Vlastnosti elektrolytov. Silné a slabé elektrolyty. Elektrolyty - čo to je?

Vynikajúce vodiče elektrického prúdu - zlato, meď, železo, hliník, zliatiny. Spolu s nimi existuje veľká skupina nekovových látok, ktorých taveniny a vodné roztoky majú tiež vlastnosť vodivosti. Sú to silné bázy, kyseliny, niektoré soli, kolektívne nazývané "elektrolyty". Čo je ionická vodivosť? Dovoľte nám zistiť, aké vzťahy majú elektrolyty k tomuto rozšírenému javu.

Aké častice nesú náboje?

Svet okolo je plný rôznych vodičov, rovnako ako izolátorov. Tieto vlastnosti telies a látok sú známe od dávnych čias. Grécky matematik Thales vykonal skúsenosti s jantárou (v gréčtine - "elektrón"). Po tom, čo si ju prebral na hodváb, vedec pozoroval fenomén prilákania vlasov, vlákna z vlny. Neskôr sa zistilo, že jantárová je izolátor. V tejto látke nie sú žiadne častice, ktoré by mohli prenášať elektrický náboj. Dobré vodiče sú kovy. Vo svojom zložení sú atómy, pozitívne ióny a voľné, nekonečne malé častice - elektróny. Poskytujú prenos poplatkov pri prechode prúdu. Silné elektrolyty v suchom stave neobsahujú voľné častice. Ale pri rozpúšťaní a roztavení je krištáľová mriežka zničená, rovnako ako polarizácia kovalentnej väzby.

Voda, neelektrolyty a elektrolyty. Čo je rozpúšťanie?

Dávaním alebo pripojením elektrónov sa atómy kovových a nekovových prvkov premieňajú na ióny. Medzi nimi v krištáľovej mriežke je pomerne silné spojenie. Rozpustenie alebo roztavenie iónových zlúčenín, napríklad chloridu sodného, vedie k jeho zničeniu. V polárnych molekulách nie sú viazané ani voľné ióny, vznikajú pri interakcii s vodou. V 30. rokoch 19. storočia objavil M. Faraday, že riešenia niektorých látok vedú k prúdu. Vedec zaviedol do vedy také dôležité pojmy:

• Ióny (nabité častice);
• Elektrolyty (vodiče druhého druhu);
• katóda;
• anóda.

Existujú zlúčeniny - silné elektrolyty, ktorých kryštálové mriežky úplne rozpadajú s uvoľňovaním iónov.

Existujú nerozpustné látky a tie, ktoré pretrvávajú v molekulárnej forme, napríklad cukor, formaldehyd. Takéto zlúčeniny sa nazývajú neelektrolyty. Pre nich nie je charakteristická tvorba nabitých častíc. Slabé elektrolyty (uhlie a kyselina octová, hydroxid amónny a množstvo ďalších látok) obsahujú málo iónov.

Teória elektrolytickej disociácie

Vo svojich dielach švédsky vedec S. Arrhenius (1859-1927) spoliehal na závery Faradayovej. Neskôr boli ustanovenia jeho teórie objasnené ruskými vedcami I. Kablukovom a V. Kistyakovským. Zistili, že počas rozpúšťania a topenia nie všetky látky tvoria ióny, ale len elektrolyty. Čo je to dislokácia S. Arrhenius? Toto je deštrukcia molekúl, čo vedie k vzhľadu nabitých častíc v roztokoch a taveninách. Hlavné teoretické ustanovenia S. Arrhenius:

1. Bázy, kyseliny a soli v roztokoch sú v disociovanej forme.
2. Reverzibilne rozkladajú na ióny silné elektrolyty.
3. Slabé ióny tvoria niekoľko iónov.

Indikátor stupňa disociácie látky (často sa vyjadruje ako percento) je pomer počtu molekúl, ktoré sa rozpadli na ióny, a celkový počet častíc v roztoku. Elektrolyty sú silné, ak hodnota tohto indikátora je viac ako 30%, v prípade slabých - menej ako 3%.

