Stiprūs ir silpni elektrolitai

Kai kurių elektrolitų tirpaluose disocijuoja tik dalis molekulių. Norint kiekybiškai apibūdinti elektrolito stiprumą, buvo įvesta disociacijos laipsnio sąvoka. Molekulių, disocijuotų į jonus, skaičiaus santykis su visu ištirpusios medžiagos molekulių skaičiumi vadinamas disociacijos laipsniu a.

čia C yra disocijuotų molekulių koncentracija, mol/l;

C 0 – pradinė tirpalo koncentracija, mol/l.

Pagal disociacijos laipsnį visi elektrolitai skirstomi į stipriuosius ir silpnuosius. Stipriems elektrolitams priskiriami tie, kurių disociacijos laipsnis didesnis nei 30 % (a > 0,3). Tai apima:

· stipriosios rūgštys (H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HBr, HI);

· tirpūs hidroksidai, išskyrus NH 4 OH;

· tirpios druskos.

Elektrolitinė stiprių elektrolitų disociacija yra negrįžtama

HNO 3 ® H + + NO - 3 .

Silpnų elektrolitų disociacijos laipsnis yra mažesnis nei 2% (a< 0,02). К ним относятся:

· silpnos neorganinės rūgštys (H 2 CO 3, H 2 S, HNO 2, HCN, H 2 SiO 3 ir kt.) ir visos organinės, pavyzdžiui, acto rūgštis (CH 3 COOH);

· netirpūs hidroksidai, taip pat tirpūs hidroksidai NH 4 OH;

· netirpios druskos.

Elektrolitai, turintys tarpines disociacijos laipsnio vertes, vadinami vidutinio stiprumo elektrolitais.

Disociacijos laipsnis (a) priklauso nuo šių veiksnių:

dėl elektrolito pobūdžio, tai yra, dėl cheminių jungčių tipo; disociacija lengviausia vyksta poliariausių ryšių vietoje;

nuo tirpiklio prigimties - kuo pastarasis poliariškesnis, tuo lengviau jame vyksta disociacijos procesas;

nuo temperatūros - didėjanti temperatūra sustiprina disociaciją;

dėl tirpalo koncentracijos – tirpalą praskiedus, disociacija taip pat didėja.

Kaip disociacijos laipsnio priklausomybės nuo cheminių jungčių pobūdžio pavyzdį apsvarstykite natrio vandenilio sulfato (NaHSO 4), kurio molekulėje yra šių tipų jungtys, disociaciją: 1-joninė; 2 - polinis kovalentinis; 3 – ryšys tarp sieros ir deguonies atomų yra žemo poliškumo. Lengviausiai nutrūksta joninės jungties vietoje (1):

Elektrolitų disociacijos laipsnis labai priklauso nuo tirpiklio pobūdžio. Pavyzdžiui, HCl stipriai disocijuoja vandenyje, mažiau stipriai etanolyje C 2 H 5 OH ir beveik nesiskiria benzene, kuriame praktiškai nelaidžia elektros srovės. Tirpikliai su didele dielektrine konstanta (e) poliarizuoja ištirpusių medžiagų molekules ir su jomis sudaro solvatuotus (hidratuotus) jonus. 25 °C temperatūroje e(H2O) = 78,5, e(C2H5OH) = 24,2, e(C6H6) = 2,27.

Silpnų elektrolitų tirpaluose disociacijos procesas vyksta grįžtamai, todėl pusiausvyrai tirpale tarp molekulių ir jonų galioja cheminės pusiausvyros dėsniai. Taigi, acto rūgšties disociacijai

CH 3 COOH « CH 3 COO - + H + .

Pusiausvyros konstanta Kc bus nustatyta kaip

K c = K d = CCH 3 COO - · C H + / CCH 3 COOH.

Disociacijos proceso pusiausvyros konstanta (K c) vadinama disociacijos konstanta (K d). Jo reikšmė priklauso nuo elektrolito pobūdžio, tirpiklio ir temperatūros, bet nepriklauso nuo elektrolito koncentracijos tirpale. Disociacijos konstanta yra svarbi silpnų elektrolitų savybė, nes ji rodo jų molekulių stiprumą tirpale. Kuo mažesnė disociacijos konstanta, tuo elektrolitas silpniau disocijuoja ir tuo stabilesnės jo molekulės. Atsižvelgiant į tai, kad disociacijos laipsnis, priešingai nei disociacijos konstanta, kinta priklausomai nuo tirpalo koncentracijos, reikia rasti ryšį tarp K d ir a. Jei pradinė tirpalo koncentracija laikoma lygi C, o šią koncentraciją atitinkantis disociacijos laipsnis yra a, tai disocijuotų acto rūgšties molekulių skaičius bus lygus a · C. Kadangi

CCH 3 COO - = CH + = a C,

tada nesuirusių acto rūgšties molekulių koncentracija bus lygi (C - a · C) arba C(1- a · C). Iš čia

K d = aС · a С /(С - a · С) = a 2 С / (1- a). (1)

(1) lygtis išreiškia Ostwaldo praskiedimo dėsnį. Labai silpniems elektrolitams a<<1, то приближенно К @ a 2 С и

a = (K/C). (2)

Kaip matyti iš (2) formulės, sumažėjus elektrolito tirpalo koncentracijai (kai jis praskiedžiamas), disociacijos laipsnis didėja.

