Właściwości elektrolitów. Silne i słabe elektrolity. Elektrolity - co to jest?

Doskonałe przewodniki prądu elektrycznego - złoto,miedź, żelazo, aluminium, stopy. Wraz z nimi występuje duża grupa substancji niemetalicznych, których wytop i roztwory wodne również mają właściwość przewodności. Są to mocne zasady, kwasy, niektóre sole, zwane łącznie "elektrolitami". Czym jest przewodnictwo jonowe? Dowiedzieć się, jakie stosunki mają elektrolity do tego powszechnego zjawiska.

Jakie cząsteczki niosą ładunki?

Świat wokół jest pełen różnych dyrygentów, a takżeizolatory. Te właściwości ciał i substancji znane są od czasów starożytnych. Grecki matematyk Thales przeprowadził doświadczenie z bursztynem (w języku greckim - "elektron"). Po wcieraniu go w jedwab, naukowiec zaobserwował zjawisko przyciągania włosów, włókien wełny. Później okazało się, że bursztyn jest izolatorem. W tej substancji nie ma cząstek, które mogłyby przenosić ładunek elektryczny. Dobre przewodniki to metale. W ich składzie znajdują się atomy, jony dodatnie i wolne, nieskończenie małe cząstki ujemne - elektrony. Zapewniają transfer ładunku po przejściu prądu. Silne elektrolity w suchej postaci nie zawierają wolnych cząstek. Ale podczas rozpuszczania i topienia sieć krystaliczna ulega rozpadowi, podobnie jak polaryzacja wiązania kowalencyjnego.

Woda, nieelektrolity i elektrolity. Czym jest rozwiązanie?

Dając lub przyłączając elektrony, atomyelementy metalowe i niemetaliczne są przekształcane w jony. Między nimi w sieci krystalicznej jest dość silne połączenie. Rozpuszczanie lub stapianie związków jonowych, na przykład chlorku sodu, prowadzi do jego zniszczenia. W polarnych molekułach nie ma ani jonów wiązanych, ani wolnych, powstają one podczas oddziaływania z wodą. W latach 30. XIX wieku M. Faraday odkrył, że roztwory niektórych substancji przewodzą prąd. Naukowiec wprowadził do nauki tak ważne pojęcia:

jony (naładowane cząstki);
elektrolity (przewodniki drugiego rodzaju);
katoda;
anoda.

Istnieją związki - silne elektrolity, których sieci krystaliczne całkowicie rozpadają się wraz z uwalnianiem jonów.

Są nierozpuszczalne substancje i te, któresą zachowane w postaci molekularnej, na przykład, cukier, formaldehyd. Takie związki nazywane są nieelektrolitami. Dla nich tworzenie naładowanych cząstek nie jest charakterystyczne. Słabe elektrolity (węgiel i kwas octowy, wodorotlenek amonu i szereg innych substancji) zawierają niewiele jonów.

Teoria dysocjacji elektrolitycznej

W jego pracach szwedzki naukowiec S. Arrhenius (1859-1927) opierał się na wnioskach Faradaya. Później przepisy jego teorii zostały wyjaśnione przez rosyjskich badaczy I. Kablukov i V. Kistyakovsky. Okazało się, że przy rozpuszczaniu i topnieniu jonów tworzą się nie wszystkie substancje, a jedynie elektrolity. Czym jest dysocjacja S. Arrhenius? Jest to zniszczenie cząsteczek, co prowadzi do pojawienia się naładowanych cząstek w roztworach i topi. Główne założenia teoretyczne S. Arrhenius:

Zasady, kwasy i sole w roztworach są w formie zdysocjowanej.
Odwracalnie rozkłada się na jony o silnych elektrolitach.
Słabe jony tworzą kilka jonów.

Wskaźnik stopnia dysocjacji substancji (jejczęsto wyrażone w procentach) to stosunek liczby cząsteczek, które uległy rozkładowi do jonów i całkowitej liczby cząstek w roztworze. Elektrolity są mocne, jeśli wartość tego wskaźnika przekracza 30%, w przypadku słabych - mniej niż 3%.

