Electrolits: exemples. La composició i les propietats de electròlits. electròlits forts i febles

Els electròlits són les substàncies químiques conegudes des de l'antiguitat. No obstant això, la majoria de les àrees de la seva aplicació, que han guanyat recentment. Anem a discutir la màxima prioritat per a la indústria de la utilització d'aquestes substàncies i entendrem que el passat és el present, i es diferencien uns dels altres. Però comencem amb una digressió en la història.

història

Els electròlits més antics coneguts - sals i àcids és oberta fins i tot en el món antic. No obstant això, la comprensió de l'estructura i propietats dels electròlits han evolucionat amb el temps. Teoria d'aquests processos han evolucionat des de 1880, quan es va fer una sèrie de descobriments, les teories relacionades amb les propietats de l'electròlit. Hi va haver diversos salts quàntics en teories que descriuen els mecanismes d'interacció dels electròlits amb aigua (de fet, només en solució que adquireixen les propietats que fan que el seu ús en la indústria).

Ara veurem exactament diverses teories que han tingut el major impacte en el desenvolupament de conceptes d'electròlits i les seves propietats. Anem a començar amb la teoria més comuna i simple, que cada un de nosaltres va prendre a l'escola.

teoria d'Arrhenius de la dissociació electrolítica

El 1887 el químic suec Svante Arrhenius i químic rus-alemany Wilhelm Ostwald va desenvolupar la teoria de la dissociació electrolítica. No obstant això, també aquí, no és tan simple. si Arrhenius era partidari anomenada teoria física de solucions que no tenen en compte la interacció dels components de la substància amb aigua i es reivindica que hi ha partícules carregades lliures (ions) en solució. Per cert, des d'aquestes posicions avui en dia estan considerant la dissociació electrolítica de l'escola.

Parlem tot el mateix que fa la teoria i com s'explica el mecanisme d'interacció de substàncies amb aigua. Igual que amb qualsevol altre treball, té diversos postulats que utilitza:

1. En la reacció de l'aigua amb la substància es desintegra en ions (positiu - negatiu i cations - anió). Aquestes partícules són sotmeses a la hidratació que atreuen molècules d'aigua que, per cert, es carrega d'una banda de manera positiva i per l'altre - negatiu (dipol format) per formar complexos en Aqua (solvats).

2. El procés de dissociació és reversible - és a dir, si la substància es divideix en ions, sota la influència de qualsevol factor, pot tornar a convertir-se en una font.

3. Si els elèctrodes de connexió a la solució i deixar que el corrent, els cations començaran a moure cap a l'elèctrode negatiu - el càtode i els anions de la càrrega positiva - ànode. És per això que les substàncies són fàcilment solubles en aigua, condueixen l'electricitat millor que l'aigua en si. Per la mateixa raó per la qual són cridats electròlits.

4. El grau de dissociació d'electròlit caracteritza substància percentatge sotmès a la dissolució. Aquesta taxa depèn del dissolvent i de les propietats del solut, la concentració d'aquest últim i la temperatura externa.

Aquí, de fet, i tots els principis bàsics d'aquesta simple teoria. Els utilitzarem en aquest article per a una descripció del que està succeint en la solució electrolítica. Exemples d'aquests compostos Examinem una mica més tard, i ara considerem una altra teoria.

àcids Teoria i bases de Lewis

D'acord amb la teoria de la dissociació electrolítica, àcid - una substància present en una solució la hidrogen catió i la base - compost es descompon en solució a un anió d'hidròxid. Hi ha una altra teoria, el nom del famós químic Gilbert Lewis. Se li permet estendre el concepte de diversos àcids i bases. Segons la teoria de Lewis, l'àcid - és els ions o molècules de substàncies que tenen orbitals d'electrons lliures i són capaços d'acceptar un electró d'una altra molècula. Fàcil d'endevinar que les bases seran aquelles partícules que són capaços de donar una o més de les seves electrons a "ús" àcid. És interessant aquí és que l'àcid o la base poden ser no només l'electròlit, sinó també qualsevol substància que fins i tot insoluble en aigua.

La teoria proteolítica Brendsteda Lowry

El 1923, independentment un de l'altre, dos científics - J. i teoria T. Lowry Bronsted -predlozhili, que ara s'utilitza activament pels científics per descriure els processos químics. L'essència d'aquesta teoria és que la dissociació del significat es redueix a una transferència de protons a partir de la base d'àcid. Per tant, aquest últim s'entén aquí com un acceptor de protons. A continuació, l'àcid és el seu donant. La teoria també explica l'existència de bones substàncies que exhibeixen propietats i àcids i bases. Tals compostos s'anomenen amfòter. En teoria de Bronsted-Lowry per al seu terme també s'aplica anfolitos, mentre que comunament anomenats protolitos àcid o base.