Silpni elektrolitai disocijuoja etapais, pavyzdžiui:

1 etapas H 2 CO 3 « H + + HCO - 3,

2 etapas HCO - 3 « H + + CO 2 - 3 .

Tokiems elektrolitams būdingos kelios konstantos, priklausomai nuo skilimo į jonus etapų skaičiaus. Dėl anglies rūgšties

K1 = CH + CHCO-2 / CH2CO3 = 4,45 × 10-7; K 2 = CH + · CCO 2- 3 / CHCO - 3 = 4,7 × 10 -11.

Kaip matyti, skilimą į anglies rūgšties jonus daugiausia lemia pirmasis etapas, o antrasis gali atsirasti tik tada, kai tirpalas yra labai praskiestas.

Bendra H 2 CO 3 « 2H + + CO 2 - 3 pusiausvyra atitinka bendrąją disociacijos konstantą

K d = C 2 n + · CCO 2- 3 / CH 2 CO 3.

Dydžiai K 1 ir K 2 yra susiję vienas su kitu ryšiu

K d = K 1 · K 2.

Panašiai laipsniškai disocijuoja ir daugiavalenčių metalų bazės. Pavyzdžiui, du vario hidroksido disociacijos etapai

Cu(OH) 2 « CuOH + + OH - ,

CuOH + « Cu 2+ + OH -

atitinka disociacijos konstantas

K 1 = СCuOH + · СОН - / СCu(OH) 2 ir К 2 = Сcu 2+ · СОН - / СCuOH + .

Kadangi stiprūs elektrolitai tirpale yra visiškai disocijuoti, pats terminas disociacijos konstanta jiems neturi reikšmės.

Įvairių klasių elektrolitų disociacija

Elektrolitinės disociacijos teorijos požiūriu rūgšties yra medžiaga, kurios disociacijos metu susidaro tik hidratuotas vandenilio jonas H3O (arba tiesiog H+) kaip katijonas.

Pagrindas yra medžiaga, kuri vandeniniame tirpale kaip anijoną sudaro hidroksido jonus OH – ir jokių kitų anijonų.

Pagal Brønstedo teoriją rūgštis yra protonų donoras, o bazė – protonų akceptorius.

Bazių stiprumas, kaip ir rūgščių stiprumas, priklauso nuo disociacijos konstantos reikšmės. Kuo didesnė disociacijos konstanta, tuo stipresnis elektrolitas.

Yra hidroksidų, kurie gali sąveikauti ir sudaryti druskas ne tik su rūgštimis, bet ir su bazėmis. Tokie hidroksidai vadinami amfoterinis. Tai apima Be(OH)2, Zn(OH)2, Sn(OH)2, Pb(OH)2, Cr(OH)3, Al(OH)3. Jų savybes lemia tai, kad jie silpnai disocijuoja kaip rūgštys ir kaip bazės

H + + RO - « ROH « R + + OH -.

Ši pusiausvyra paaiškinama tuo, kad jungties stiprumas tarp metalo ir deguonies šiek tiek skiriasi nuo jungties stiprumo tarp deguonies ir vandenilio. Todėl, kai berilio hidroksidas reaguoja su druskos rūgštimi, gaunamas berilio chloridas

Be(OH)2 + HCl = BeCl2 + 2H2O,

o sąveikaujant su natrio hidroksidu – natrio berilatas

Be(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 BeO 2 + 2H 2 O.

Druskos gali būti apibrėžiami kaip elektrolitai, kurie tirpale disocijuoja ir sudaro katijonus, išskyrus vandenilio katijonus, ir anijonus, išskyrus hidroksido jonus.

Vidutinės druskos, gautas visiškai pakeitus atitinkamų rūgščių vandenilio jonus metalo katijonais (arba NH + 4), visiškai disocijuoja Na 2 SO 4 « 2Na + + SO 2- 4.

Rūgščių druskos atsiriboti žingsnis po žingsnio

1 pakopa NaHSO 4 « Na + + HSO - 4 ,

2 etapas HSO - 4 «H + + SO 2-4 .

1 pakopos disociacijos laipsnis yra didesnis nei 2 pakopoje, o kuo silpnesnė rūgštis, tuo mažesnis disociacijos laipsnis 2 žingsnyje.

Bazinės druskos gaunamas nevisiškai pakeitus hidroksido jonus rūgščių likučiais, taip pat disocijuoja etapais:

1 etapas (CuОH) 2 SO 4 « 2 CuОH + + SO 2-4,

2 pakopa CuОH + « Cu 2+ + OH - .

Silpnų bazių bazinės druskos disocijuoja daugiausia 1-ame etape.

kompleksinės druskos, turintis sudėtingą kompleksinį joną, kuris išsaugo savo stabilumą ištirpus, disocijuoja į kompleksinį joną ir išorinės sferos jonus

K 3 « 3K + + 3 - ,

SO 4 « 2+ + SO 2 - 4 .

