Electrolitos: exemplos. A composición e propiedades dos electrólitos. eletrólitos fortes e débiles

Eletrólitos son os produtos químicos coñecidos desde os tempos antigos. Con todo, a maioría das áreas da súa aplicación, gañaron recentemente. Imos discutir a prioridade para a industria o uso destas substancias e imos entender que o pasado eo presente, e difiren uns dos outros. Pero imos comezar cunha xira na historia.

historia

Os electrólitos máis antigos coñecidos - sales e ácidos ábrese mesmo no mundo antigo. Con todo, a comprensión da estrutura e propiedades de eletrólitos teñen evolucionado ao longo do tempo. Teoría estes procesos evolucionaron desde 1880, cando se fixo unha serie de descubrimentos, teorías relacionadas coas propiedades do eletrólitos. Había varios saltos cuánticos en teorías que describen os mecanismos de interacción dos electrólitos con auga (en realidade só en solución adquiren as propiedades que fan que a súa utilización na industria).

Agora imos ver exactamente diversas teorías que tiveron o maior impacto sobre o desenvolvemento de conceptos de eletrólitos e as súas propiedades. Imos comezar a teoría máis común e simple, que cada un de nós tivo na escola.

teoría de Arrhenius de disociación electrolítica

En 1887, o químico sueco Svante Arrhenius e ruso-alemán químico Wilhelm Ostwald desenvolveu a teoría da disociación eletrolítica. Con todo, aquí, tamén, non é tan sinxelo. si de Arrhenius era torcedor chamada teoría física de solucións que non teñen en conta a interacción dos compoñentes da sustancia con auga e afirmaron que existen partículas cargadas libres (ións) en solución. By the way, a partir de tales posicións hoxe están considerando a disociación eletrolítica da escola.

Falamos todos o mesmo que fai que a teoría e como explica o mecanismo de interacción de sustancias con auga. Igual que con calquera outro traballo, ten varios postulados que usa:

1. Na reacción de auga coa substancia se desintegra en ións (positivo - negativo e de catiões - aniónicas). Estas partículas son sometidas a hidratación atraen moléculas de auga que, de feito, é cargadas por unha banda de forma positiva e, por outra - negativa (dipolo formado) para formar complexos en Aqua (solvatos).

2. O procedemento de disociación é reversible - é dicir, se a substancia sexa dividida en ións, baixo a influencia de calquera elemento, pode facer-se de novo unha fonte.

3. Se os electrodos de conexión para a solución e deixar que a cadea, os catiões comezará a moverse para o electrodo negativo - o cátodo eo aniões ao cargado positivamente - ánodo. É por iso que as substancias son facilmente soluble en auga, conducen electricidade mellor que a propia auga. Pola mesma razón, son chamados de eletrólitos.

4. O grao de disociación do electrólito caracteriza porcentaxe substancia sometida a disolución. Esta taxa depende do disolvente e das propiedades do soluto, a concentración deste último e da temperatura exterior.

Aquí, de feito, e todos os principios básicos desta teoría simple. Los, utilizaremos neste artigo para unha descrición do que está a suceder na solución eletrolítica. Exemplos destes compostos Imos examinar un pouco máis tarde, e agora imos considerar outra teoría.

ácidos e bases de Lewis Teoría

Segundo a teoría de disociación electrolítica, ácido - unha substancia presente nunha solución cuxo catião hidróxeno e base - composto descomponse en solución a un anião hidróxido. Hai outra teoría, nomeado despois do famoso químico Gilbert Lewis. Permite que estender o concepto de varios ácidos e bases. Segundo a teoría de Lewis, o ácido - é os ións ou moléculas de substancias que teñen orbitais de electróns libres e son capaces de aceptar un electrón a partir de outra molécula. Fácil de imaxinar que as bases serán aquelas partículas que son capaces de dar un ou máis dos seus electróns ao ácido "utilización". É interesante aquí é que o ácido ou base pode ser non só o electrólito pero tamén calquera substancia que, aínda insoluble en auga.

teoría Protolytic Brendsteda Lowry

En 1923, independentemente un do outro, dous científicos - J. e T. teoría Lowry Brønsted -predlozhili, que agora é utilizada activamente por científicos para describir os procesos químicos. A esencia desta teoría é que a disociación do significado vén para abaixo para unha transferencia de protóns a partir da base de ácido. Así, o último é aquí entendida como un aceitador de protóns. A continuación, o ácido é o doante. A teoría explica tamén a existencia dunha boa sustancias que exhiben propiedades e ácidos e bases. Tales compostos son chamados anfotérico. En teoría de Brønsted-Lowry ao seu termo tamén se aplica anfólitos mentres comunmente chamados protolitos de ácido ou base.