Vlastnosti elektrolytov

Teoretické závery S. Arrheniusu boli doplnené neskoršími štúdiami fyzikálno-chemických procesov v roztokoch a taveninách vedených ruskými vedcami. Boli vysvetlené vlastnosti báz a kyselín. Prvými sú zlúčeniny, v ktorých roztoky katiónov môžu byť detegované iba kovové ióny, anióny sú OH ^- častice. Molekuly kyselín sa rozkladajú na negatívne ióny kyslého zvyšku a vodíkových protónov (H ⁺ ). Pohyb iónov v roztoku a tavenine je chaotický. Zvážte výsledky experimentu, pre ktoré budete musieť zostaviť reťaz, obsahovať uhlíkové elektródy a obyčajnú žiarovku. Preskúmame vodivosť roztokov rôznych látok: obyčajnú soľ, kyselinu octovú a cukor (prvé dva sú elektrolyty). Čo je elektrický obvod? Toto je zdroj prúdu a vodičov spojených dohromady. Keď je okruh zatvorený, žiarovka bude žiarovo svietiť v solnom roztoku. Pohyb iónov získava poriadok. Anióny sú smerované na kladnú elektródu a katióny na negatívnu elektródu.

Pri tomto procese sa malé množstvo nabitých častíc zúčastňuje na kyseline octovej. Cukor nie je elektrolyt, nevedie prúd. Medzi elektródami v tomto roztoku bude izolačná vrstva, žiarovka nebude horieť.

Chemické interakcie medzi elektrolytmi

Po vyčerpaní roztokov je možné pozorovať, ako sa elektrolyt správa. Aké sú iónové rovnice podobných reakcií? Zvážte napríklad chemickú interakciu medzi chloridom bárnatým a dusičnanom sodným:

2NaNO3 + BaCl2 + = 2NaCl + Ba (NO3) ₂ .

Vzorce elektrolytov môžu byť napísané v iónovej forme:

2Na ⁺ + 2N03- + Ba2 ⁺ + 2C1 ^- = 2Na ⁺ + 2Cl ^- + Ba2 ⁺ + 2NO3.

Látky odobrané na reakciu sú silné elektrolyty. V tomto prípade sa zloženie iónov nemení. Chemická interakcia medzi roztokmi elektrolytov je možná v troch prípadoch:

1. Ak je niektorý z produktov nerozpustnou látkou.

Molekulová rovnica: Na2S04 + BaCl2 = BaS04 + 2NaCl.

Napíšeme zloženie elektrolytov vo forme iónov:

2Na ⁺ + SO4 ^2- + Ba2 ⁺ + 2C1 ^- = BaS04 _{(biela zrazenina)} + 2Na ⁺ 2Cl ^- .

2. Jednou z vytvorených látok je plyn.

3. Medzi reakčnými produktmi je slabý elektrolyt.

Voda je jeden z najslabších elektrolytov

Chemicky čistá voda (destilovaná) nevedie elektrický prúd. Ale vo svojom zložení je malé množstvo nabitých častíc. Sú to protóny H ⁺ a anióny OH ^- . Disociácia je podrobená nepatrnému počtu molekúl vody. Existuje hodnota - iónový produkt vody, ktorý je konštantný pri teplote 25 ° C. Umožňuje vám poznať koncentrácie H ⁺ a OH ^- . Ióny vodíka prevažujú v roztokoch kyselín, hydroxidové anióny sú väčšie v zásadách. V neutrále - počet H ⁺ a OH ^- . Roztokové médium tiež charakterizuje index vodíka (pH). Čím vyššie je, tým viac hydroxidových iónov je prítomných. Médium je neutrálne v rozmedzí pH blízke 6-7. V prítomnosti H ⁺ a OH ^- iónov sa menia ich farebné indikátory: lakmus, fenolftaleín, metylorán a ďalšie.

Vlastnosti roztokov a taveniny elektrolytov nachádzajú široké uplatnenie v priemysle, strojárstve, poľnohospodárstve a medicíne. Vedecké zdôvodnenie je uvedené v dielach mnohých vynikajúcich vedcov, ktorí vysvetľujú správanie častíc, z ktorých sú soli, kyseliny a zásady. Vo svojich roztokoch dochádza k rôznym reakciám iónovej výmeny. Používajú sa v mnohých výrobných procesoch, v elektrochémii, galvanizácii. Procesy v živých bytostiach sa vyskytujú aj medzi iónmi v roztokoch. Mnohé nekovy a kovy, toxické vo forme atómov a molekúl, sú nevyhnutné vo forme nabitých častíc (sodík, draslík, horčík, chlór, fosfor a iné).