Kompleksinio jono centre yra kompleksuojantis atomas. Šį vaidmenį dažniausiai atlieka metalo jonai. Poliarinės molekulės arba jonai, o kartais ir abi kartu, yra (suderinamos) šalia kompleksą sudarončių medžiagų ligandai. Kompleksą sudarantis agentas kartu su ligandais sudaro vidinę komplekso sferą. Jonai, esantys toli nuo kompleksą sudarončio agento, ne taip stipriai su juo susieti, yra kompleksinio junginio išorinėje aplinkoje. Vidinė sfera paprastai yra laužtiniuose skliaustuose. Skaičius, nurodantis ligandų skaičių vidinėje sferoje, vadinamas koordinavimas. Cheminiai ryšiai tarp sudėtingų ir paprastų jonų gana lengvai nutrūksta elektrolitinės disociacijos proceso metu. Ryšiai, vedantys į sudėtingų jonų susidarymą, vadinami donoro-akceptoriaus ryšiais.

Išorinės sferos jonai lengvai atsiskiria nuo kompleksinio jono. Ši disociacija vadinama pirminiu. Grįžtamasis vidinės sferos suirimas yra daug sunkesnis ir vadinamas antrine disociacija

Cl « + + Cl - - pirminė disociacija,

+ «Ag + +2 NH 3 - antrinė disociacija.

antrinei disociacijai, kaip ir silpno elektrolito disociacijai, būdinga nestabilumo konstanta

K lizdas. = × 2 / [ + ] = 6,8 × 10 -8 .

Įvairių elektrolitų nestabilumo konstantos (K inst.) yra komplekso stabilumo matas. Kuo mažiau K lizdą. , tuo stabilesnis kompleksas.

Taigi, tarp panašių junginių:

Komplekso stabilumas padidėja pereinant iš - į +.

Nestabilumo konstantos reikšmės pateiktos chemijos žinynuose. Naudojant šias vertes, galima numatyti reakcijų tarp kompleksinių junginių eigą, esant dideliam nestabilumo konstantų skirtumui, reakcija eis link komplekso su mažesne nestabilumo konstanta susidarymo.

Sudėtinga druska su mažai stabiliu kompleksiniu jonu vadinama dviguba druska. Dvigubos druskos, skirtingai nei kompleksinės druskos, disocijuoja į visus jonus, esančius jų sudėtyje. Pavyzdžiui:

KAl(SO 4) 2 « K + + Al 3+ + 2SO 2-4,

NH 4 Fe(SO 4) 2 « NH 4 + + Fe 3+ + 2SO 2-4.

Tokių elektrolitų yra arti 1.

Stipriems elektrolitams priskiriama daug neorganinių druskų, kai kurios neorganinės rūgštys ir bazės vandeniniuose tirpaluose, taip pat tirpikliuose, pasižyminčiuose dideliu disociacijos gebėjimu (alkoholiuose, amiduose ir kt.).

Wikimedia fondas.

2010 m.

Pažiūrėkite, kas yra „stiprūs elektrolitai“ kituose žodynuose: stiprūs elektrolitai – – elektrolitai, kurie vandeniniuose tirpaluose beveik visiškai disocijuoja. Bendroji chemija: vadovėlis / A. V. Zholnin ...

Cheminiai terminai Joninio laidumo medžiagos; Jie vadinami antrosios rūšies laidininkais, srovei praeinant per juos perduodama medžiaga. Elektrolitams priskiriamos išlydytos druskos, oksidai arba hidroksidai, taip pat (o tai pastebimai... ...

Collier enciklopedija Elektrolitai - skystos arba kietos medžiagos, kuriose dėl elektrolitinės disociacijos susidaro bet kokios pastebimos koncentracijos jonai, dėl kurių praeina nuolatinė elektros srovė. Elektrolitai tirpaluose......

Enciklopedinis metalurgijos žodynas

Elektrolitas yra cheminis terminas, reiškiantis medžiagą, kurios lydalas arba tirpalas praleidžia elektros srovę dėl disociacijos į jonus. Elektrolitų pavyzdžiai yra rūgštys, druskos ir bazės. Elektrolitai yra antros rūšies laidininkai, ... ... Vikipedija Plačiąja prasme skystos arba kietos sistemos, kuriose jonų yra pastebima koncentracija, dėl kurios per jas praeina elektra. srovė (joninis laidumas); siaurąja prasme – va, kurie p re suyra į jonus. Tirpinant E......

Fizinė enciklopedija In va, kuriame jonų yra pastebimos koncentracijos, sukeliančios elektros praėjimą. srovė (joninis laidumas). Skambino ir E.. antrosios rūšies laidininkai. Siaurąja to žodžio prasme E. in va, molekulės, kurios yra p re dėl elektrolitinės ... ...