Hem arribat a la següent secció. Aquí t'ho diferents electròlits forts i febles a mostrar i analitzar l'impacte dels factors externs en les seves propietats. I després procedir a la descripció de la seva aplicació pràctica.

electròlits forts i febles

Cada substància reacciona amb aigua sola. Alguns es dissolen bé (per exemple, clorur de sodi), i alguns no es dissolen (per exemple, guix). Per tant, totes les substàncies es divideixen en electròlits forts i febles. Aquests últims són substàncies que interactuen malament amb aigua i es dipositen a la part inferior de la solució. Això vol dir que tenen un grau molt baix de dissociació i els enllaços d'alta energia, que permet que la molècula a desintegrar-se en els seus ions components en condicions normals. Dissociació electròlits febles es produeix ja sigui lentament o mitjançant l'augment de la temperatura i la concentració de la substància en solució.

Parlar d'un electròlit fort. Aquests inclouen totes les sals solubles, així com àcids forts i àlcalis. Són fàcils de descompondre en ions i és molt difícil recollir-les a les precipitacions. El corrent en l'electròlit, de passada, es porta a terme gràcies als ions continguts en la solució. Per tant, els millors conductors electròlits forts. Exemples d'això últim: àcids forts, àlcalis, sal soluble.

Factors que influeixen en el comportament dels electròlits

Ara miri com afecta el canvi de l'entorn extern sobre les propietats de les substàncies. La concentració afecta directament el grau de dissociació de l'electròlit. D'altra banda, aquesta relació es pot expressar matemàticament. La llei que descriu aquesta relació, crida la llei de dilució d'Ostwald i s'escriu com: a = (K / c) mitjà. Aquí, a - és el grau de dissociació (pres com una fracció), K - constant de dissociació, diferent per a cada substància, i amb - la concentració d'electròlit en la solució. D'acord amb aquesta fórmula, es pot aprendre molt sobre la matèria i el seu comportament en solució.

Però ens hem desviat del tema. La concentració addicional en el grau de dissociació d'electròlit també afecta la temperatura. Per a la majoria de substàncies augmenten que augmenta la solubilitat i la reactivitat. Això pot explicar l'ocurrència de certes reaccions només a temperatura elevada. En condicions normals, que són o molt lentament, o en ambdues direccions (aquest procés s'anomena reversible).

Hem examinat els factors que determinen el comportament d'un sistema com una solució electrolítica. Ara passem a l'aplicació pràctica d'aquests, sens dubte, substàncies químiques molt importants.

aplicació industrial

Per descomptat, tothom ha escoltat el "electròlit" paraula que s'apliquen a les bateries. En un vehicle utilitzant bateries de plom-àcid, l'electròlit en el qual realitza el paper d'un àcid sulfúric al 40 per cent. Per entendre per què no està tot el que necessita és una substància necessària per entendre les característiques de la bateria.

Llavors, quin és el principi de funcionament de qualsevol bateria? En la reacció reversible que té lloc la conversió d'una substància en una altra, com a resultat de la qual cosa s'alliberen els electrons. Quan la interacció càrrega de la bateria es produeix substàncies, el que és impossible en condicions normals. Això es pot representar com l'acumulació d'energia en el material com a resultat d'una reacció química. Quan la descàrrega de la transformació inversa s'inicia, el que redueix el sistema al seu estat inicial. Aquests dos processos junts constitueixen un cicle de càrrega-descàrrega.

Penseu el procés anterior és un exemple específic - la bateria de plom-àcid. Com és fàcil d'endevinar, la font de corrent consisteix en un element, que comprèn un plom (plom diokisd i PbO ₂₎ i un àcid. Qualsevol bateria consta dels elèctrodes i l'espai entre ells ple amb només l'electròlit. Com aquest últim, com ja hem vist, en aquest exemple s'utilitza la concentració d'àcid sulfúric de 40 per cent. El càtode de la bateria feta de diòxid de plom, l'ànode està fet de plom pur. Tot això és degut a que aquests dos elèctrodes diferents es produeixen reaccions reversibles que impliquen ions que són àcid dissociat:

1. PbO ₂ + SO ₄ ^{2- + 4H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2H ₂ O (la reacció que es produeix en l'elèctrode negatiu - càtode).
2. Pb + SO ₄ ^{2- -} 2e - = PbSO ₄ (la reacció que té lloc en l'elèctrode positiu - l'ànode).

Si llegeix la reacció d'esquerra a dreta - obtenir els processos que tenen lloc durant la descàrrega de la bateria, i si la dreta - en un càrrec. Cada font de corrent química d'aquestes reaccions és diferent, però el mecanisme de la seva ocurrència en general descriu la mateixa: hi ha dos processos, un dels quals els electrons són "absorbits" i l'altre, per contra, "anar". El més important és que el nombre d'electrons absorbits igual al número publicat.

En realitat, a més de bateries, hi ha moltes aplicacions d'aquestes substàncies. En general, els electròlits, exemples dels quals ens hem donat, - és només un gra de la varietat de substàncies que s'uneixen sota aquest terme. Ells ens envolten per tot arreu, a tot arreu. Per exemple, el cos humà. Què li sembla que hi ha aquestes substàncies? Molt malament. Es troben a tot arreu en nosaltres i constitueixen la major quantitat d'electròlits en sang. Aquests inclouen, per exemple, ions de ferro, que són part de l'hemoglobina i ajuda a transportar oxigen als teixits del nostre cos. electròlits en sang també juguen un paper clau en la regulació del balanç d'aigua-sal i el treball del cor. Aquesta funció és realitzada pels ions de potassi i sodi (fins i tot hi ha un procés que ocorre en les cèl·lules que s'anomenen bomba de potassi-sodi).

