Electrolytes: mga halimbawa. Ang komposisyon at katangian ng electrolytes. Malakas at mahina electrolytes

Electrolytes ay ang mga kemikal na kilala dahil sinaunang ulit. Gayunman, karamihan sa mga lugar ng kanilang aplikasyon, sila ay nanalo kamakailan. Susubukan naming talakayin ang mga pangunahing priyoridad para sa industriya sa paggamit ng mga sangkap at dapat nating maunawaan na ang nakalipas ay ang kasalukuyan, at mag-iba mula sa bawat isa. Pero simulan natin sa isang paglihis sa kasaysayan.

kuwento

Ang pinakaluma na kilala electrolytes - asing-gamot at acids ay bukas kahit na sa sinaunang mundo. Gayunpaman, ang pang-unawa ng istraktura at mga katangian ng electrolytes ay may nagbago sa paglipas ng panahon. Teorya mga prosesong ito ay may nagbago mula noong 1880, kapag siya ay ginawa ng isang bilang ng mga pagtuklas, theories na may kaugnayan sa ang mga katangian ng electrolyte. May mga ilang mga leaps kabuuan sa theories na naglalarawan sa mga mekanismo ng pakikipag-ugnayan ng electrolytes sa tubig (sa katunayan lamang sa solusyon nila makuha ang mga katangian na gawin ang kanilang paggamit sa industriya).

Ngayon ay namin makita nang eksakto kung ilang mga theories na nagkaroon ng pinakamalaking epekto sa pagbuo ng mga konsepto ng electrolytes at ang kanilang mga katangian. Magsimula tayo sa mga pinaka-karaniwang at simpleng teorya, na ang bawat isa sa atin ay kinuha sa paaralan.

Arrhenius teorya ng electrolytic paghihiwalay

Sa 1887 ng Swedish chemist Svante Arrhenius at Russian-Aleman botika Wilhelm Ostwald binuo ang teorya ng electrolytic paghihiwalay. Gayunpaman, narito, masyadong, ito ay hindi kaya simple. Arrhenius mismo ay supporter tinaguriang pisikal na teorya ng mga solusyon na kung saan ay hindi isaalang-alang ang pakikipag-ugnayan ng mga bahagi ng mga sangkap na may tubig at na-claim na may mga libreng sisingilin particle (ions) sa solusyon. Siya nga pala, mula sa naturang mga posisyon sa araw na ito ay isinasaalang-alang ang electrolytic paghihiwalay ng paaralan.

Pinag-uusapan natin ang lahat ng parehong na gumagawa ang teorya at kung paano ito ay nagpapaliwanag ng mekanismo ng pakikipag-ugnayan ng mga sangkap na may tubig. Tulad ng sa anumang iba pang mga trabaho, ito ay may ilang mga postulates na ginagamit nito:

1. Sa reaksyon ng tubig na may sangkap disintegrates sa ions (positive - at negatibong kasyon - anion). Ang mga particle ay subjected sa hydration sila ay maakit ang mga molecule ng tubig na kung saan, hindi sinasadya, ay sisingilin sa isang kamay positibo at sa kabilang - negatibong (dipole binuo) na nabuo sa aqua complexes (solvates).

2. Ang paghihiwalay na proseso ay baligtaran - ibig sabihin, kung ang mga sangkap ay hatiin sa ions, sa ilalim ng impluwensiya ng anumang kadahilanan, maaari itong muling naging isang pinagmulan.

3. Kung ang pagkonekta electrodes upang ang solusyon at hayaan ang mga kasalukuyang, ang cations ay magsisimulang upang ilipat sa negatibong elektrod - ang katod at anions sa positibo sisingilin - anod. Iyon ay kung bakit ang mga sangkap ay kaagad na matutunaw sa tubig, magsagawa ng koryente mas mahusay kaysa sa tubig mismo. Para sa parehong dahilan ang mga ito ay tinatawag na electrolytes.

4. Ang antas ng paghihiwalay ng electrolyte characterizes porsyento substansiya sumailalim sa paglusaw. Ang rate na ito ay depende sa kakayahang makabayad ng utang at ang mga ari-arian ng mga solusyon, ang konsentrasyon ng ang huli at ang panlabas na temperatura.

Dito, sa katunayan, at ang lahat ng mga basic tenets ng mga ito simpleng teorya. Ito gagamitin namin sa artikulong ito para sa isang paglalarawan ng kung ano ang nangyayari sa electrolyte solusyon. Mga halimbawa ng mga compounds Suriin natin ang isang maliit na mamaya, at ngayon ipaalam sa amin isaalang-alang ang isa pang teorya.