- (iš Electro... ir graikų lytos suirusios, tirpios) skystos arba kietos medžiagos ir sistemos, kuriose jonų yra bet kokia pastebima koncentracija, sukelianti elektros srovės praėjimą. Siaurąja prasme E...... Didžioji sovietinė enciklopedija

Šis terminas turi kitas reikšmes, žr. „Disociacija“. Elektrolitinė disociacija yra elektrolito skilimo į jonus procesas, kai jis ištirpsta arba tirpsta. Turinys 1 Disociacija tirpaluose 2 ... Vikipedija

Elektrolitas – medžiaga, kurios lydalas ar tirpalas praleidžia elektros srovę dėl disociacijos į jonus, tačiau pati medžiaga elektros srovės nelaidžia. Elektrolitų pavyzdžiai yra rūgščių, druskų ir bazių tirpalai... ... Vikipedija

ELEKTROLITINĖ DISOCIACIJA- ELEKTROLITINĖ DISOCIACIJA, elektrolitų skaidymas tirpale į elektriškai įkrautus jonus. Koef. ne Goffa. Van't Hoffas (van t Noy) parodė, kad tirpalo osmosinis slėgis yra lygus slėgiui, kurį sukurtų ištirpęs... ... Didžioji medicinos enciklopedija

Knygos

• Fermi-Pasta-Ulam sugrįžimo fenomenas ir kai kurie jo pritaikymai. Fermi-Pasta-Ulam grąžos įvairiose netiesinėse terpėse tyrimas ir FPU spektro generatorių medicinai kūrimas, Andrey Berezin. Ši knyga bus pagaminta pagal jūsų užsakymą naudojant spausdinimo pagal pareikalavimą technologiją.

Pagrindiniai darbo rezultatai yra tokie. Kortewego susietųjų lygčių sistemos rėmuose...

Elektrolitai yra medžiagos, medžiagų lydiniai arba tirpalai, kurie turi savybę elektrolitiškai pravesti galvaninę srovę. Taikant elektrolitinės disociacijos teoriją, galima nustatyti, kuriems elektrolitams medžiaga priklauso.

1. Instrukcijos

2. Šios teorijos esmė ta, kad ištirpę (ištirpę vandenyje) praktiškai visi elektrolitai suskaidomi į jonus, kurie yra tiek teigiamo, tiek neigiamo krūvio (tai vadinama elektrolitine disociacija). Veikiant elektros srovei, neigiami (anijonai, „-“) juda link anodo (+), o teigiamai įkrauti (katijonai, „+“) link katodo (-). Elektrolitinė disociacija yra grįžtamasis procesas (atvirkštinis procesas vadinamas „moliarizacija“).

3. Taigi galingi elektrolitai yra medžiagos, kurios ištirpusios vandenyje visiškai suyra į jonus. Stipriems elektrolitams, kaip įprasta, priskiriamos medžiagos su labai poliniais arba joniniais ryšiais: tai labai tirpios druskos, stiprios rūgštys (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), taip pat galingos bazės (KOH, NaOH, RbOH). , Ba (OH)2, CsOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2). Stipriame elektrolite jame ištirpusi medžiaga daugiausia yra jonų (anijonų ir katijonų) pavidalu; Iš tikrųjų nėra nedisocijuotų molekulių.

4. Silpni elektrolitai yra medžiagos, kurios tik iš dalies disocijuoja į jonus. Silpnuose elektrolituose kartu su jonais tirpale yra nedisocijuotų molekulių. Silpni elektrolitai nesuteikia stiprios jonų koncentracijos visos druskos, mažai tirpios vandenyje, amonio hidroksidas, taip pat visos bazės (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH – jos faktiškai nelaidžia elektros srovės, arba jie elgiasi, bet prastai.

Stipri bazė – tai neorganinis cheminis junginys, sudarytas iš hidroksilo grupės -OH ir šarminio (periodinės lentelės I grupės elementai: Li, K, Na, RB, Cs) arba šarminio žemės metalo (II grupės elementai Ba, Ca). ). Parašyta formulių LiOH, KOH, NaOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)?, Ba(OH)? formomis.

Jums reikės

• garinimo puodelis
• degiklis
• rodikliai
• metalinis strypas
• N?RO?

Elektrolitai yra medžiagos, medžiagų lydiniai arba tirpalai, kurie turi savybę elektrolitiškai pravesti galvaninę srovę. Taikant elektrolitinės disociacijos teoriją, galima nustatyti, kuriems elektrolitams medžiaga priklauso.

1. Galingos bazės pasižymi visiems hidroksidams būdingomis cheminėmis savybėmis. Šarmų buvimas tirpale nustatomas pasikeitus indikatoriaus spalvai. Į mėginį su tiriamuoju tirpalu įpilkite metilo apelsino, fenolftaleino arba išmeskite lakmuso popieriaus. Metilo apelsinas suteikia geltoną spalvą, fenolftaleinas – purpurinę spalvą, o lakmuso popierius pasidaro mėlynas. Kuo stipresnis pagrindas, tuo sodresnė indikatoriaus spalva.

