Коли речовина потрапляє у воду, виникає важливе питання: чи всі її частинки перетворюються на йони? Виявляється, різні сполуки поводяться по-різному. Деякі розпадаються практично цілком, інші — лише частково, а треті займають проміжне положення.

Для оцінки цього процесу хіміки використовують спеціальну величину — ступінь електролітичної дисоціації (позначається грецькою буквою α).

Ступінь дисоціації — це співвідношення між тією кількістю частинок речовини, які розпалися на йони (позначимо як n), та загальною кількістю розчинених частинок (позначимо як N).

Математично це виражається так:

α = n/N (у частках одиниці)

або

α = (n/N) × 100% (у відсотках)

Приклад інтерпретації: якщо α = 0,75 або 75%, це означає, що три чверті речовини існують у розчині як окремі йони, а одна чверть залишилася в недисоційованому вигляді.

Три категорії електролітів

Залежно від величини ступеня дисоціації, усі електроліти науковці розподілили на три категорії:

1. Сильні електроліти (α ≥ 30%)

Ці речовини розпадаються на йони повністю або майже повністю. В їхніх розчинах переважають вільні йони, а недисоційованих молекул практично немає.

До них належать:

Розчинні гідроксиди металів (луги): NaOH, KOH, Ca(OH)₂
Типові мінеральні кислоти: HCl, HNO₃, H₂SO₄
Переважна більшість солей, що розчиняються у воді

Для сильних електролітів у рівняннях дисоціації часто використовують знак рівності "=", підкреслюючи необоротність процесу.

NaCl = Na⁺ + Cl⁻

2. Слабкі електроліти (α < 3%)

Ці сполуки дисоціюють лише незначною мірою. У їхніх розчинах переважають недисоційовані молекули, а йонів дуже мало.

До них належать:

Багато органічних кислот (оцтова CH₃COOH, мурашина HCOOH)
Деякі неорганічні кислоти: H₂CO₃, H₂S, H₂SiO₃
Водний розчин амоніаку (NH₃·H₂O)

Для слабких електролітів використовують знак оборотності "⇄", оскільки дисоціація й асоціація йонів відбуваються одночасно.

CH₃COOH ⇄ CH₃COO⁻ + H⁺

3. Електроліти середньої сили (3% ≤ α < 30%)

Це проміжна група, де дисоціація відбувається помірно.

H₃PO₄, H₂SO₃, HF

Що визначає силу електроліту?

Здатність речовини до дисоціації залежить від типу хімічного зв'язку в її молекулах:

Речовини з йонним зв'язком (солі, луги) або сильно полярним ковалентним зв'язком (сильні кислоти) легко розпадаються на йони → сильні електроліти

Речовини з малополярним ковалентним зв'язком важко дисоціюють → слабкі електроліти

Що впливає на ступінь дисоціації?

Повнота розпаду електролітів не є сталою величиною — вона може змінюватися залежно від умов.

1. Природа розчинника

Той самий електроліт може по-різному дисоціювати в різних розчинниках.

Експериментальний приклад: сульфатна кислота (H₂SO₄)

У воді: дисоціює майже повністю (сильний електроліт)
В етиловому спирті: дисоціює частково (слабший електроліт)

Вода — чудовий розчинник для електролітичної дисоціації завдяки своїй високій полярності.

2. Концентрація розчину (важливо для слабких електролітів!)

Для сильних електролітів концентрація практично не впливає на ступінь дисоціації — вони дисоціюють повністю за будь-якої концентрації.

Для слабких електролітів діє важливе правило:

Чим розведеніший розчин (менша концентрація) → тим вищий ступінь дисоціації

При розведенні йони віддаляються один від одного, що ускладнює їх повторне з'єднання в молекули.

3. Температура

Підвищення температури зазвичай збільшує ступінь дисоціації слабких електролітів, оскільки посилюється тепловий рух частинок, який перешкоджає їх об'єднанню.

Дисоціація води та поняття pH

Навіть чиста вода, яку ми звикли вважати нейтральною речовиною, частково дисоціює на йони, хоча й дуже незначною мірою.

Дисоціація води: H₂O ⇄ H⁺ + OH⁻

За температури 22°С ступінь дисоціації води становить лише α(H₂O) = 1,8 × 10⁻⁹. Це означає, що з 55 молей води (приблизно 1 літр) дисоціює лише 10⁻⁷ моль молекул.