Właściwości elektrolitów

Teoretyczne wnioski S. Uzupełnieniem arrheniusa były późniejsze badania procesów fizykochemicznych w roztworach i stopach prowadzonych przez rosyjskich naukowców. Omówiono właściwości zasad i kwasów. Pierwsze obejmują związki, w których roztworach z kationów mogą być wykrywane tylko jony metali, aniony są cząstkami OH^-. Cząsteczki kwasów rozkładają się na jony ujemne pozostałości kwasowej i protonów wodorowych (H.⁺). Ruch jonów w roztworze i stopie jest chaotyczny. Rozważ wyniki eksperymentu, dla którego będziesz musiał złożyć łańcuch, dołączyć elektrody węglowe i zwykłą żarówkę. Sprawdźmy przewodność roztworów różnych substancji: soli kuchennej, kwasu octowego i cukru (pierwsze dwa to elektrolity). Co to jest obwód elektryczny? Jest to źródło prądu i przewodów połączonych ze sobą. Gdy obwód jest zamknięty, żarówka będzie jarzyła się jaśniej w roztworze soli. Ruch jonów zyskuje porządek. Aniony są kierowane do elektrody dodatniej, a kationy do elektrody ujemnej.

W tym procesie uczestniczy kwas octowyniewielka ilość naładowanych cząstek. Cukier nie jest elektrolitem, nie przewodzi prądu. Pomiędzy elektrodami w tym roztworze będzie warstwa izolacyjna, żarówka nie będzie się palić.

Chemiczne interakcje między elektrolitami

Kiedy roztwory są rozładowywane, można zaobserwować, jak prowadzątwoje elektrolity. Jakie są równania jonowe podobnych reakcji? Rozważmy na przykład interakcję chemiczną między chlorkiem baru i azotanem sodu:

2NaNO₃ + BaCl₂ + = 2NaCl + Ba (NO₃)₂.

Wzory elektrolitów można zapisać w postaci jonowej:

2Na⁺ + 2NO^3- + Ba²⁺ + 2Cl^- = 2Na⁺ + 2Cl^- + Ba²⁺ + 2NO^3-.

Substancjami przyjętymi do reakcji są silne elektrolity. W tym przypadku skład jonów się nie zmienia. Chemiczne oddziaływanie między roztworami elektrolitów jest możliwe w trzech przypadkach:

1. Jeżeli jeden z produktów jest substancją nierozpuszczalną.

Równanie cząsteczkowe: Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO2₄ + 2NaCl.

Napiszmy skład elektrolitów w postaci jonów:

2Na⁺ + SO₄^2- + Ba²⁺ + 2Cl^- = BaSO2_{4 (biały osad)} + 2Na⁺ 2Cl^-.

2. Jedną z powstałych substancji jest gaz.

3. Wśród produktów reakcji znajduje się słaby elektrolit.

Woda jest jednym z najsłabszych elektrolitów

Chemicznie czysta woda (destylowana) nie przewodzi prądu elektrycznego. Ale w jego składzie znajduje się niewielka ilość naładowanych cząstek. Są to protony H⁺ i aniony OH^-. Niewielka liczba cząsteczek wody ulega dysocjacji. Istnieje wartość - produkt jonowy wody, który jest stały w temperaturze 25 ° C. Pozwala poznać stężenia H⁺ i OH^-. W roztworach kwasów przeważają jony wodorowe, aniony wodorotlenowe są większe w alkaliach. W neutralnym - liczba H⁺ i OH^-. Środowisko w roztworze charakteryzuje się również wskaźnikiem wodoru (pH). Im wyższy, tym więcej jonów wodorotlenowych. Medium jest neutralne w zakresie pH bliskim 6-7. W obecności jonów H⁺ i OH^- zmienić substancje barwiące: lakmus, fenoloftaleinę, metyloorange i inne.

Właściwości roztworów i stopów elektrolitówsą szeroko stosowane w przemyśle, inżynierii, rolnictwie i medycynie. uzasadnienie naukowe ustanowione przez wielu wybitnych naukowców, aby wyjaśnić zachowanie cząstek, które składają się z soli, kwasów i zasad. W ich roztworach zachodzą rozmaite reakcje wymiany jonowej. Stosowane są w wielu procesach przemysłowych, w elektrochemii, galwanizacji. Procesy w żywych istotach występują również między jonami w roztworach. Wiele metali i niemetali, toksyczne w postaci atomów i cząsteczek niezbędnych do postaci naładowanych cząstek (sód, potas, magnez, chlor, fosfor i inne).