2. Jei reikia išsiaiškinti, kurie šarmai jums pateikiami, gerai peržiūrėkite tirpalus. Ypač dažnos galingos bazės yra ličio, kalio, natrio, bario ir kalcio hidroksidai. Bazės reaguoja su rūgštimis (neutralizacijos reakcijos), sudarydamos druską ir vandenį. Šiuo atveju galima išskirti Ca(OH)?, Ba(OH)? ir LiOH. Sąveikaujant su ortofosforo rūgštimi susidaro netirpios nuosėdos. Likę hidroksidai nesudarys kritulių, nes visos K ir Na druskos yra tirpios.3 Ca(OH) ? + 2 N?RO? –? Ca?(PO?)??+ 6 H?O3 Ba(OH)? +2 N?RO? –? Ba?(PO?)??+ 6 H?O3 LiOH + H?PO? –? Li?PO?? + 3 H?О Nukoškite ir išdžiovinkite. Supilkite džiovintas nuosėdas į degiklio liepsną. Keičiant liepsnos spalvą, galima tiksliai nustatyti ličio, kalcio ir bario jonus. Atitinkamai jūs nustatysite, kuris hidroksidas yra kuris. Ličio druskos nuspalvina degiklio liepsną karmino-skaisčiai raudona spalva. Bario druskos yra žalios, o kalcio druskos - raudonos.

3. Likę šarmai sudaro tirpius ortofosfatus.3 NaOH + H?PO?–? Na?PO? + 3 H?O3 KOH + H?PO?–? K?RO? + 3 H?ОBūtina išgarinti vandenį iki sausų likučių. Išgarintas druskas po vieną sudėkite ant metalinio strypo į degiklio liepsną. Ten, kur yra natrio druska, liepsna pasidarys skaidriai geltona, o kalio ortofosfatas pasidarys rausvai violetinis. Taigi, turėdami mažiausią įrangos ir reagentų rinkinį, nustatėte visas jums suteiktas galingas bazes.

Elektrolitas yra medžiaga, kuri kietoje būsenoje yra dielektrikas, tai yra, ji nepraleidžia elektros srovės, bet ištirpusi arba išlydyta tampa laidininku. Kodėl taip smarkiai pasikeičia savybės? Faktas yra tas, kad elektrolitų molekulės tirpaluose arba lydaluose disocijuoja į teigiamai įkrautus ir neigiamai įkrautus jonus, todėl šios medžiagos, esančios šioje agregacijos būsenoje, gali praleisti elektros srovę. Daugelis druskų, rūgščių ir bazių turi elektrolitinių savybių.

Elektrolitai yra medžiagos, medžiagų lydiniai arba tirpalai, kurie turi savybę elektrolitiškai pravesti galvaninę srovę. Taikant elektrolitinės disociacijos teoriją, galima nustatyti, kuriems elektrolitams medžiaga priklauso.

1. Ar viskas elektrolitų vienodo stiprumo, tai yra, jie yra puikūs srovės laidininkai? Ne, nes daugelis medžiagų tirpaluose ar lydaluose disocijuoja tik nežymiai. Vadinasi elektrolitų skirstomi į stiprius, vidutinio stiprumo ir silpnus.

2. Kokios medžiagos laikomos galingais elektrolitais? Tokios medžiagos tirpaluose arba lydaluose, kurių beveik 100% molekulių disociuojasi, nepriklausomai nuo tirpalo koncentracijos. Stiprių elektrolitų sąrašas apima absoliučią įvairovę tirpių šarmų, druskų ir kai kurių rūgščių, tokių kaip druskos, bromidas, jodidas, azoto ir kt.

3. Kuo jie skiriasi nuo jų? elektrolitų vidutinio stiprumo? Tai, kad jie disocijuoja daug mažesniu mastu (nuo 3% iki 30% molekulių suyra į jonus). Tipiški tokių elektrolitų atstovai yra sieros ir fosforo rūgštys.

4. Kaip tirpaluose ar lydaluose elgiasi silpni junginiai? elektrolitų? Pirma, jie disocijuoja labai mažai (ne daugiau kaip 3% viso molekulių skaičiaus), ir, antra, jų disociacija yra gremėzdiškesnė ir neskubesnė, tuo didesnis tirpalo prisotinimas. Tokie elektrolitai apima, tarkime, amoniaką (amonio hidroksidą), daugybę organinių ir neorganinių rūgščių (įskaitant vandenilio fluorido rūgštį – HF) ir, žinoma, mums visiems pažįstamą vandenį. Nes tik apgailėtinai maža jo molekulių dalis skyla į vandenilio jonus ir hidroksilo jonus.

5. Atminkite, kad disociacijos laipsnis ir atitinkamai elektrolito stiprumas priklauso nuo daugelio veiksnių: paties elektrolito pobūdžio, tirpiklio ir temperatūros. Vadinasi, šis paskirstymas tam tikru mastu yra savavališkas. Arbatoje ta pati medžiaga skirtingomis sąlygomis gali būti ir galingas, ir silpnas elektrolitas. Norint įvertinti elektrolito stiprumą, buvo įvesta speciali reikšmė - disociacijos konstanta, nustatyta remiantis masės veikimo dėsniu. Bet jis taikomas tik silpniems elektrolitams; galingas elektrolitų nepaklūsta masinių veiksmų dėsniui.

