Електролітична дисоціація, реакції йонного обміну, гідроліз солей, водневий показник (pH), сильні й слабкі електроліти

📌 Про що ця тема

Тут перевіряють, як речовини поводяться у водних розчинах: що розпадається на йони, як записувати йонні рівняння, чому одні реакції йдуть, а інші ні, як солі змінюють кислотність середовища й що показує pH. Ключове поняття — електролітична дисоціація та наслідки, що з неї випливають.

📖 Головне

• Електроліти — речовини, що у розчині чи розплаві розпадаються на йони й проводять струм: солі, кислоти, луги. Неелектроліти (цукор, спирт, кисень) на йони не розпадаються.

• Сильні електроліти дисоціюють майже повністю: сильні кислоти (HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄), луги (NaOH, KOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂) і майже всі розчинні солі.

• Слабкі електроліти дисоціюють частково: H₂CO₃, H₂S, H₂SO₃, HF, CH₃COOH, H₂SiO₃, більшість органічних кислот, NH₃·H₂O та вода.

• Ступінь дисоціації α = (число розпалих молекул)/(загальне число). У сильних α→1, у слабких α мала.

• Реакція йонного обміну йде до кінця, якщо утворюється: осад (↓), газ (↑) або слабкий електроліт (найчастіше вода).

• Йонні рівняння: сильні розчинні речовини пишемо йонами, а осади, гази, слабкі електроліти й воду — молекулами. Скорочене рівняння — без однакових йонів обох частин.

• Гідроліз — взаємодія йонів солі з водою, що змінює pH:

• Сіль сильної основи + слабкої кислоти (Na₂CO₃, CH₃COONa) → гідроліз за аніоном, середовище лужне, pH>7.

• Сіль слабкої основи + сильної кислоти (NH₄Cl, AlCl₃, CuSO₄) → гідроліз за катіоном, середовище кисле, pH<7.

• Сіль сильної основи + сильної кислоти (NaCl, K₂SO₄, KNO₃) → гідролізу немає, pH=7.

• Сіль слабкої основи + слабкої кислоти — гідроліз повний (часто необоротний).

• Водневий показник pH = -lg[H⁺]. Кисле <7, нейтральне =7, лужне >7. У воді [H⁺]·[OH⁻]=10⁻¹⁴.

🔢 Як це працює на прикладі

Приклад 1. Реакція BaCl₂ + Na₂SO₄.

Молекулярне: BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl.

Повне йонне: Ba²⁺ + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓ + 2Na⁺ + 2Cl⁻.

Скорочене: Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓. Реакція йде — випадає осад.

Приклад 2. pH розчину, де [H⁺] = 10⁻³ моль/л.

pH = -lg(10⁻³) = 3 → середовище кисле. Тоді [OH⁻] = 10⁻¹⁴/10⁻³ = 10⁻¹¹.

🎯 Що завчити напамʼять

• Список сильних кислот і лугів (усе інше з кислот/основ — слабке).

• Три умови необоротності обміну: осад, газ, вода/слабкий електроліт.

• Правила гідролізу за «силою» основи й кислоти.

• pH = -lg[H⁺]; [H⁺]·[OH⁻]=10⁻¹⁴; шкала <7 кисле, =7 нейтральне, >7 лужне.

• Таблицю розчинності (які осади реальні).

⚠️ Типові помилки

• Пишуть осад або слабку кислоту йонами замість молекули — і навпаки, розчинну сіль лишають молекулою.

• Забувають про гідроліз і кажуть, що розчин Na₂CO₃ або AlCl₃ нейтральний.

• Плутають напрям гідролізу: за аніоном (лужне) та за катіоном (кисле).

• Вважають H₂SO₄ і H₂SO₃ однаково сильними (сірчана — сильна, сірчиста — слабка).

• Плутають знак: чим більший [H⁺], тим МЕНШИЙ pH.

🧠 Перевір себе

1. Яке середовище в розчині K₂CO₃?

2. Скорочене йонне рівняння HCl + NaOH?

3. Чому CH₃COOH — слабкий електроліт?

4. pH розчину, де [H⁺] = 10⁻⁹?

Відповіді: 1 — лужне (гідроліз за аніоном, pH>7); 2 — H⁺ + OH⁻ → H₂O; 3 — дисоціює частково, α мала; 4 — pH = 9, лужне.