Teorya acids at Lewis base

Ayon sa teorya ng electrolytic paghihiwalay, acid - isang sangkap naroroon sa isang solusyon na kung saan ang hydrogen kasyon at base - compound decomposes sa solusyon sa isang hydroxide anion. May isa pang teorya, ipinangalan sa sikat na botika Gilbert Lewis. Pinapayagan ka nitong i-extend ang konsepto ng ilang mga asido at base. Ayon sa Lewis teorya, ang acid - ay ang ions o molecules ng mga sangkap na may libreng electron orbital at ay magagawang tanggapin ang isang elektron mula sa ibang Molekyul. Madaling hulaan na ang mga base ay mga particle na may kakayahang magbigay ng isa o higit pa sa kanyang mga electron sa "gamitin ang" acid. Ito ay kawili-wili dito ay na acid o base ay maaaring hindi lamang ang electrolyte ngunit din anumang sustansiya na kahit hindi malulutas sa tubig.

Protolytic theory Brendsteda Lowry

Noong 1923, nang nakapag-iisa ng bawat isa, dalawang mga siyentipiko - J. at T. Lowry Bronsted -predlozhili teorya, na kung saan ay ngayon ay aktibong ginagamit ng mga siyentipiko upang ilarawan ang mga kemikal na proseso. Ang kakanyahan ng teorya na ito ay na ang paghihiwalay ng mga kahulugan ay dumating pababa sa isang proton transfer mula sa acid base. Sa gayon, ang huli ay naunawaan dito bilang isang proton-tanggap. Pagkatapos ay ang acid ay ang kanilang donor. teorya Ipinaliliwanag din ang pagkakaroon ng magandang sangkap na eksibit katangian at asido at base. Ang ganitong mga compounds na ito ay tinatawag na amphoteric. Sa teorya Bronsted-Lowry para sa kanilang mga kataga ay sumasaklaw din ampholytes, samantalang acid o base karaniwang tinatawag protoliths.

Nakarating tayo sa susunod na seksyon. Narito ipapakita namin sa iyo kung ano ang iba't ibang mga malakas at mahina electrolytes, at talakayin ang mga epekto ng mga panlabas na mga kadahilanan sa kanilang mga ari-arian. At pagkatapos ay magpatuloy sa paglalarawan ng kanilang mga praktikal na application.

Malakas at mahina electrolytes

Ang bawat sangkap reacts sa tubig nag-iisa. Ang ilang matunaw ito rin (eg, sodium chloride), at ang ilan ay hindi malusaw (eg, chalk). Kaya, ang lahat ng mga sangkap ay nahahati sa malakas at mahina electrolytes. Ang huli ay mga sangkap na nakikipag-ugnayan na hindi maganda na may tubig at idineposito sa ibaba ng solusyon. Ang ibig sabihin nito na mayroon silang isang napakababang antas ng paghihiwalay at ang mataas na enerhiya bono, na kung saan ay nagbibigay-daan sa mga Molekyul sa magkapira-piraso sa ang mga bahagi ions sa ilalim ng normal na kondisyon. Dissociation mahina electrolytes ay nangyayari sa alinman mabagal o sa pamamagitan ng pagtaas ng temperatura at ang konsentrasyon ng mga sangkap sa solusyon.

Makipag-usap tungkol sa isang malakas na electrolyte. Kabilang dito ang lahat ng malulusaw asing-gamot, pati na rin malakas na acids at alkalis. Ang mga ito ay madaling masira sa ions at ay napakahirap upang mangolekta ng mga ito sa pag-ulan. Ang kasalukuyang sa electrolyte, hindi sinasadya, ay isinasagawa salamat sa ions nakapaloob sa mga solusyon. Samakatuwid, ang pinakamahusay na kondaktibo malakas na electrolytes. Mga halimbawa ng sa huli: malakas na acids, alkalis, natutunaw asin.

Mga kadahilanan na nakakaapekto sa pag-uugali ng electrolytes

Ngayon ay tumingin sa kung paano ang mga pagbabago ay nakakaapekto sa panlabas na kapaligiran sa mga katangian ng sangkap. Ang konsentrasyon ay direktang nakakaapekto ang antas ng paghihiwalay ng electrolyte. Dagdag pa rito, ang relasyon na ito ay maaaring ipinahayag mathematically. Ang batas na naglalarawan ng relasyon na ito, na tinatawag na ang kautusan ng pagbabanto ng Ostwald at ay nakasulat bilang: a = (K / c) 1/2. Dito, a - ay ang antas ng paghihiwalay (kinuha bilang bahagi), K - dissociation constant, naiiba para sa bawat tinatangkilik, at ng - ang electrolyte concentration sa solusyon. Ayon sa formula na ito, maaari mong malaman ng isang pulutong tungkol sa bagay at ang kanyang pag-uugali sa solusyon.

