Elektrolyyttien ominaisuudet. Vahvat ja heikot elektrolyytit. Elektrolyytit - mitä se on?

Erinomaiset sähkövirtajohtimet - kulta,kupari, rauta, alumiini, seokset. Yhdessä niiden kanssa on olemassa suuri joukko ei-metallisia aineita, joiden sulat ja vesipitoiset liuokset ovat myös johtavuuden ominaisuuksia. Nämä ovat vahvoja emäksiä, happoja, joitain suoloja, joita kutsutaan kollektiivisesti nimellä "elektrolyytit". Mikä on ionijohtavuus? Selvitetään, mitä suhdetta elektrolyytteihin tämä laaja-alainen ilmiö on.

Mitä hiukkasia kantaa maksuja?

Maailma on täynnä erilaisia johtajia ja myöseristeet. Elinten ja aineiden ominaisuuksia on tunnettu antiikin ajoista lähtien. Kreikkalainen matemaatikko Thales suoritti kokemuksia meripihkaa (kreikka - "elektron"). Kun hieroi silkkiä, tutkija huomasi hiusten vetovoimaisuuden, villakuidut. Myöhemmin tuli tiedossa, että oranssi on eriste. Tässä aineessa ei ole hiukkasia, joilla voisi olla sähkövaraus. Hyvä johtimet ovat metalleja. Koostumuksessaan on atomeja, positiivisia ioneja ja vapaita, äärettömän negatiivisia hiukkasia - elektroneja. Ne tarjoavat maksun siirron, kun virta on kulunut. Vahvat elektrolyytit kuivassa muodossa eivät sisällä vapaita hiukkasia. Mutta liuotettaessa ja sulattamalla kidehilaa hävitettiin ja polarisaatio kovalenttisen sidoksen.

Vesi, ei-elektrolyytit ja elektrolyytit. Mikä on liukeneminen?

Antamalla tai kiinnittämällä elektroneja, atomejametalliset ja ei-metalliset elementit muunnetaan ioniksi. Kiderakenteessa on melko vahva yhteys. Ionisten yhdisteiden, esimerkiksi natriumkloridin, liuen- taminen tai sulaminen johtaa sen tuhoamiseen. Polaarisissa molekyyleissä ei ole sidottuja tai vapaita ioneja, ne syntyvät vuorovaikutuksessa veden kanssa. XIX vuosisadan 30-luvulla M. Faraday havaitsi, että joidenkin aineiden liuokset johtavat nykyään. Tutkija esitteli tieteelle niin tärkeitä käsitteitä:

ionit (ladatut hiukkaset);
elektrolyytit (toisen tyyppiset johtimet);
katodi;
anodi.

On yhdisteitä - vahvoja elektrolyyttejä, joiden kidehilat hajoavat täysin ionien vapautumisella.

On liukenemattomia aineita ja niitä, jotkasäilytetään molekyylimuodossa, esimerkiksi sokerina, formaldehydinä. Tällaisia yhdisteitä kutsutaan ei-elektrolyytteiksi. Niille varautuneiden hiukkasten muodostuminen ei ole ominaista. Heikot elektrolyytit (hiili ja etikkahappo, ammoniumhydroksidi ja monet muut aineet) sisältävät vain vähän ioneja.

Elektrolyyttisen dissosiaation teoria

Hänen teoksissaan ruotsalainen tutkija S. Arrhenius (1859-1927) vetoaa Faradayn päätelmiin. Myöhemmin Venäjän tutkijat I. Kablukov ja V. Kistyakovsky selvittivät hänen teoriansa säännökset. He huomasivat, että liuotettaessa ja sulaessa ionit eivät muodosta kaikkia aineita, vaan vain elektrolyyttejä. Mikä on S. Arrheniuksen dissosiaatio? Tämä on molekyylien tuhoaminen, mikä johtaa varautuneiden hiukkasten esiintymiseen liuoksissa ja sulaa. S. Arrheniuksen tärkeimmät teoreettiset säännökset:

Liuottimien emäkset, hapot ja suolat ovat disou- loidussa muodossa.
Väärin hajoavat ionit voimakkaat elektrolyytit.
Heikot ioneista muodostuvat vain ioneja.

Aineen hajoamisasteen indikaattori (senusein ilmaistuna prosentteina) on ionien hajoamien molekyylien lukumäärän suhde ja hiukkasten kokonaismäärä liuoksessa. Elektrolyytit ovat vahvoja, jos indikaattorin arvo on yli 30% heikoista - alle 3%.

