре кипения от молекулярной массы (правило
Кистяковского). Вывел формулу, связывающую упругость пара в капиллярах
с величиной поверхностного натяжения и молекулярной массой жидкости.
Установил зависимости между молярными величинами теплоты испарения и
объёма пара при температуре кипения (1916), коэффициентом сжимаемости
и внутренним давлением жидкости (1918), теплотой испарения и
температурой кипения неассоциированной жидкости (1922), теплотой
плавления и числом атомов в молекуле (1922). Составил теоретически
обоснованную таблицу электродных потенциалов и выполнил исследования
в области электрохимии магния, хрома, железа, алюминия и др. металлов
(1910). Развил представления о процессах коррозии металлов и
электрокристаллизации металлов с образованием на их поверхности тонкой
защитной плёнки, непроницаемой для атмосферного кислорода. Исследовал
(1929-1939) явления коррозии при полифазном контакте. Результаты
исследований Кистяковского нашли применение в практике защиты
металлов от коррозии, в техниках гальваностегии и рафинирования металлов.
В.А Кистяковский согласился сделать доклад, хотя ясно понимал, что
ему будет нелегко выступать перед авторитетными русскими химиками,
которые в своей основной массе были противниками теории
электролитической диссоциации.
В своем докладе В.А.Кистяковский отметил, что теория
электролитической диссоциации представляет шаг вперед по пути введения
количественных методов в химию. По его мнению, гипотеза свободных
ионов не только не противоречит, как об этом говорят его противники,
существующим основным принципам физики, но, наоборот, является
непосредственным следствием принципа сохранения вещества и энергии и
закона Фарадея. Он показал, что теория электролитической диссоциации все
больше и больше подтверждается новыми фактами. Данные этой теории в
свете учения о диэлектрической постоянной и ассоциации молекул связаны с
химизмом. Поэтому и химизм может служить для качественного объяснения
свойств растворов. По мнению Кистяковского, теоретическая химия должна
оставаться на «почве теории электролитической диссоциации, как на
тропинке, выводящей химию на широкий путь теоретических знаний».
К концу первого десятилетия XX века, споры между сторонниками
химической теории растворов и теории электролитической диссоциации
стали затихать. Многие вопросы при совместном обсуждении были
выяснены; отдельные положения теории Аррениуса были изменены и
дополнены. Сближение двух теорий произошло по мере дальнейшего
развития изучения химических свойств растворов, процессов сольватации,
ассоциации и комплексообразования. Оказалось, что обе теории правы, что
они даже «жить» не могут друг без друга, ибо с разных сторон описывают
одно и то же явление – растворение веществ.
Объединил эти теории русский химик И.А.Каблуков. В 1891 году
появилась его книга «Современные теории растворов в связи с учением о
химическом равновесии». В ней он показал, что химическая теория
Менделеева и теория электролитической диссоциации Аррениуса не
противоречат друг другу, а взаимно дополняют, если считать, что
электролиты диссоциированы на гидратированные ионы.
Каблуков, Иван Алексеевич – русский
советский физикохимик. Родился в с. Пруссы
(ныне Московской обл.) в семье зубного врача
(вольноотпущенного крепостного). В 1880
окончил естественное отделение физикоматематическо о факультета Московского
университета, где изучал химию у
В.В.Марковникова. В 1881-1882г. работал в
химической лаборатории А.М.Бутлерова при
Петербургском университете, после чего
продолжил работу в Московском университете у
В.В.Марковникова. В 1882-1884г. преподавал на
Высших женских курсах в Москве, с 1885г. – приват-доцент Московского
университета. В 1889 г. работал в Лейпцигском университете в лаборатории
В.Ф.Оствальда под руководством С.Аррениуса. С 1899г. – профессор
Московского сельскохозяйственного института, с 1903 г. – профессор
Московского университета. Почётный член АН СССР (1932; членкорреспондент 1928), заслуженный деятель науки РСФСР (1929),
заслуженный профессор Московского университета (с 1910).
Работы относятся преимущественно к электрохимии неводных растворов.
Изучал (1889-1891) электрическую проводимость электролитов в
органических растворителях; установил аномальную проводимость неводных
растворов и её увеличение при добавлении воды к спиртовым растворам. На
основе этих наблюдений высказал предположение о наличии химического
взаимодействия между растворителями и растворяемым веществом.
Автор учебников по неорганической и физической химии («Основные начала
неорганической химии», «Термохимия», «Физическая и коллоидная химия»),
ряда работ по истории химии. Известен как выдающийся педагог и
популяризатор науки. Активно участвовал в работе учёных обществ –
Русского физико-химического и др.
Каблуков доказал, что растворение электролитов в воде
сопровождается их диссоциацией, но образовавшиеся ионы тут же
подвергаются гидратации. Первый процесс требует солидных энергетических
затрат, зато второй процесс сопровождается выделением значительного
количества энергии, которое, в основном покрывает, а иногда и перекрывает
затраты на диссоциацию. Так был заложен фундамент современного
представления о растворах.
Download