Proprietăți ale electroliților. Electroliți puternici și slabi. Electroliți - ce este?

Excelenți conductori de curent electric - aur, cupru, fier, aluminiu, aliaje. Împreună cu ele, există un mare grup de substanțe nemetalice, topiturile și soluțiile apoase ale acestora având, de asemenea, proprietatea conductivității. Acestea sunt baze puternice, acizi, unele săruri, denumite colectiv "electroliți". Ce este conductivitatea ionică? Să aflăm ce legătură au electroliții cu acest fenomen larg răspândit.

Ce particule poartă încărcături?

Lumea din jur este plină de diferiți dirijori, precum și de izolatori. Aceste proprietăți ale corpurilor și substanțelor au fost cunoscute din cele mai vechi timpuri. Matematicianul grec Thales a realizat experiența cu chihlimbarul (în limba greacă - "electron"). După ce a frecat-o pe mătase, omul de știință a observat fenomenul de atracție a părului, fibre de lână. Mai târziu a devenit cunoscut faptul că chihlimbarul este un izolator. În această substanță nu există particule care să poată purta o încărcătură electrică. Conductorii buni sunt metale. În compoziția lor există atomi, ioni pozitivi și particule negative, infinitezimal negative - electroni. Acestea asigură transferul de taxă atunci când trece curentul. Electroliții puternici în formă uscată nu conțin particule libere. Dar, în timpul dizolvării și topirii, cristalul se descompune, precum și polarizarea legăturii covalente.

Apă, non-electroliți și electroliți. Ce este dizolvarea?

Dând sau atașând electroni, atomii de elemente metalice și nemetalice sunt transformați în ioni. Între ele în rețeaua cristalină există o legătură destul de puternică. Dizolvarea sau topirea compușilor ionici, de exemplu clorura de sodiu, duce la distrugerea acesteia. În moleculele polare nu există ioni legați și liberi, ele apar atunci când interacționează cu apa. În anii 30 ai secolului al XIX-lea, M. Faraday a descoperit că soluțiile unor substanțe conduc curentul. Omul de știință a introdus în știință concepte atât de importante:

• ioni (particule încărcate);
• electroliți (conductori de tipul celui de-al doilea);
• catod;
• anod.

Există compuși - electroliți puternici, laturile cristaline ale cărora se descompun complet cu eliberarea de ioni.

Există substanțe insolubile și cele care persistă sub formă moleculară, de exemplu, zahăr, formaldehidă. Astfel de compuși sunt numiți non-electroliți. Pentru ei, formarea particulelor încărcate nu este caracteristică. Electroliții slabi (cărbune și acid acetic, hidroxid de amoniu și o serie de alte substanțe) conțin ioni puțini.

Teoria disocierii electrolitice

În lucrările sale, omul de știință suedez S. Arrhenius (1859-1927) sa bazat pe concluziile lui Faraday. Ulterior, prevederile teoriei sale au fost clarificate de către cercetătorii ruși I. Kablukov și V. Kistyakovsky. Ei au descoperit că atunci când dizolvarea și topirea ionilor nu formează toate substanțele, ci doar electroliții. Ce este disocierea lui S. Arrhenius? Aceasta este distrugerea moleculelor, ceea ce duce la apariția particulelor încărcate în soluții și se topeste. Principalele prevederi teoretice ale lui S. Arrhenius:

1. Bazele, acizii și sărurile din soluții sunt în formă disociată.
2. Se descompune în mod reversibil în ioni puternici de electroliți.
3. Ionii slabi formeaza putini ioni.

indicator grad de disociere substanța (exprimată adesea ca procent) este raportul dintre numărul de molecule care s-au degradat în ioni și numărul total de particule în soluție. Electroliții sunt puternici dacă valoarea acestui indicator este mai mare de 30%, în cazul celor slabi - sub 3%.