У чистій воді концентрації катіонів Гідрогену та гідроксид-аніонів однакові:

[H⁺] = [OH⁻] = 10⁻⁷ моль/л

Водневий показник (pH)

Працювати з такими малими числами незручно, тому в 1909 році було запроваджено поняття водневого показника pH.

Водневий показник (pH) — це числова характеристика концентрації катіонів Гідрогену у розчині, виражена у зручній формі.

Математично: pH = –lg[H⁺]

Для чистої води: pH = –lg(10⁻⁷) = 7

Шкала pH та характер середовища

Значення pH може змінюватися від 1 до 14:

Значення pH	Характер середовища	Співвідношення йонів
pH < 7	Кисле середовище	[H⁺] > [OH⁻]
pH = 7	Нейтральне середовище	[H⁺] = [OH⁻]
pH > 7	Лужне (основне) середовище	[H⁺] < [OH⁻]

Шлунковий сік: pH ≈ 1,5–2,0 (сильно кисле)

Лимонний сік: pH ≈ 2,0–2,5

Кров людини: pH ≈ 7,35–7,45 (слабколужне)

Мило: pH ≈ 9–10

Розчин їдкого натру: pH ≈ 13–14

Значення pH для організму людини

Організм людини — це складна система, де кожна біологічна рідина має свій оптимальний рівень pH. Підтримання кислотно-лужної рівноваги критично важливе для здоров'я.

Кислотно-лужна рівновага — це баланс між кислотністю та лужністю біологічних рідин організму.

На цей баланс суттєво впливає харчування:

Деякі продукти підвищують pH (ощелочують організм)

Інші знижують pH (закислюють організм)

Порушення балансу може призвести до:

Швидкої втомлюваності
Зниження концентрації уваги
Погіршення стану шкіри та волосся
Розвитку хронічних захворювань

Тому важливо підтримувати збалансоване харчування, що забезпечує оптимальний pH біологічних рідин організму.

12 з 36 балів

Уважно прочитайте текст й дайте відповідь. Прикріпіть відповіді із зошиту до відповідного поля.

У шкільній лабораторії провели серію експериментів з вимірювання електропровідності розчинів різних речовин однакової молярної концентрації (0,1 моль/л). Результати занесли до таблиці:

Речовина	Формула	Електропровідність (умовні одиниці)
Хлоридна кислота	HCl	95
Оцтова кислота	CH₃COOH	4
Натрій хлорид	NaCl	92
Ортофосфатна кислота	H₃PO₄	18
Амоніак (розчин)	NH₃·H₂O	3

Відомо, що електропровідність розчину прямо залежить від кількості йонів у ньому, тобто від ступеня дисоціації електроліту.

1.Які з досліджуваних речовин є сильними електролітами? Обґрунтуйте свою відповідь.

2.Розташуйте кислоти з таблиці в порядку зростання їх ступеня дисоціації. Поясніть, чому ви обрали саме такий порядок.

3.Чому оцтова кислота та амоніак мають найнижчу електропровідність серед досліджуваних речовин? Які особливості будови цих сполук зумовлюють їхню поведінку у водному розчині?

4.Учень припустив, що якщо розвести розчин оцтової кислоти водою у 10 разів, її електропровідність зменшиться також у 10 разів. Чи правильне це припущення? Обґрунтуйте свою думку.

12 з 36 балів

Уважно прочитайте текст й дайте відповідь. Прикріпіть відповіді із зошиту до відповідного поля.

Марія вирішила дослідити pH різних продуктів та речовин, які вона використовує щодня. За допомогою універсального індикаторного паперу вона виміряла водневий показник кількох зразків:

Мінеральна вода "Боржомі": pH = 8,5
Свіжовичавлений апельсиновий сік: pH = 3,5
Молоко: pH = 6,7
Розчин соди харчової: pH = 9,0
Рідке мило для рук: pH = 10,0
Томатний сік: pH = 4,2

Крім того, Марія знає, що нормальний pH крові людини становить 7,35–7,45, а шкіри — близько 5,5.

1.Визначте характер середовища (кисле, нейтральне чи лужне) для кожного з досліджуваних зразків. Які з них мають найбільшу концентрацію катіонів Гідрогену?

2.Чому для миття рук краще використовувати мило з pH близько 7–8, а не з pH 10? Поясніть свою відповідь.

3.Марія помітила, що після регулярного вживання великої кількості апельсинового соку в неї почали боліти зуби. Висловіть гіпотезу про можливу причину цього явища. Які рекомендації ви б дали для запобігання такої проблеми?

4.Чи можна суттєво змінити pH крові через харчування? Чому підтримання стабільного pH крові є життєво важливим?