Elektrolytter: eksempler. Sammensetningen og egenskapene av elektrolytter. Sterke og svake elektrolytter

Elektrolytter er kjemikalier som er kjent siden antikken. Men de fleste områder av sin søknad, har de vunnet nylig. Vi vil diskutere topp prioritet for næringen bruken av disse stoffene, og vi skal forstå at fortiden er til stede, og skiller seg fra hverandre. Men vi starter med en digresjon inn i historien.

historien

De eldste kjente elektrolytter - salter og syrer er åpen selv i den antikke verden. Imidlertid har forståelse av strukturen og egenskapene til elektrolytter utviklet seg over tid. Teori disse prosessene har utviklet seg siden 1880, da han ble gjort en rekke funn, teorier knyttet til egenskapene til elektrolytten. Det var flere kvantesprang i teorier som beskriver mekanismer for vekselvirkningen mellom de elektrolytter med vann (faktisk bare i oppløsning de skaffer egenskaper som gjør deres anvendelse i industrien).

Nå vil vi se nøyaktig er flere teorier som har hatt størst innvirkning på utvikling av konsepter av elektrolytter og deres egenskaper. La oss starte med de mest vanlige og enkle teori, at hver av oss tok på skolen.

Arrhenius teori om elektrolytisk dissosiasjon

I 1887 den svenske kjemikeren Svante Arrhenius og russisk-tyske kjemikeren Wilhelm Ostwald utviklet teorien om elektrolytisk dissosiasjon. Men også her er det ikke så enkelt. Arrhenius selv var tilhenger såkalt fysikalsk teori av løsninger som ikke tar hensyn til samspillet av komponenter av stoffet med vann og hevdet at det finnes frie ladete partikler (ioner) i oppløsning. Forresten, fra slike posisjoner i dag vurderer elektrolytisk dissosiasjon av skolen.

Vi snakker alle det samme som gjør teori og hvordan det forklarer mekanismen for samspillet av stoffer med vann. Som med alle andre jobb, har det flere postulater at den bruker:

1. I reaksjon av vann med substansen spaltes til ioner (positiv - og negativ kation - anion). Disse partikler underkastes hydrering de tiltrekke seg vannmolekyler som for øvrig er belastet på den ene side positivt og på den andre - negativ (dipol dannet) for å danne i aqua komplekser (solvater).

2. dissosiasjon Prosessen er reversibel - dvs. dersom stoffet er delt inn ioner, under påvirkning av en annen faktor, kan det igjen bli en kilde.

3. Hvis tilkoplingselektroder til løsningen og la strømmen, vil kationene begynne å bevege seg til den negative elektrode - katoden og anioner til den positivt ladede - anode. Det er derfor stoffene er lett oppløselige i vann, lede strøm bedre enn vann i seg selv. Av samme grunn de kalles elektrolytter.

4. Graden av dissosiasjon av elektrolytt karakteriserer prosent substans utsettes for oppløsning. Denne hastighet er avhengig av oppløsningsmidlet og egenskapene for det oppløste stoff, konsentrasjonen av den sistnevnte og den ytre temperatur.

Her, faktisk, og alle de grunnleggende prinsippene i denne enkle teorien. Dem vil vi bruke i denne artikkelen for en beskrivelse av hva som skjer i elektrolytten løsningen. Eksempler på disse forbindelsene La oss se litt senere, og nå la oss vurdere en annen teori.

Teori syrer og Lewis-baser

I henhold til teorien for elektrolytisk dissosiasjon, syre - et stoff som finnes i en oppløsning hvis hydrogen kation og base - forbindelsen spaltes i oppløsning til en hydroksidanion. Det er en annen teori, som er oppkalt etter den berømte kjemiker Gilbert Lewis. Den lar deg utvide begrepet flere syrer og baser. I henhold til Lewis teori, syre - er ioner eller molekyler fra stoffer som har frie elektron-baner og er i stand til å akseptere et elektron fra et annet molekyl. Lett å gjette at basene blir de partikler som er i stand til å gi en eller flere av sine elektroner til "bruk" syre. Det er interessant her er at syre eller base kan være ikke bare elektrolytten, men også en hvilken som helst substans som selv er uoppløselig i vann.

