Svojstva elektrolita. Jaki i slabi elektroliti. Elektroliti - što je to?

Izvrsni vodiči električne struje - zlato, bakar, željezo, aluminij, legure. Zajedno s njima, postoji velika skupina ne-metalnih supstanci, čiji su taljevine i vodene otopine također svojstva provodljivosti. To su jake baze, kiseline, neke soli, zajednički nazivaju "elektroliti". Što je ionska vodljivost? Doznajemo koji su odnosi elektrolita do ove široko rasprostranjene pojave.

Koje čestice nose troškove?

Svijet oko je pun raznovrsnih dirigenata, kao i izolatori. Ova svojstva tijela i tvari poznata su od davnih vremena. Grčki matematičar Thales proveo je iskustvo s jantarom (grčki - "elektron"). Nakon što ju je utrljao na svilu, znanstvenik je promatrao fenomen privlačnosti kose, vlakana vune. Kasnije je postalo poznato da je jantar izolator. U ovoj tvari nema čestica koje bi mogle nositi električni naboj. Dobri dirigenti su metali. U njihovom sastavu postoje atomi, pozitivni ioni i slobodne, infinitezimalne negativne čestice - elektroni. Oni pružaju prijenos naplate kada struja bude prošla. Jaki elektroliti u suhom obliku ne sadrže slobodne čestice. Ali tijekom otapanja i taljenja, kristalna rešetka se raspada, kao i polarizacija kovalentne veze.

Voda, neelektroliti i elektroliti. Što je raspad?

Dajući ili pričvrstiti elektrone, atomi metalnih i nemetalnih elemenata pretvaraju se u ione. Između njih u kristalnoj rešetki postoji prilično snažna veza. Rastvaranje ili taljenje ionskih spojeva, na primjer natrijev klorid, dovodi do uništenja. U polarnim molekulama nema ni vezanih niti slobodnih iona, nastaju pri međusobnom djelovanju s vodom. U 30-ima XIX. Stoljeća M. Faraday je otkrio da rješenja nekih tvari vode struju. Znanstvenik je u znanost uveo takve važne pojmove:

• ioni (nabijene čestice);
• elektroliti (vodiči druge vrste);
• katoda;
• anoda.

Postoje spojevi - jaki elektroliti, čiji se kristalni rešetke potpuno raspadaju otpuštanjem iona.

Postoje netopive tvari i one koje nastaju u molekularnom obliku, na primjer, šećer, formaldehid. Takvi spojevi nazivaju se neelektroliti. Za njih formiranje napunjenih čestica nije karakteristično. Slabi elektroliti (ugljen i octena kiselina, amonij hidroksid i brojne druge tvari) sadrže nekoliko iona.

Teorija elektrolitičke disocijacije

U svojim djelima švedski znanstvenik S. Arrhenius (1859.-1927.) Oslanjao se na Faradayjeve zaključke. Kasnije, odredbe njegove teorije su razjasnili ruski istraživači I. Kablukov i V. Cistyakovsky. Otkrili su da kada otapanje i taljenje iona ne tvore sve supstance, već samo elektrolite. Što je disaocija S. Arrhenius? To je uništavanje molekula, što dovodi do pojave nabijenih čestica u otopinama i taljenju. Glavne teorijske odredbe S. Arrheniusa:

1. Baze, kiseline i soli u otopinama su u disociranom obliku.
2. Inverzno se razgrađuju u ionima jakim elektrolitima.
3. Slabi ioni čine manje iona.

pokazatelj stupanj disocijacije (često se izražava kao postotak) je omjer broja molekula koje su propadale u ione i ukupnog broja čestica u otopini. Elektroliti su jaki ako je vrijednost ovog pokazatelja više od 30%, u slučaju slabih - manje od 3%.