Elektrolyyttien ominaisuudet

Teoreettiset päätelmät S. Arrheniusta täydennettiin myöhemmin fysikaalis-kemiallisten prosessien tutkimuksilla venäläisten tutkijoiden tekemien ratkaisujen ja sulatteiden avulla. Perusteiden ja happojen ominaisuudet selitettiin. Ensimmäiset sisältävät yhdisteitä, joiden liuoksista kationeilta voidaan havaita vain metalli-ioneja, anionit ovat hiukkasia OH^-. Happojen molekyylit hajoavat happojäänteen negatiivisiin ioniin ja vetyprotonit (H⁺). Ionien liike liuoksessa ja sula on kaoottinen. Harkitse kokeilun tulokset, joita varten tarvitset ketjun kokoamista, mukaan lukien hiilen elektrodit ja tavallinen hehkulamppu. Tarkistetaan eri aineiden liuosten johtavuus: yhteinen suola, etikkahappo ja sokeri (kaksi ensimmäistä ovat elektrolyyttejä). Mikä on sähköpiiri? Tämä on virran lähde ja johtimet kytketty yhteen. Kun virtapiiri on suljettu, lamppu hehkuu kirkkaammaksi suolaliuoksessa. Ionien liike hankkii järjestyksen. Anionit ohjataan positiiviseen elektrodiin ja kationit negatiiviseen elektrodiin.

Tässä prosessissa käytetään etikkahappoapieni määrä ladattuja hiukkasia. Sokeri ei ole elektrolyytti, se ei johda virtausta. Tämän ratkaisun elektrodien välissä on eristyskerros, lamppu ei pala.

Elektrolyyttien väliset kemialliset vuorovaikutukset

Kun ratkaisut tyhjennetään, voidaan havaita, miten ne johtavatitse elektrolyytit. Mitkä ovat samanlaisten reaktioiden ioniset yhtälöt? Tarkastellaan esimerkiksi bariumkloridin ja natriumnitraatin välistä kemiallista vuorovaikutusta:

2NaNO₃ + BaCl₂ + = 2NaCl + Ba (NO₃)₂.

Elektrolyyttien kaavat voidaan kirjoittaa ioni- muotoon:

2na⁺ + 2NO³ + Ba²⁺ + 2CI^- = 2Na⁺ + 2CI^- + Ba²⁺ + 2NO³.

Reaktiolle otetut aineet ovat voimakkaita elektrolyyttejä. Tässä tapauksessa ionien koostumus ei muutu. Elektrolyyttien ratkaisujen kemiallinen vuorovaikutus on mahdollista kolmessa tapauksessa:

1. Jos jokin tuotteista on liukenematon aine.

Molekyylinen yhtälö: Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaS02₄ + 2NaCl.

Kirjoittakaamme elektrolyyttien koostumus ioneina:

2na⁺ + SO₄^2- + Ba²⁺ + 2CI^- = BaS02_{4 (valkoinen saostuma)} + 2Na⁺ 2cl^-.

2. Yksi muodostetuista aineista on kaasua.

3. Reaktion tuotteista on heikko elektrolyytti.

Vesi on yksi heikoimmista elektrolyytteistä

Kemiallisesti puhdas vesi (tislattu) ei johda sähkövirtaa. Sen koostumuksessa on kuitenkin pieni määrä ladattuja hiukkasia. Nämä ovat protonit H⁺ ja anionit OH^-. Vähäinen määrä vesimolekyylejä hajoaa. On olemassa arvo - veden ioni- tuote, joka on vakio 25 ° C: n lämpötilassa. Sen avulla tiedetään H: n pitoisuudet⁺ ja OH^-. Vety-ionit hallitsevat happojen liuoksissa, hydroksidioniot ovat suurempia emäksiä. Neutraalissa - numero H⁺ ja OH^-. Liuosmateriaali luonnehtii myös vetyindeksiä (pH). Mitä korkeampi se on, sitä enemmän hydroksidi-ioneja on läsnä. Väliaine on neutraali pH-alueella noin 6-7. H-ionien läsnä ollessa⁺ ja OH^- vaihtaa värin ilmaisevia aineita: lakmus, fenolftaleiini, metyylorange ja muut.

Elektrolyyttien liuosten ja sulatteiden ominaisuudetkäytetään laajalti teollisuudessa, tekniikassa, maataloudessa ja lääketieteessä. Tieteelliset perustelut luodun useita ratkaisemattomia tutkijat selittämään käyttäytymistä jonka osaset koostuvat suolaa, happoja ja emäksiä. Ratkaisuissaan tapahtuu erilaisia ioninvaihtoreaktioita. Niitä käytetään monissa teollisissa prosesseissa, sähkökemian, elektrolyyttistä. Elävien prosessit esiintyvät myös liuosten ionien välillä. Monien metallien ja epämetallien, myrkyllinen muodossa atomeja ja molekyylejä, korvaamattomia varautuneiden hiukkasten muodossa (natrium, kalium, magnesium, kloori, fosfori ja muut).