Protolytic teori Brendsteda Lowry

I 1923, uavhengig av hverandre, to forskere - J. T. og Lowry-Bronsted -predlozhili teori, som nå brukes aktivt av forskere for å beskrive de kjemiske prosessene. Essensen i denne teori er at dissosiasjon av betydningen kommer ned til et proton overføres fra syre basen. Således er den sistnevnte forstås her som en proton-akseptor. Da syren er deres donor. Teorien forklarer også at det finnes gode stoffer som viser egenskaper og syrer og baser. Slike forbindelser kalles amfotære. I teorien Bronsted-Lowry for deres betegnelse gjelder også amfolytter, mens syre eller base som vanligvis kalles protolitt.

Vi har kommet til neste avsnitt. Her vil vi vise deg hva forskjellige sterke og svake elektrolytter, og diskutere virkningen av eksterne faktorer på sine eiendommer. Og så å gå videre til beskrivelsen av deres praktiske anvendelse.

Sterke og svake elektrolytter

Hver substans reagerer med vann alene. Noen oppløse det også (f.eks, natriumklorid), og noen ikke oppløses (f.eks, kritt). Dermed er alle substanser deles inn i sterke og svake elektrolytter. De sistnevnte er substanser som påvirker dårlig med vann og avsettes på bunnen av oppløsningen. Det vil si at de har en meget lav grad av dissosiasjon og de høye energi bindinger, som tillater molekylet å gå i oppløsning i dens komponent ioner under normale forhold. Dissosiasjon svake elektrolytter oppstår enten langsomt eller ved økning av temperaturen og konsentrasjonen av stoffet i løsningen.

Snakk om en sterk elektrolytt. Disse omfatter alle de løselige salter, så vel som sterke syrer og alkalier. De er lette å bryte ned i ioner og er svært vanskelig å samle dem i nedbør. Strømmen i elektrolytten for øvrig utføres takket være de ioner som inneholdes i løsningen. Derfor, den beste ledende sterke elektrolytter. Eksempler på det sistnevnte: sterke syrer, alkalier, oppløselig salt.

Faktorer som påvirker atferden av elektrolytter

Nå ser på hvordan endringen påvirker det ytre miljø på egenskapene til stoffene. Konsentrasjonen direkte påvirker graden av dissosiasjon av elektrolytten. Videre kan dette forholdet uttrykkes matematisk. Loven som beskriver dette forholdet, kalles loven om fortynning av Ostwald og er skrevet som: a = (K / c) 1/2. Her, en - er graden av dissosiasjon (tatt som en fraksjon), K - dissosiasjonskonstant, forskjellig for hvert stoff, og med - konsentrasjon av elektrolytt i løsning. Ifølge denne formelen, kan du lære mye om saken og dens atferd i løsning.

Men vi har kommet bort fra emnet. Ytterligere konsentrasjon av graden av dissosiasjon av elektrolytten påvirker også temperaturen. For de fleste stoffer som øker den øker løseligheten og reaktiviteten. Dette kan forklare forekomsten av visse reaksjoner bare ved forhøyet temperatur. Under normale forhold, er de enten svært sakte, eller i begge retninger (denne prosessen kalles reversibel).

Vi har undersøkt de faktorene som bestemmer oppførselen til et system slik som en elektrolyttoppløsning. Nå beveger vi oss videre til den praktiske anvendelsen av disse, uten tvil, svært viktige kjemiske stoffer.

industriell bruk

Selvfølgelig, alle har hørt ordet "elektrolytt" som brukes til batteriene. I et kjøretøy ved hjelp av bly-syre-batteri, elektrolytten i som utfører rollen som en 40 prosent svovelsyre. For å forstå hvorfor det er alt du trenger er et stoff er nødvendig for å forstå funksjonene på batteriet.