Druskos- tai cheminės medžiagos, susidedančios iš katijono, tai yra teigiamai įkrauto jono, metalo ir neigiamai įkrauto anijono - rūgšties liekanos. Druskų yra daug rūšių: tipinių, rūgščių, bazinių, dvigubų, mišrių, hidratuotų, kompleksinių. Tai priklauso nuo katijonų ir anijonų sudėties. Kaip galima nustatyti bazę druskos?

Elektrolitai yra medžiagos, medžiagų lydiniai arba tirpalai, kurie turi savybę elektrolitiškai pravesti galvaninę srovę. Taikant elektrolitinės disociacijos teoriją, galima nustatyti, kuriems elektrolitams medžiaga priklauso.

1. Įsivaizduokime, kad turite keturis vienodus konteinerius su degimo tirpalais. Jūs žinote, kad tai yra ličio karbonato, natrio karbonato, kalio karbonato ir bario karbonato tirpalai. Jūsų užduotis: nustatykite, kokia druska yra visame inde.

2. Prisiminkite šių metalų junginių fizines ir chemines savybes. Litis, natris, kalis yra pirmos grupės šarminiai metalai, jų savybės labai panašios, aktyvumas didėja nuo ličio iki kalio. Baris yra 2 grupės šarminių žemių metalas. Jo anglies druska puikiai tirpsta karštame vandenyje, bet prastai tirpsta šaltame vandenyje. Sustok! Tai pirmoji galimybė iš karto nustatyti, kurioje talpykloje yra bario karbonato.

3. Indus atvėsinkite, tarkime, įdėkite į indą su ledu. Trys tirpalai išliks skaidrūs, bet ketvirtasis greitai drumss ir pradės susidaryti baltos nuosėdos. Čia randama bario druska. Padėkite šį konteinerį į šalį.

4. Bario karbonatą galite greitai nustatyti naudodami kitą metodą. Arba šiek tiek tirpalo įpilkite į kitą indą su sulfato druskos (tarkime, natrio sulfato) tirpalu. Tik bario jonai, susijungę su sulfato jonais, akimirksniu sudaro tankias baltas nuosėdas.

5. Pasirodo, jūs nustatėte bario karbonatą. Bet kaip atskirti 3 šarminių metalų druskas? Tai padaryti gana paprasta, reikės porcelianinių garinimo puodelių ir spiritinės lempos.

6. Nedidelį kiekį viso tirpalo supilkite į atskirą porcelianinį puodelį ir išgarinkite vandenį virš spiritinės lempos ugnies. Susidaro maži kristalai. Įdėkite juos į alkoholio lempos arba Bunseno degiklio liepsną, paremtą plieniniu pincetu arba porcelianiniu šaukštu. Jūsų užduotis – pastebėti liepsnojančio liepsnos „liežuvio“ spalvą. Jei tai ličio druska, spalva bus skaidri raudona. Natris nuspalvins liepsną intensyviai geltonai, o kalis nuspalvins liepsną purpurine violetine spalva. Beje, jei bario druska būtų išbandyta taip pat, liepsnos spalva turėjo būti žalia.

Naudingi patarimai
Vienas garsus chemikas jaunystėje lygiai taip pat apnuogino gobšią pensiono šeimininkę. Pusiau suvalgyto patiekalo likučius jis apibarstė ličio chloridu – medžiaga, kuri mažais kiekiais tikrai yra nekenksminga. Kitą dieną per pietus prieš spektroskopą apdegė mėsos gabalas iš prie stalo patiekto patiekalo – pensionato gyventojai išvydo ryškią raudoną juostelę. Šeimininkė ruošė maistą iš vakarykščių likučių.

Atkreipkite dėmesį!
Tiesa, grynas vanduo labai prastai praleidžia elektrą, vis dar turi išmatuojamą elektros laidumą, paaiškinama tuo, kad vanduo šiek tiek disocijuoja į hidroksido jonus ir vandenilio jonus.

Naudingi patarimai
Daugelis elektrolitų yra priešiškos medžiagos, todėl dirbdami su jais būkite itin atidūs ir laikykitės saugos taisyklių.

Elektrolitai skirstomi į dvi grupes, priklausomai nuo disociacijos laipsnio – stiprieji ir silpnieji elektrolitai. Stiprių elektrolitų disociacijos laipsnis yra didesnis nei vienas arba daugiau nei 30%, silpnų elektrolitų mažesnis nei vienas arba mažesnis nei 3%.

Disociacijos procesas

Elektrolitinė disociacija – tai molekulių skilimo į jonus – teigiamo krūvio katijonus ir neigiamo krūvio anijonus – procesas. Įkrautos dalelės neša elektros srovę. Elektrolitinė disociacija galima tik tirpaluose ir lydaluose.

Disociacijos varomoji jėga yra poliarinių kovalentinių ryšių irimas, veikiant vandens molekulėms. Poliarines molekules traukia vandens molekulės. Kietose medžiagose joninės jungtys nutrūksta kaitinant. Aukšta temperatūra kristalinės gardelės mazguose sukelia jonų virpesius.