Vimos á seguinte sección. Aquí imos amosar-lle o que diferentes electrólitos fortes e débiles, e discutir o impacto de factores externos nas súas propiedades. E, a continuación, para avanzar na descrición da súa aplicación práctica.

eletrólitos fortes e débiles

Cada substancia reacciona coa auga por si só. Algúns disolven ben (por exemplo, cloruro de sodio), e algúns non se disolven (por exemplo, giz). Así, todas as sustancias son divididas en eletrólitos fortes e débiles. Estes últimos son substancias que interactúan feblemente con auga e depositados no fondo da solución. Isto significa que teñen un grao moi baixo de disociación e as conexións de alta enerxía, o que permite que a molécula a desintegrar-se nos seus ións de compoñentes, en condicións normais. A disociación Electrolitos débiles ocorre tanto lentamente ou por aumento da temperatura e da concentración da sustancia en solución.

Fala sobre un eletrólitos forte. Estes inclúen todos os sales solubles en auga, así como ácidos fortes e álcalis. Son fáciles de romper ións e é moi difícil para colleita-los na choiva. A corrente do electrólito, incidentalmente, realízase grazas aos ións contidos na solución. Polo tanto, as mellores eletrólitos fortes condutores. Exemplos destes últimos: ácidos fortes, bases, sales solubles.

Factores que afectan o comportamento de eletrólitos

Agora mire como o cambio afecta o ambiente externo sobre as propiedades das substancias. A concentración afecta directamente o grao de disociación do electrólito. Ademais, esta relación pode ser expresada matematicamente. A lei que describe esta relación, chamada de Lei de dilución de Ostwald e escrita como: a = (K / c) 1/2. Aquí, un - é o grao de disociación (tomado como unha fracción), K - constante de disociación, diferente para cada unha das substancias, e con - a concentración de electrólito na solución. Segundo esta fórmula, pode aprender moito sobre o tema eo seu comportamento en solución.

Pero se desviaron do asunto. A concentración adicional do grao de disociación de electrólito tamén afecta a temperatura. Para a maioría das substancias aumentan aumenta a solubilidade ea reactividade. Isto pode explicar a aparición de determinadas reaccións só con temperatura elevada. En condicións normais, que son ou moi lentamente, ou en ambas as direccións (este proceso chámase reversible).

Examinamos os factores que determinan o comportamento dun sistema, como unha solución de electrólito. Agora imos pasar á aplicación práctica destes, sen dúbida, substancias químicas moi importante.

aplicación industrial

Por suposto, todo o mundo xa escoitou o "eletrólitos" palabra como aplicada ás baterías. Nun vehículo utilizando baterías de chumbo-ácido, o electrólito onde desempeña o papel dun ácido sulfúrico ao 40 por cento. Para entender por que non é todo o que necesitas é unha substancia necesaria para entender as características da batería.

Entón, cal é o principio de funcionamento de calquera batería? Na reacción reversible, que terá lugar a conversión dunha sustancia no outro, como un resultado do cal os electróns son liberados. Cando a interacción batería ocorre substancias, o que é imposible en condicións normais. Isto pode ser representado como a acumulación de enerxía no material como resultado dunha reacción química. Cando se descarrega a transformación inversa comeza, reducindo o sistema para o estado inicial. Estes dous procesos, xuntos, constitúen un ciclo de carga-descarga.

Considero o proceso anterior é un exemplo específico - a batería de chumbo-ácido. Como é doado de imaxinar, a fonte de corrente está formado por un elemento, comprendendo unha conexión (de chumbo PbO diokisd e ₂₎ e un ácido. Calquera batería consiste eléctrodos eo espazo entre eles cuberto só co eletrólitos. En canto a este último, como xa vimos, neste exemplo usa concentración de ácido sulfúrico de 40 por cento. O cátodo da batería feita a partir de dióxido de chumbo, o ánodo está feito de chumbo puro. Todo isto é porque estes dous electrodos diferentes producen reaccións reversibles que implica ións que son ácido dissociado:

1. PbO ₂ + SO ₄ ^{2- + 4H + + 2e - =} PBSO ₄ + 2H ₂ O (a reacción que se produce no electrodo negativo - cátodo).
2. PB + SO ₄ ^{2- -} 2e - = _PbSO4 (a reacción que se produce no electrodo positivo - o ánodo).

Se ler a reacción de esquerda a dereita - obter os procesos que ocorren durante a descarga da batería, e dereito - en un cargo. Cada fonte de corrente química destas reaccións é diferente, pero o mecanismo da súa aparición en xeral describe a mesma: existen dous procesos, un dos cales electróns son "absorbido" eo outro, pola contra, "ir". O máis importante é que o número de electróns absorbidos igual ao número publicado.

De feito, ademais de baterías, hai moitas aplicacións destas sustancias. En xeral, eletrólitos, exemplos dos cales temos dado, - é só un gran de variedade de substancias que son unidos baixo este termo. Eles nos rodean todas partes, en todas as partes. Por exemplo, o corpo humano. Pensas que non hai tales substancias? Moi mal. Son atopados en todas partes en nós e constitúen o maior número de eletrólitos no sangue. Estes inclúen, por exemplo, ións de ferro, que son parte de hemoglobina e axuda a transportar osíxeno aos tecidos do noso corpo. eletrólitos no sangue tamén desempeñan un papel fundamental na regulación do equilibrio de auga-sal eo traballo do corazón. Esta función é realizada por ións de potasio e de sodio (non é aínda un proceso que ocorre en células que son denominados bomba de potasio-sodio).