Så hva er prinsippet om drift av et batteri? I den reversible reaksjon som finner sted omdannelse av en substans i en annen, som et resultat av hvilke elektroner frigis. Når batteriladningsreaksjon oppstår stoffer, noe som er umulig under normale forhold. Dette kan representeres som en akkumulering av kraften i materialet som et resultat av en kjemisk reaksjon. Ved lossing av den omvendte omforming begynner, noe som reduserer systemet til sin opprinnelige tilstand. Disse to prosesser sammen utgjør en lade-utladningssyklus.

Betrakt den foregående prosess er et spesifikt eksempel - bly-syrebatteri. Som det er lett å gjette, strømkilden består av et element, omfattende et bly (diokisd bly og PbO ₂₎ og en syre. Et batteri som består av elektrodene og avstanden mellom dem er fylt med bare elektrolytten. Som det sistnevnte, som vi har sett, i dette eksemplet bruker svovelsyre-konsentrasjon på 40 prosent. Katoden av batteriet laget av blydioksyd, er anoden består av rent bly. Alt dette er fordi de to forskjellige elektroder oppstår reversible reaksjoner som innbefatter ioner som er dissosiert syre:

1. PbO + ₂ SO ₄ ^{2 + 4H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2 H ₂ O (den reaksjon som finner sted ved den negative elektrode - katode).
2. Pb + SO ₄ ^{2- -} 2e - = PbSO ₄ (den reaksjon som finner sted ved den positive elektrode - anoden).

Hvis du leser reaksjonen fra venstre til høyre - få prosessene som oppstår under batterilading, og hvis høyre - mot et gebyr. Hvert kjemisk strømkilde av disse reaksjonene er forskjellig, men mekanismen for deres forekomst generelt beskriver den samme: Det er to fremgangsmåter, hvorav den ene elektroner "absorbert" og den andre omvendt, "gå". Det viktigste er at antall absorbert elektroner lik antall publisert.

Egentlig, foruten batterier, er det mange anvendelser av disse stoffene. Generelt, elektrolytter, eksempler som vi har gitt, - det er bare et korn av ulike stoffer som er samlet under dette begrepet. De omgir oss overalt, overalt. For eksempel, i menneskekroppen. Tror du det er ingen slike stoffer? Veldig galt. De finnes overalt i oss og utgjør det største antallet blodelektrolytter. Disse inkluderer, for eksempel, jernioner, som er en del av hemoglobin og bidrar til å transportere oksygen til vev i kroppen. Blodelektrolytter også spille en nøkkelrolle i reguleringen av vann-saltbalanse og arbeidet i hjertet. Denne funksjonen utføres av kaliumioner og natrium- (det er også en prosess som skjer i celler som er navngitt kalium-natrium-pumpe).

Noen av stoffene som du er i stand til å løse opp i det minste litt - elektrolytter. Og det er ingen industri og våre liv, uansett hvor de er brukt. Det er ikke bare batteriene i biler og batterier. Er alle kjemiske og matfag, militære fabrikker, plagget fabrikker og så videre.

Den elektrolyttsammensetning, for øvrig, er forskjellig. Således er det mulig å fordele den sure og alkaliske elektrolytt. De skiller seg fundamentalt i sine egenskaper: som sagt, syrer er protondonatorer og alkali - akseptorer. Men over tid, endres elektrolyttsammensetning på grunn av tap av en del av stoffet konsentrasjonen enten avtar eller øker (alt avhengig av hva som er tapt, vann eller elektrolytt).

Hver dag blir vi konfrontert med dem, men svært få mennesker vet nøyaktig definisjonen av et slikt begrep som elektrolytter. Eksempler på spesifikke stoffer vi snakket om, så la oss flytte til litt mer komplekse konsepter.