Qualsevol substància que és capaç de dissoldre almenys una mica - electròlits. I no hi ha indústria i les nostres vides, allà on s'apliquen. És no només les bateries d'automòbils i bateries. És qualsevol transformació química i d'aliments, fàbriques militars, fàbriques de roba i així successivament.

La composició d'electròlit, per cert, és diferent. Així, és possible assignar l'electròlit àcid i alcalí. Es diferencien fonamentalment en les seves propietats: com ja hem dit, els àcids són donants de protons, i alcalins - acceptors. Però amb el temps, la composició d'electròlit canvis a causa de la pèrdua de part de la concentració de la substància o bé disminueix o augmenta (tot depèn del que es perd, aigua o electròlit).

Cada dia ens enfrontem a ells, però molt poques persones saben exactament la definició d'un terme com electròlits. Exemples de substàncies específiques que hem discutit, per la qual cosa anem a passar a una mica de conceptes més complexos.

Les propietats físiques dels electròlits

Ara sobre la física. El més important a entendre en l'estudi d'aquest tema - el corrent passa als electròlits. paper decisiu en aquest exercit pels ions. Aquestes partícules carregades poden migrar d'una part de la solució de càrrega a un altre. Per tant, els anions tendeixen sempre a l'elèctrode positiu i els cations - al negatiu. Per tant, en actuar sobre la solució del corrent elèctric, dividim els càrrecs en els costats oposats del sistema.

característiques físiques molt interessants, com la densitat. Afecta moltes propietats dels compostos sotmesos a discussió. I apareix amb freqüència la pregunta: "Com augmentar la densitat de l'electròlit" De fet, la resposta és simple: és necessari per reduir el contingut d'aigua de la solució. Ja que la densitat de l'electròlit determinada principalment densitat de l'àcid sulfúric, que depèn en gran mesura de la concentració final. Hi ha dues maneres d'implementar el pla. El primer d'ells és bastant simple: bullir l'electròlit que conté la bateria. Per a això, cal carregar-la de manera que la temperatura interior va pujar lleugerament per sobre de cent graus centígrads. Si aquest mètode no funciona, no es preocupi, hi ha un altre: només cal substituir el vell nou electròlit. Per a això, la fugida de la solució d'edat per netejar l'interior de la àcid sulfúric residual en aigua destil·lada, i després abocar una nova porció. Típicament, la qualitat de les solucions d'electròlits té immediatament un valor de concentració desitjat. Després de la substitució pot oblidar-se de com augmentar la densitat de l'electròlit.

La composició d'electròlits determina en gran mesura les seves propietats. Característiques com ara la conductivitat elèctrica i la densitat, per exemple, fortament depenen de la naturalesa del solut i la seva concentració. No és una qüestió a part de la quantitat de l'electròlit de la bateria pot ser. De fet, el seu volum està directament relacionada amb la capacitat declarada del producte. L'àcid sulfúric més dins de la bateria, pel que és més potent, t. E. El més tensió és capaç de produir.

On és útil?

Si vostè és un entusiasta dels cotxes o simplement interessat en els cotxes, s'entén tot vostè mateix. Segur que fins i tot sap com determinar la quantitat d'electròlit de la bateria és ara. I si estàs lluny del cotxe, llavors el coneixement de les propietats d'aquestes substàncies, la seva utilització i la forma en què interactuen entre si no serà superflu. Sabent això, no està confós, se li demanarà que dir el que l'electròlit de la bateria. Tot i que encara que no és un entusiasta dels cotxes, però vostè té un cotxe, llavors el coneixement de la bateria del dispositiu serà absolutament cap dany i l'ajudarà a reparar. Serà molt més fàcil i més barat per fer tot vostè mateix, que per anar al centre de cotxe.

I per aprendre més sobre aquest tema, us recomanem que consulteu el llibre de text de química per a escoles i universitats. Si coneixes a aquesta ciència bé i llegir força llibres, la millor opció serà "fonts de corrent químiques" Varypaeva. Allà s'exposen en detall tota la teoria de la durada de la bateria, una varietat de bateries i elements d'hidrogen.

conclusió

Hem arribat al final. Anem a resumir. Per sobre de tot el que hem discutit, ja que hi ha tal cosa com electròlits: exemples, la teoria de l'estructura i les propietats, funcions i aplicacions. Un cop més, cal dir que aquests compostos són part de la nostra vida, sense la qual no podria existir, el nostre cos i totes les àrees de la indústria. Recordes els electròlits de la sang? Gràcies a ells vivim. I què dir dels nostres cotxes? Amb aquest coneixement podem solucionar qualsevol problema amb la bateria, com ara entendre com elevar la densitat de l'electròlit en ella.

Tot impossible saber, però no va fixar una meta. Després de tot, no és tot el que es pot dir sobre aquestes substàncies increïbles.