Elektrolit: contoh. Komposisi dan sifat-sifat elektrolit. elektrolit kuat dan lemah

Elektrolit adalah bahan kimia yang dikenali sejak zaman purba. Walau bagaimanapun, kebanyakan kawasan permohonan mereka, mereka telah memenangi baru-baru ini. Kita akan membincangkan keutamaan bagi industri penggunaan bahan-bahan ini dan kita akan memahami bahawa masa lalu adalah masa kini, dan berbeza antara satu sama lain. Tetapi kita bermula dengan penyimpangan ke dalam sejarah.

cerita

Tertua yang diketahui elektrolit - garam dan asid dibuka walaupun dalam dunia kuno. Walau bagaimanapun, pemahaman struktur dan sifat-sifat elektrolit telah berkembang dari masa ke masa. Teori proses ini telah berkembang sejak tahun 1880, apabila dia telah membuat beberapa penemuan, teori-teori yang berkaitan dengan sifat-sifat elektrolit. Terdapat beberapa lompatan kuantum dalam teori-teori yang menerangkan mekanisme interaksi elektrolit dengan air (sebenarnya hanya dalam penyelesaian mereka memperoleh sifat-sifat yang menggunakan mereka dalam industri).

Sekarang kita akan melihat dengan jelas beberapa teori yang telah memberi kesan yang besar ke atas pembangunan konsep elektrolit dan sifat-sifat mereka. Mari kita mulakan dengan teori yang paling biasa dan mudah, bahawa setiap daripada kita mengambil di sekolah.

teori Arrhenius penceraian elektrolisis

Pada tahun 1887 ahli kimia Sweden Svante Arrhenius dan Rusia-Jerman ahli kimia Wilhelm Ostwald membangunkan teori penceraian elektrolisis. Walau bagaimanapun, di sini, juga, ia tidak begitu mudah. Arrhenius sendiri adalah penyokong yang dipanggil teori fizikal penyelesaian yang tidak mengambil kira interaksi komponen bahan dengan air dan mendakwa bahawa terdapat zarah bercas percuma (ion) dalam larutan. Dengan cara ini, dari kedudukan seperti hari ini sedang mempertimbangkan penceraian elektrolisis sekolah.

Kita bercakap semua yang sama yang membuat teori dan bagaimana ia menerangkan mekanisme interaksi bahan-bahan dengan air. Seperti mana-mana pekerjaan lain, ia mempunyai beberapa postulat bahawa ia menggunakan:

1. Dalam tindak balas air dengan bahan hancur menjadi ion (positif - dan negatif kation - anion). Zarah-zarah ini adalah tertakluk kepada penghidratan mereka menarik molekul air yang, kebetulan, didakwa dalam satu tangan secara positif dan pada yang lain - negatif (dipole dibentuk) untuk membentuk di kompleks aqua (solvates).

2. Proses penceraian boleh balik - iaitu jika bahan itu berpecah kepada ion, di bawah pengaruh apa-apa faktor, ia sekali lagi boleh menjadi satu sumber.

3. Jika elektrod connect kepada penyelesaian dan biarkan semasa, kation akan mula bergerak ke elektrod negatif - katod dan ion negatif kepada bercas positif - anod. Itulah sebabnya bahan-bahan yang mudah larut dalam air, mengalirkan elektrik lebih baik daripada air itu sendiri. Atas sebab yang sama mereka dipanggil elektrolit.

4. Darjah penceraian elektrolit menyifatkan peratusan bahan tertakluk kepada pembubaran. Kadar ini bergantung kepada pelarut dan sifat-sifat bahan larut, kepekatan yang kedua dan suhu luar.

Di sini, sebenarnya, dan semua prinsip asas teori ini mudah. Mereka kita akan gunakan dalam artikel ini untuk penerangan tentang apa yang berlaku dalam larutan elektrolit. Contoh sebatian ini Mari kita kaji sedikit kemudian, dan kini mari kita kaji teori lain.

asid teori dan asas Lewis

Menurut teori penceraian elektrolisis, asid - bahan yang hadir dalam larutan yang hidrogen kation dan asas - sebatian terurai dalam penyelesaian kepada anion hidroksida. Terdapat teori lain, dinamakan selepas ahli kimia yang terkenal Gilbert Lewis. Ia membolehkan anda untuk melanjutkan konsep beberapa asid dan bes. Menurut teori Lewis, asid - adalah ion atau molekul bahan-bahan yang mempunyai orbital elektron bebas dan dapat menerima elektron daripada molekul lain. Mudah untuk meneka bahawa asas akan orang-zarah yang mampu untuk memberi satu atau lebih elektron untuk "menggunakan" asid. Apa yang menarik di sini adalah bahawa asid atau asas mungkin bukan sahaja elektrolit tetapi juga apa-apa bahan yang walaupun tidak larut dalam air.