Ryžiai. 1. Disociacijos procesas.

Medžiagos, kurios tirpaluose lengvai suyra į jonus ir todėl praleidžia elektros srovę, vadinamos elektrolitais. Ne elektrolitai nepraleidžia elektros, nes neskyla į katijonus ir anijonus.

Priklausomai nuo disociacijos laipsnio, išskiriami stiprieji ir silpnieji elektrolitai. Stiprieji tirpsta vandenyje, t.y. visiškai, be galimybės atsigauti, suyra į jonus. Silpni elektrolitai iš dalies skyla į katijonus ir anijonus. Jų disociacijos laipsnis yra mažesnis nei stiprių elektrolitų.

Disociacijos laipsnis parodo suirusių molekulių dalį bendroje medžiagų koncentracijoje. Jis išreiškiamas formule α = n/N.

Ryžiai. 2. Disociacijos laipsnis.

Silpni elektrolitai

Silpnų elektrolitų sąrašas:

• praskiestos ir silpnos neorganinės rūgštys - H 2 S, H 2 SO 3, H 2 CO 3, H 2 SiO 3, H 3 BO 3;
• kai kurios organinės rūgštys (dauguma organinių rūgščių yra neelektrolitai) - CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH;
• netirpios bazės - Al(OH) 3, Cu(OH) 2, Fe(OH) 2, Zn(OH) 2;
• Amonio hidroksidas – NH 4 OH.

Ryžiai. 3. Tirpumo lentelė.

Disociacijos reakcija užrašoma naudojant joninę lygtį:

• HNO 2 ↔ H + + NO 2 – ;
• H 2 S ↔ H + + HS – ;
• NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH – .

Polibazinės rūgštys disocijuoja laipsniškai:

• H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 – ;
• HCO 3 – ↔ H + + CO 3 2- .

Netirpios bazės taip pat suyra etapais:

• Fe(OH) 3 ↔ Fe(OH) 2 + + OH – ;
• Fe(OH) 2 + ↔ FeOH 2+ + OH – ;
• FeOH 2+ ↔ Fe 3+ + OH – .

Vanduo klasifikuojamas kaip silpnas elektrolitas. Vanduo elektros srovės praktiškai nepraleidžia, nes... silpnai skyla į vandenilio katijonus ir hidroksido jonų anijonus. Gauti jonai vėl surenkami į vandens molekules:

H 2 O ↔ H + + OH – .

Jei vanduo lengvai praleidžia elektrą, vadinasi, jame yra priemaišų. Distiliuotas vanduo yra nelaidus.

Silpnų elektrolitų disociacija yra grįžtama. Susidarę jonai vėl susirenka į molekules.

Ko mes išmokome?

Silpni elektrolitai apima medžiagas, kurios iš dalies suyra į jonus – teigiamus katijonus ir neigiamus anijonus. Todėl tokios medžiagos blogai praleidžia elektrą. Tai silpnos ir praskiestos rūgštys, netirpios bazės ir mažai tirpios druskos. Silpniausias elektrolitas yra vanduo. Silpnų elektrolitų disociacija yra grįžtama reakcija.

Silpni elektrolitai- medžiagos, kurios dalinai disocijuoja į jonus. Silpnų elektrolitų tirpaluose kartu su jonais yra nedisocijuotų molekulių. Silpni elektrolitai negali pagaminti didelės jonų koncentracijos tirpale. Silpni elektrolitai apima:

1) beveik visos organinės rūgštys (CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH ir kt.);

2) kai kurios neorganinės rūgštys (H 2 CO 3, H 2 S ir kt.);

3) beveik visos druskos, bazės ir amonio hidroksidas Ca 3 (PO 4) 2, kurios mažai tirpsta vandenyje; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH;

Jie prastai (arba beveik visai) praleidžia elektrą.

Jonų koncentracijos silpnų elektrolitų tirpaluose kokybiškai apibūdinamos laipsniu ir disociacijos konstanta.

Disociacijos laipsnis išreiškiamas vieneto dalimis arba procentais (a = 0,3 yra sutartinė skirstymo į stiprius ir silpnus elektrolitus riba).

Disociacijos laipsnis priklauso nuo silpno elektrolito tirpalo koncentracijos. Skiedžiant vandeniu, disociacijos laipsnis visada didėja, nes didėja tirpiklio molekulių (H 2 O) skaičius tirpios medžiagos molekulėje. Pagal Le Chatelier principą elektrolitinės disociacijos pusiausvyra šiuo atveju turėtų pasislinkti produktų susidarymo kryptimi, t.y. hidratuoti jonai.

Elektrolitinės disociacijos laipsnis priklauso nuo tirpalo temperatūros. Paprastai, kylant temperatūrai, disociacijos laipsnis didėja, nes suaktyvėja ryšiai molekulėse, jos tampa judresnės ir lengviau jonizuojasi. Jonų koncentraciją silpname elektrolito tirpale galima apskaičiuoti žinant disociacijos laipsnį a ir pradinė medžiagos koncentracija c tirpale.

HAn = H + + An - .