De fysiske egenskaper av elektrolytter

Nå om fysikk. Det viktigste å forstå i studiet av dette emnet - strømmen sendes til elektrolytter. Avgjørende rolle i denne spilt av ioner. Disse ladede partikler kan migrere fra en del av ladningen oppløsning til en annen. Således anioner alltid har en tendens til den positive elektrode og kationer - til den negative. Således, ved å virke på den elektriske strøm løsning, deler vi kostnadene på motsatte sider av systemet.

Veldig interessante fysiske egenskaper som tetthet. Det påvirker mange egenskaper av våre forbindelser under diskusjon. Og ofte dukker spørsmålet: "Hvordan øke tettheten av elektrolytt" Faktisk, er svaret enkelt: det er nødvendig å senke vanninnholdet i løsningen. Ettersom tettheten av elektrolytten i hovedsak bestemt tetthet av svovelsyren, i stor grad avhenger det endelige konsentrasjonen. Det er to måter å implementere planen. Den første er ganske enkel: koke elektrolytten som finnes i batteriet. For å gjøre dette, må du lade den slik at den innvendige temperaturen steg litt over ett hundre grader Celsius. Hvis denne metoden ikke fungerer, ikke bekymre deg, det er en annen: bare erstatte den gamle nye elektrolytt. For å gjøre dette, drenere den gamle løsning for å rense innsiden av den resterende svovelsyre i destillert vann, og deretter helle en ny porsjon. Typisk, kvaliteten av de elektrolyttoppløsninger umiddelbart ha en ønsket konsentrasjon verdi. Etter erstatning kan glemme hvordan du kan øke tettheten av elektrolytten.

Den elektrolyttsammensetning i stor grad bestemmer dens egenskaper. Egenskaper som for eksempel elektrisk ledningsevne og tetthet, for eksempel, er sterkt avhengig av arten av den oppløste substans og dens konsentrasjon. Det er et eget spørsmål om hvor mye av elektrolytten i batteriet kan være. Faktisk er dens volum direkte relatert til erklært kapasiteten av produktet. Jo mer svovelsyre inne i batteriet, slik at det er mer kraftig, t. E. Jo mer spenningen er i stand til å produsere.

Hvor er det nyttig?

Hvis du er en bil entusiast eller bare er interessert i biler, vil du forstå alt selv. Sikkert du selv vet hvordan du skal finne ut hvor mye Elektrolytten i batteriet er nå. Og hvis du er borte fra bilen, da kunnskap om egenskapene til disse stoffene, deres bruk og hvordan de samhandler med hverandre vil ikke være overflødig. Å vite dette, du er ikke forvirret, du blir bedt om å si hva elektrolytten i batteriet. Men selv om du ikke er en bil entusiast, men du har en bil, da kunnskapen om batteriet enheten vil være absolutt ingen skade, og vil hjelpe deg å reparere. Det vil være mye enklere og billigere å gjøre alt selv, enn å gå til bilen sentrum.

Og for å lære mer om dette emnet, anbefaler vi at du sjekker ut kjemien lærebok for skoler og universiteter. Hvis du kjenner denne vitenskapen godt og lest nok bøker, vil det beste alternativet være "Kjemiske strømkilder" Varypaeva. Det er fremsatt i detalj hele teorien om batterilevetid, en rekke batterier og hydrogen elementer.

konklusjon

Vi har kommet til en slutt. La oss oppsummere. Ovenfor har vi diskutert alt, så noe slikt som elektrolytter: eksempler, struktur teori og egenskaper, funksjoner og programmer. Igjen, bør det sies at disse forbindelsene er en del av livet vårt, uten noe som det ikke kunne eksistere, vår kropp og alle deler av industrien. Du husker blodelektrolytter? Takket være dem vi lever. Og hva om våre biler? Med denne kunnskapen kan vi løse eventuelle problemer med batteriet, som nå forstår hvordan du kan øke tettheten av elektrolytten i den.

Alt umulig å si, men vi har ikke satt et slikt mål. Tross alt, det er ikke alle som kan bli fortalt om disse fantastiske stoffene.