teori Protolytic Brendsteda Lowry

Pada tahun 1923, bebas daripada satu sama lain, dua saintis - J. dan T. Lowry Bronsted -predlozhili teori, yang kini digunakan secara aktif oleh para saintis untuk menggambarkan proses kimia. Intipati teori ini adalah bahawa penceraian erti yang datang ke pemindahan proton dari asas asid. Oleh itu, kedua difahami di sini sebagai penerima proton. Kemudian asid adalah penderma mereka. Teori ini juga menjelaskan kewujudan bahan-bahan yang baik yang mempamerkan sifat-sifat dan asid dan bes. sebatian itu dipanggil amfoterik. Dalam teori Bronsted-Lowry selama tempoh mereka juga terpakai ampholytes, manakala asid atau asas biasanya dipanggil protoliths.

Kami datang ke bahagian seterusnya. Di sini kami akan menunjukkan kepada anda apa elektrolit kuat dan lemah yang berbeza, dan membincangkan kesan-kesan luaran ke atas hartanah mereka. Dan kemudian meneruskan dengan perihalan aplikasi praktikal.

elektrolit kuat dan lemah

Setiap bahan bertindak balas dengan air sahaja. Beberapa membubarkan dengan baik (contohnya, natrium klorida), dan ada orang yang tidak larut (contohnya, kapur). Oleh itu, semua bahan-bahan yang dibahagikan kepada elektrolit kuat dan lemah. Yang terakhir adalah bahan yang berinteraksi dengan baik dengan air dan disimpan di bahagian bawah daripada penyelesaian. Ini bermakna bahawa mereka mempunyai tahap yang sangat rendah penceraian dan bon tenaga yang tinggi, yang membolehkan molekul hancur menjadi ion komponen di bawah keadaan biasa. Penceraian elektrolit lemah berlaku sama ada dengan perlahan atau dengan meningkatkan suhu dan kepekatan bahan dalam larutan.

Bercakap tentang elektrolit yang kuat. Ini termasuk semua garam larut, dan juga asid kuat dan alkali. Mereka mudah untuk memecahkan ke dalam ion dan adalah amat sukar untuk mengumpul mereka dalam hujan. Semasa dalam elektrolit, secara kebetulan, dijalankan terima kasih kepada ion yang terkandung dalam penyelesaian. Oleh itu, yang terbaik elektrolit kuat konduktif. Contoh kedua: asid kuat, alkali, garam larut.

Faktor yang mempengaruhi tingkah laku elektrolit

Kini melihat bagaimana perubahan yang memberi kesan kepada persekitaran luaran pada sifat-sifat bahan. kepekatan langsung memberi kesan kepada tahap penceraian elektrolit. Selain itu, hubungan ini boleh dinyatakan secara matematik. Undang-undang yang menggambarkan hubungan ini, yang dipanggil undang-undang pencairan Ostwald dan ditulis sebagai: a = (K / c) 1/2. Di sini, - adalah darjah penceraian (diambil sebagai pecahan a), K - penceraian yang berterusan, berbeza bagi setiap bahan, dan dengan - kepekatan elektrolit dalam penyelesaian. Mengikut formula ini, anda boleh belajar banyak tentang perkara dan tingkah laku dalam penyelesaian.

Tetapi kita telah menyimpang dari topik. kepekatan lanjut mengenai darjah penceraian elektrolit juga memberi kesan kepada suhu. Bagi kebanyakan bahan meningkatkan ia meningkatkan keterlarutan dan kereaktifan. Ini dapat menjelaskan berlakunya tindak balas tertentu sahaja pada suhu yang tinggi. Di bawah keadaan biasa, mereka adalah sama ada dengan perlahan-lahan, atau dalam kedua-dua arah (proses ini dipanggil balik).

Kami telah mengkaji faktor-faktor yang menentukan tingkah laku sistem seperti penyelesaian elektrolit. Sekarang kita beralih kepada permohonan praktikal ini, tanpa ragu-ragu, bahan-bahan kimia yang sangat penting.

permohonan perindustrian

Sudah tentu, semua orang telah mendengar perkataan "elektrolit" sebagaimana yang terpakai bagi bateri. Di dalam kenderaan menggunakan bateri asid plumbum, elektrolit dalam yang melakukan peranan seorang asid sulfurik 40 peratus. Untuk memahami mengapa ada semua yang anda perlukan adalah bahan yang perlu untuk memahami ciri-ciri bateri.