Svojstva elektrolita

Teorijski zaključci S. Arrheniusa dopunili su kasnijim istraživanjima fizikalno-kemijskih procesa u otopinama i taljevima koje su proveli ruski znanstvenici. Objašnjene su svojstva baze i kiselina. Prvi uključuje spojeve u čijim otopinama iz kationa mogu se otkriti samo metalni ioni, anioni su čestice OH^-. Molekule kiselina razgrađuju se u negativne ione kiselinskog ostatka i vodikovog protona (H⁺). Kretanje iona u otopini i taljenju je kaotično. Razmotrite rezultate eksperimenta za koji ćete morati sastaviti lanac, uključiti u njega ugljenih elektroda i običnog žarulja sa žarnom niti. Provjerimo vodljivost otopina različitih tvari: zajedničke soli, octene kiseline i šećera (prva dva su elektroliti). Što je električni krug? Ovo je izvor struje i dirigenti povezani zajedno. Kada je krug zatvoren, žarulja će svjetlucati u otopini soli. Kretanje iona dobiva red. Anioni su usmjereni na pozitivnu elektrodu, a kationi na negativnu elektrodu.

U tom procesu, mala količina nabijenih čestica sudjeluje u octenoj kiselini. Šećer nije elektrolit, ne provodi struju. Između elektroda u ovoj otopini bit će izolacijski sloj, žarulja neće izgorjeti.

Kemijska interakcija između elektrolita

Kada se rješenja riješi, može se vidjeti kako se elektroliti ponašaju. Koje su ionske jednadžbe sličnih reakcija? Razmotriti, primjerice, kemijsku interakciju između barijev klorid i natrijevog nitrata:

2NaNO₃ + BaC₂ + = 2NaCl + Ba (NO₃)₂.

Formule elektrolita mogu se napisati u ionskom obliku:

2Na⁺ + 2NO³ + ba²⁺ + 2 Cl^- = 2Na⁺ + 2 Cl^- + ba²⁺ + 2NO³.

Tvari koje se uzima za reakciju jesu jaki elektroliti. U ovom slučaju, sastav iona se ne mijenja. Kemijska interakcija između rješenja elektrolita moguće je u tri slučaja:

1. Ako je jedan od proizvoda netopljiva tvar.

Molekularna jednadžba: Na₂SO₄ + BaC₂ = BaS02₄ + 2NaCl.

Napišimo sastav elektrolita u obliku iona:

2Na⁺ + SO₄^2- + ba²⁺ + 2 Cl^- = BaS02_{4 (bijeli precipitat)} + 2Na⁺ 2 Cl^-.

2. Jedna od formiranih tvari je plin.

3. Među reakcijskim proizvodima postoji slab elektrolit.

Voda je jedan od najslabijih elektrolita

Kemijski čist voda (destilirana) ne provodi struju. Ali u svom sastavu postoji mala količina nabijenih čestica. To su protoni H⁺ i anioni OH^-. Zanemariv broj molekula vode prolazi kroz disocijaciju. Postoji vrijednost ionskog produkta vode koja je konstantna na temperaturi od 25 ° C. Omogućuje poznavanju koncentracija H⁺ i OH^-. Ioni vodika prevladavaju u otopinama kiselina, hidroksidni anioni su veći u alkalijama. U neutralnom - broj H⁺ i OH^-. Medij otopine također karakterizira indeks vodika (pH). Što je veći, to su više hidroksidnih iona. Medij je neutralan u pH području blizu 6-7. U prisutnosti H iona⁺ i OH^- mijenjaju svoje supstance koje pokazuju boju: lakmus, fenolftalein, metilorange i drugi.

Svojstva otopina i taline elektrolita široko se primjenjuju u industriji, inženjerstvu, poljoprivredi i medicini. Znanstvena opravdanost utvrđena je u radu brojnih izvanrednih znanstvenika koji su objasnili ponašanje čestica, od kojih se sastoje soli, kiseline i baze. U njihovim rješenjima dolazi do različitih reakcija ionske izmjene. Koriste se u mnogim industrijskim procesima, u elektrokemiji, elektrolizaciji. Procesi u živim bićima također se javljaju između iona u otopinama. Mnogi nemetali i metali, toksični u obliku atoma i molekula, neophodni su u obliku nabijenih čestica (natrij, kalij, magnezij, klor, fosfor i drugi).