Šios reakcijos pusiausvyros konstanta K p yra disociacijos konstanta K d:

K d = . / . (10.11)

Jei pusiausvyros koncentracijas išreiškiame silpnojo elektrolito C koncentracija ir jo disociacijos laipsniu α, gauname:

K d = C. α. S. α/S. (1-α) = C. α 2 /1-α. (10.12)

Šis santykis vadinamas Ostvaldo praskiedimo dėsnis. Labai silpniems elektrolitams esant α<<1 это уравнение упрощается:

K d = C. α 2. (10.13)

Tai leidžia daryti išvadą, kad esant begaliniam praskiedimui, disociacijos laipsnis α linkęs į vienybę.

Protolitinė pusiausvyra vandenyje:

,

,

Esant pastoviai temperatūrai praskiestuose tirpaluose, vandens koncentracija vandenyje yra pastovi ir lygi 55,5, ( )

, (10.15)

kur K in yra joninis vandens produktas.

Tada =10 -7. Praktikoje dėl matavimo ir registravimo patogumo naudojama reikšmė yra vandenilio indeksas, rūgšties arba bazės stiprumo kriterijus. Pagal analogiją .

Iš lygties (11.15): . Esant pH=7 – tirpalo reakcija neutrali, esant pH<7 – кислая, а при pH>7 – šarminis.

Normaliomis sąlygomis (0°C):

, Tada

10.4 pav. – įvairių medžiagų ir sistemų pH

10.7 Stiprūs elektrolitų tirpalai

Stiprūs elektrolitai – tai medžiagos, kurios ištirpusios vandenyje beveik visiškai suyra į jonus. Paprastai stiprūs elektrolitai apima medžiagas su joninėmis arba labai polinėmis jungtimis: visos gerai tirpios druskos, stiprios rūgštys (HCl, HBr, HI, HClO 4, H 2 SO 4, HNO 3) ir stiprios bazės (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba(OH) 2, Sr(OH) 2, Ca(OH) 2).

Stipriame elektrolito tirpale ištirpusi medžiaga pirmiausia randama jonų (katijonų ir anijonų) pavidalu; nedisocijuotų molekulių praktiškai nėra.

Esminis skirtumas tarp stiprių ir silpnų elektrolitų yra tas, kad stiprių elektrolitų disociacijos pusiausvyra visiškai pasislenka į dešinę:

H 2 SO 4 = H + + HSO 4 - ,

ir todėl pusiausvyros (disociacijos) konstanta pasirodo esanti neapibrėžtas dydis. Elektros laidumo sumažėjimas didėjant stipraus elektrolito koncentracijai atsiranda dėl elektrostatinės jonų sąveikos.

Olandų mokslininkas Petrusas Josephusas Wilhelmusas Debye ir vokiečių mokslininkas Erichas Hückelis, pasiūlę modelį, sudarantį stipriųjų elektrolitų teorijos pagrindą, postulavo:

1) elektrolitas visiškai disocijuoja, bet santykinai atskiestuose tirpaluose (C M = 0,01 mol. l -1);

2) kiekvieną joną supa priešingo ženklo jonų apvalkalas. Savo ruožtu kiekvienas iš šių jonų yra solvatuotas. Ši aplinka vadinama jonine atmosfera. Vykstant elektrolitinei priešingų ženklų jonų sąveikai, būtina atsižvelgti į joninės atmosferos įtaką. Kai katijonas juda elektrostatiniame lauke, joninė atmosfera deformuojasi; prieš jį storėja, o už jo plonėja. Tokia joninės atmosferos asimetrija labiau slopina katijono judėjimą, tuo didesnė elektrolitų koncentracija ir didesnis jonų krūvis. Šiose sistemose koncentracijos sąvoka tampa dviprasmiška ir turi būti pakeista veikla. Dvejetainio vieno krūvio elektrolito KatAn = Kat + + An - katijono (a +) ir anijono (a -) aktyvumas yra atitinkamai lygus.

a + = γ + . C + , a - = γ - . C - , (10.16)

kur C + ir C - yra atitinkamai katijono ir anijono analitinės koncentracijos;

γ + ir γ - yra jų aktyvumo koeficientai.

ir aktyvumo koeficientai:

Debye-Hückel aktyvumo koeficientas priklauso bent nuo temperatūros, tirpiklio dielektrinės konstantos (ε) ir jonų stiprumo (I); pastarasis naudojamas kaip tirpalo jonų sukuriamo elektrinio lauko intensyvumo matas.

Tam tikro elektrolito jonų stiprumas išreiškiamas Debye-Hückel lygtimi:

Jonų stiprumas savo ruožtu yra lygus

čia C yra analitinė koncentracija;

z yra katijono arba anijono krūvis.

Vieno krūvio elektrolito jonų stipris sutampa su koncentracija. Taigi tos pačios koncentracijos NaCl ir Na 2 SO 4 turės skirtingą jonų stiprumą. Stiprių elektrolitų tirpalų savybes galima palyginti tik tada, kai jonų stiprumas yra vienodas; net mažos priemaišos smarkiai pakeičia elektrolito savybes.

10.5 pav. – Priklausomybė