Calquera substancia que é capaz de disolver polo menos un pouco - electrólitos. E non hai ningunha industria e as nosas vidas, onde queira que son aplicados. Non son só as pilas en coches e baterías. É calquera procesamento químico e de alimentos, fábricas militares, fábricas de roupa e así por diante.

A composición do electrólito, a propósito, é diferente. Así, é posible asignar o electrólito ácido e alcalino. Eles difiren fundamentalmente nas súas propiedades: como xa dixemos, os ácidos son doantes de protóns, e alcalinos - aceitantes. Pero co paso do tempo, a composición de electrólito cambios debido á perda de parte da concentración da sustancia quere diminúe ou aumenta (todo depende do que é perdido, a auga ou o electrólito).

Todos os días somos confrontados con eles, pero moi poucas persoas saben exactamente a definición dun termo como eletrólitos. Exemplos de substancias específicas que discutir, entón imos pasar un pouco de conceptos máis complexos.

As propiedades físicas dos electrólitos

Agora sobre a física. O máis importante para entender o estudo deste tema - a corrente é pasada para os eletrólitos. papel decisivo neste desempeñado polos ións. Estas partículas cargadas poden migrar desde unha parte da solución de carga a outro. Así, aniões tenden sempre a electrodo positivo e de catiões - á negativa. Así, actuando sobre a solución corrente eléctrica, dividimos os cargos en lados opostos do sistema.

características físicas moi interesantes, como densidade. Ela afecta moitas propiedades dos nosos compostos en discusión. E moitas veces aparece a pregunta: "Como aumentar a densidade do eletrólitos" En realidade, a resposta é sinxela: é necesario para reducir o contido de auga da solución. Xa que a densidade do electrólito principalmente determinada densidade do ácido sulfúrico, iso depende en gran medida da concentración final. Hai dous xeitos de aplicar o plan. O primeiro é moi sinxelo: ferver o eletrólitos contido na batería. Para iso, ten que cargalo para que a temperatura no interior subiu lixeiramente por riba de cen graos Celsius. Se este método non funciona, non se preocupe, hai outra: basta substituír o vello novo eletrólitos. Para iso, drenar a solución antiga para limpar o interior do ácido sulfúrico residual en auga destilada, e despois verter unha nova porción. Tipicamente, a calidade das solucións de electrólitos inmediatamente ten un valor de concentración desexada. Tras a substitución pode esquecer sobre como aumentar a densidade do eletrólitos.

A composición do electrólito determina en gran medida as súas propiedades. Características, tales como a condutividade eléctrica ea densidade, por exemplo, dependen fortemente da natureza do soluto ea súa concentración. Hai unha cuestión separada de canto do eletrólitos na batería pode. De feito, o seu volume está directamente relacionada coa capacidade declarada do produto. O ácido sulfúrico máis no interior da batería, polo que é máis poderoso, t. E. O máis tensión é capaz de producir.

Onde é útil?

Se vostede é un entusiasta de coche ou só interesado en coches, vai entender todo só. Certamente mesmo sabe como determinar a cantidade de eletrólitos da batería é agora. E se está lonxe do coche, entón o coñecemento das propiedades destas substancias, o seu uso e como interactúan entre si non será superfluo. Sabendo diso, non está confuso, está invitado a dicir o que o eletrólitos na batería. Aínda que, mesmo se non é un entusiasta do coche, pero tes un coche, entón o coñecemento do dispositivo de batería será absolutamente ningún dano e pode axudar a arranxar. Será moito máis fácil e barato facer todo só, que ir ao centro de coche.

E para saber máis sobre este tema, recomendamos que verifique o libro didáctico de química para as escolas e universidades. Se coñeces esta ciencia ben e ler bastante libros, a mellor opción será "fontes actuais Químicas" Varypaeva. Non son definidos en detalle toda a teoría da vida útil da batería, unha variedade de baterías e elementos de hidróxeno.

conclusión

Chegamos ao final. Imos resumir. Arriba discutir todo, como existe tal cousa como eletrólitos: exemplos, teoría da estrutura e as propiedades, funcións e aplicacións. Unha vez máis, hai que dicir que estes compostos son parte da nosa vida, sen o cal non podería existir, o noso corpo e todos os ámbitos da industria. Vostede recorda dos electrólitos no sangue? Grazas a eles vivimos. E que dicir dos nosos coches? Con este coñecemento podemos corrixir calquera problema coa batería, como agora entender como aumentar a densidade do eletrólitos nel.

Todos imposible dicir, pero non establecer esa meta. Ao final, non é todo o que se pode dicir sobre estas substancias sorprendentes.