Jadi apakah prinsip pengendalian apa-apa bateri? Dalam tindak balas balik yang mengambil tempat penukaran satu bahan di tempat lain, hasil daripada mana elektron dibebaskan. Apabila interaksi caj bateri berlaku bahan-bahan, yang mustahil dalam keadaan biasa. Ini boleh diwakili sebagai pengumpulan kuasa dalam bahan akibat daripada tindak balas kimia. Apabila melaksanakan transformasi terbalik bermula, mengurangkan sistem kepada keadaan asal. Kedua-dua proses bersama-sama membentuk satu kitaran bertanggungjawab melaksanakan.

Pertimbangkan proses tersebut di atas adalah contoh khusus - bateri asid plumbum. Kerana ia adalah mudah untuk meneka, sumber semasa terdiri daripada unsur, yang terdiri daripada plumbum (lead diokisd dan PbO ₂₎ dan asid. Mana-mana bateri terdiri daripada elektrod dan ruang di antara mereka dipenuhi dengan hanya elektrolit. Sebagai yang kedua, seperti yang kita lihat, dalam contoh ini menggunakan kepekatan asid sulfurik sebanyak 40 peratus. Katod bateri diperbuat daripada plumbum dioksida, anod diperbuat daripada plumbum tulen. Semua ini adalah kerana kedua-dua elektrod yang berbeza berlaku tindak balas berbalik melibatkan ion yang asid pun berlepas:

1. PbO ₂ + SO ₄ ^{2- + 4H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2H ₂ O (tindak balas yang berlaku pada elektrod negatif - katod).
2. Pb + SO ₄ ^{2- -} 2e - = PbSO ₄ (tindak balas yang berlaku pada elektrod positif - anod).

Jika anda membaca reaksi daripada kiri ke kanan - mendapatkan proses yang berlaku semasa pelepasan bateri, dan jika betul - dengan bayaran. Setiap sumber semasa kimia tindak balas ini adalah berbeza, tetapi mekanisme kejadian mereka secara umum menerangkan yang sama: terdapat dua proses, satu daripadanya elektron "diserap" dan yang lain, sebaliknya, "pergi." Perkara yang paling penting ialah bilangan elektron diserap sama dengan bilangan yang diterbitkan.

Sebenarnya, selain Bateri, terdapat banyak aplikasi bahan ini. Secara umum, elektrolit, contoh-contoh yang kita telah lakukan, - ia hanya sebutir pelbagai bahan yang bersatu di bawah istilah ini. Mereka mengelilingi kita di mana-mana, mana-mana. Sebagai contoh, badan manusia. Adakah anda fikir tiada bahan-bahan seperti itu? Sangat salah. Mereka dijumpai di mana-mana di dalam kita dan merupakan bilangan terbesar elektrolit darah. Ini termasuk, sebagai contoh, ion besi, yang merupakan sebahagian daripada hemoglobin dan membantu pengangkutan oksigen ke tisu badan kita. elektrolit darah juga memainkan peranan penting dalam pengawalan keseimbangan air garam dan kerja-kerja jantung. Fungsi ini dilakukan oleh ion kalium dan natrium (ada juga satu proses yang berlaku dalam sel-sel yang dinamakan potassium-sodium pam).

Apa-apa bahan yang anda mampu untuk membubarkan sekurang-kurangnya sedikit - elektrolit. Dan tidak ada industri dan kehidupan kita, di mana sahaja ia digunakan. Ia bukan sahaja bateri dalam kereta dan Bateri. Apa-apa bahan kimia dan pemprosesan makanan, kilang tentera, kilang-kilang pakaian dan sebagainya.

Komposisi elektrolit, dengan cara itu, adalah berbeza. Oleh itu, ia adalah mungkin untuk memperuntukkan elektrolit asid dan alkali. Mereka berbeza asasnya dalam sifat-sifat mereka: seperti yang telah kita berkata, asid penderma proton, dan alkali - amalan perancang. Tetapi lama-kelamaan, elektrolit komposisi perubahan disebabkan oleh kehilangan sebahagian daripada kepekatan bahan memuat melapangkan (ia bergantung kepada apa yang hilang, air atau elektrolit).

Setiap hari kita berhadapan dengan mereka, tetapi hanya segelintir orang tahu takrif seperti penggal sebagai elektrolit. Contoh bahan-bahan tertentu yang kita dibincangkan, jadi mari kita bergerak ke sedikit konsep yang lebih kompleks.