Proprietăți ale electroliților

Concluziile teoretice ale lui S. Arrhenius au fost completate de studii ulterioare ale proceselor fizico-chimice în soluții și topituri efectuate de oamenii de știință ruși. Proprietățile bazelor și acizilor au fost explicate. Primii includ compușii în ale căror soluții din cationi pot fi detectați doar ioni metalici, anionii sunt particule OH^-. Moleculele de acizi se descompun în ioni negativi ai reziduurilor acide și protonilor de hidrogen (H⁺). Mișcarea ionilor în soluție și topirea este haotică. Luați în considerare rezultatele experimentului pentru care va trebui să asamblați un lanț, să includeți în el carbon electrozi și un bec obișnuit cu incandescență. Să verificăm conductivitatea soluțiilor de diferite substanțe: sare obișnuită, acid acetic și zahăr (primele două sunt electroliți). Ce este un circuit electric? Aceasta este o sursă de curent și conductori conectați împreună. Când circuitul este închis, becul va străluci mai strălucitor în soluția de sare. Miscarea ionilor obtine ordine. Anionii sunt direcționați către electrodul pozitiv și cationii către electrodul negativ.

În acest proces, o cantitate mică de particule încărcate participă la acidul acetic. Zaharul nu este un electrolit, nu conduce curentul. Între electrozii din această soluție va exista un strat izolator, becul nu va arde.

Interacțiuni chimice între electroliți

Când soluțiile sunt drenate, se poate observa cum se comportă electroliții. Care sunt ecuațiile ionice ale reacțiilor similare? Luați în considerare, de exemplu, interacțiunea chimică dintre bariu și azotat de sodiu:

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

Formulele de electroliți pot fi scrise în formă ionică:

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

Substanțele luate pentru reacție sunt electroliți puternici. În acest caz, compoziția ionilor nu se schimbă. Interacțiunea chimică între soluții de electroliți este posibil în trei cazuri:

1. Dacă unul dintre produse este o substanță insolubilă.

Ecuația moleculară: Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaS02₄ + 2NaCI.

Să scriem compoziția de electroliți sub formă de ioni:

2na⁺ + SO₄^2- + Ba²⁺ + 2CI^- = BaS02_{4 (precipitat alb)} + 2na⁺ 2CI^-.

2. Una din substanțele formate este gazul.

3. Printre produsele de reacție există un electrolit slab.

Apa este unul dintre cei mai slabi electroliți

Din punct de vedere chimic pur apă (distilată) nu conduce un curent electric. Dar în compoziția sa există o cantitate mică de particule încărcate. Acestea sunt protoni H⁺ și anionii OH^-. Un număr neglijabil de molecule de apă suferă o disociere. Există o valoare - produsul ionic al apei, care este constant la o temperatură de 25 ° C. Acesta permite cunoașterea concentrațiilor de H⁺ și OH^-. Ioniunile de hidrogen predomină în soluțiile de acizi, iar anionii de hidroxid sunt mai mari în alcalii. În neutru - numărul H⁺ și OH^-. Mediul de soluție caracterizează, de asemenea, indicele de hidrogen (pH). Cu cât este mai mare, cu atât sunt mai mulți ioni de hidroxid. Mediul este neutru la un interval de pH aproape de 6-7. În prezența ionilor de H⁺ și OH^- schimbați substanțele indicatoare de culori: litmus, fenolftaleină, metilorange și altele.

Proprietățile soluțiilor și topiturilor de electroliți se găsesc la scară largă în industrie, inginerie, agricultură și medicină. Justificarea științifică este descrisă în lucrările unui număr de oameni de știință remarcabili care au explicat comportamentul particulelor, din care sunt compuse sărurile, acizii și bazele. În soluțiile lor, apar o varietate de reacții de schimb de ioni. Ele sunt utilizate în multe procese industriale, în electrochimie, galvanizare. Procesele în ființele vii se întâlnesc, de asemenea, între ioni în soluții. Multe metale și nemetale, toxice sub formă de atomi și molecule, indispensabile sub formă de particule încărcate (sodiu, potasiu, magneziu, clor, fosfor și altele).