Sifat-sifat fizikal elektrolit

Kini kira-kira fizik. Perkara yang paling penting untuk memahami dalam kajian topik ini - semasa diserahkan kepada elektrolit. peranan yang penting dalam hal ini dimainkan oleh ion. Zarah-zarah dikenakan boleh berhijrah dari satu bahagian penyelesaian caj yang lain. Oleh itu, anion cenderung sentiasa kepada elektrod positif dan kation - kepada negatif. Oleh itu, dengan bertindak ke atas penyelesaian arus elektrik, kami membahagikan caj ke atas pihak yang bertentangan dengan sistem.

ciri-ciri fizikal yang sangat menarik seperti ketumpatan. Ia memberi kesan kepada banyak sifat sebatian kami di bawah perbincangan. Dan sering timbul soalan: "Bagaimana untuk meningkatkan ketumpatan elektrolit" Malah, jawapannya adalah mudah: ia adalah perlu untuk mengurangkan kandungan air daripada penyelesaian. Sejak ketumpatan elektrolit sebahagian besarnya ditentukan ketumpatan asid sulfurik, ia sebahagian besarnya bergantung kepada kepekatan akhir. Terdapat dua cara untuk melaksanakan rancangan itu. Yang pertama adalah agak mudah: mendidih elektrolit yang terkandung dalam bateri. Untuk melakukan ini, anda perlu mengecasnya supaya suhu di dalam meningkat sedikit daripada seratus darjah Celsius. Jika kaedah ini tidak berjaya, jangan bimbang, terdapat satu lagi: hanya menggantikan elektrolit baru lama. Untuk melakukan ini, parit penyelesaian lama untuk membersihkan bahagian dalam asid sulfurik sisa dalam air suling, dan kemudian tuangkan sebahagian baru. Biasanya, kualiti penyelesaian elektrolit segera mempunyai nilai kepekatan yang dikehendaki. Selepas penggantian boleh melupakan bagaimana untuk meningkatkan ketumpatan elektrolit.

Komposisi elektrolit sebahagian besarnya menentukan sifat-sifatnya. Ciri-ciri seperti kekonduksian elektrik dan ketumpatan, sebagai contoh, amat bergantung kepada sifat bahan larut dan kepekatannya. Terdapat soalan yang berasingan berapa banyak elektrolit dalam bateri boleh. Malah, jumlah itu secara langsung berkaitan dengan kapasiti yang diisytiharkan produk. asid sulfurik lebih dalam bateri, jadi ia adalah lebih kuat, t. E. voltan yang lebih mampu menghasilkan.

Di mana ia berguna?

Jika anda seorang peminat kereta atau hanya berminat dalam kereta, anda akan memahami segala-galanya sendiri. Sesungguhnya anda tahu bagaimana untuk menentukan berapa banyak elektrolit dalam bateri kini. Dan jika anda berada jauh dari kereta, maka pengetahuan sifat-sifat bahan-bahan ini, penggunaannya dan bagaimana mereka berinteraksi antara satu sama lain tidak akan menjadi berlebihan. Mengetahui ini, anda tidak keliru, anda diminta untuk mengatakan apa elektrolit dalam bateri. Walaupun walaupun anda bukan seorang peminat kereta, tetapi anda mempunyai kereta, maka pengetahuan peranti bateri akan benar-benar tidak membahayakan dan akan membantu anda untuk membaiki. Ia akan menjadi lebih mudah dan lebih murah untuk melakukan segala-galanya sendiri, daripada pergi ke pusat kereta.

Dan untuk mengetahui lebih lanjut mengenai topik ini, kami mencadangkan anda mendaftar keluar buku teks Kimia untuk sekolah dan universiti. Jika anda tahu sains ini dengan baik dan membaca buku-buku yang cukup, pilihan terbaik akan "Chemical sumber semasa" Varypaeva. Ada dinyatakan secara terperinci seluruh teori hayat bateri, pelbagai bateri dan unsur-unsur hidrogen.

kesimpulan

Kami sampai ke penghujungnya. Mari kita kesimpulan. Di atas kita membincangkan segala-galanya, kerana ada perkara seperti elektrolit: contoh, teori struktur dan sifat-sifat, fungsi dan aplikasi. Sekali lagi, ia harus berkata bahawa sebatian ini adalah sebahagian daripada kehidupan kita, tanpanya ia tidak boleh wujud, badan kita dan semua bidang industri. Anda masih ingat elektrolit darah? Terima kasih kepada mereka kita hidup. Dan bagaimana pula dengan kereta kita? Dengan pengetahuan ini kita boleh menetapkan apa-apa masalah dengan bateri, seperti sekarang memahami bagaimana untuk meningkatkan ketumpatan elektrolit di dalamnya.

Semua mustahil untuk memberitahu, tetapi kita tidak menetapkan apa-apa matlamat. Lagipun, bukan semua yang boleh memberitahu tentang bahan-bahan yang luar biasa.