Ngunit kami ay may mga lumalayo sa topic. Ang karagdagang concentration sa antas ng paghihiwalay ng electrolyte ay nakakaapekto rin sa ang temperatura. Para sa karamihan ng sangkap taasan ito pinatataas ang solubility at reaktibiti. Ito ay maaaring ipaliwanag ang mga pangyayari ng ilang mga reaksyon lamang sa mataas na temperatura. Sa ilalim ng normal na kondisyon, ang mga ito ay alinman sa masyadong mabagal, o sa parehong direksyon (ang prosesong ito ay tinatawag na kabilaan).

Kami ay napagmasdan ang mga kadahilanan na matukoy ang pag-uugali ng isang sistema tulad ng isang electrolyte solusyon. Ngayon ilipat namin sa mga praktikal na aplikasyon ng mga ito, nang walang pag-aalinlangan, napakahalaga sangkap kemikal.

pang-industriya na application

Siyempre, lahat ng tao ay narinig ang salitang "electrolyte" bilang inilapat sa mga baterya. Sa isang sasakyan gamit lead-acid baterya, electrolyte kung saan gumaganap ang papel na ginagampanan ng isang 40 porsiyento sulpuriko acid. Upang maunawaan kung bakit may ay lahat ng kailangan mo ay isang sangkap na kinakailangan upang maunawaan ang mga katangian ng ang baterya.

Kaya kung ano ay ang prinsipyo ng operasyon ng anumang mga baterya? Sa nababaligtad reaksyon na tumatagal ilagay ang mga conversion ng isang sangkap sa isa pa, bilang resulta ng kung saan ang electron ay inilabas. Kapag ang baterya singil pakikipag-ugnayan ay nangyayari sangkap, na kung saan ay imposible sa ilalim ng normal na kondisyon. Ito ay maaaring kinakatawan bilang ang akumulasyon ng kapangyarihan sa materyal bilang isang resulta ng isang kemikal reaksyon. Kapag discharging ang reverse pagbabago ay nagsisimula, pagbabawas ng sistema sa unang estado nito. Ang dalawang mga proseso sama-samang bubuo ng isang charge-discharge cycle.

Isaalang-alang ang nabanggit na proseso ay isang tiyak na halimbawa - ang mga lead-acid baterya. Bilang ito ay madaling hulaan, ang kasalukuyang pinagmulan ay binubuo ng isang elemento na binubuo ng isang lead (diokisd lead at PbO ₂₎ at isang asido. Anumang baterya ay binubuo ng mga electrodes at ang puwang sa pagitan ng mga ito na puno ng mga lamang ang electrolyte. Tulad ng sa huli, tulad ng nakita natin, sa halimbawang ito ay gumagamit ng sulpuriko acid konsentrasyon ng 40 porsyento. Ang katod ng baterya na ginawa mula sa mga lead dioxide, ang anod ay gawa sa purong lead. Ang lahat ng ito ay dahil ang mga dalawang magkaibang mga electrodes mangyari nababaligtad reaksyon na kinasasangkutan ng ions na dissociated acid:

1. PbO ₂ + SO ₄ ^{2- + 4H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2H ₂ O (ang reaksyon na nagaganap sa mga negatibong elektrod - katod).
2. Pb + SO ₄ ^{2- -} 2e - = PbSO ₄ (ang reaksyon na nagaganap sa positibong elektrod - anod).

Kung basahin mo ang reaksyon mula kaliwa papuntang kanan - kunin ang mga proseso na nagaganap sa panahon ng baterya discharge, at kung tama - dagdag na bayad. Ang bawat kemikal kasalukuyang pinagkukunan sa mga reaksiyong ito ay naiiba, ngunit ang mga mekanismo ng kanilang paglitaw sa pangkalahatan ay naglalarawan ng parehong: may mga dalawang mga proseso, isa rito electron ay "hinihigop" at ang iba pang, pasalungat, "pumunta." Ang pinaka-mahalagang bagay ay na ang bilang ng hinihigop electron pumatas sa bilang nai-publish.

Sa totoo lang, bukod sa mga baterya, may mga maraming mga application ng mga sangkap. Sa pangkalahatan, electrolytes, mga halimbawa ng kung saan namin ibinigay, - ito ay lamang ng isang butil ng iba't-ibang mga sangkap na ay nagkakaisa sa ilalim ng term na ito. palibutan nila kami sa lahat ng dako, kahit saan. Halimbawa, ang katawan ng tao. Sa tingin mo walang mga naturang sangkap? Very mali. Sila ay matatagpuan sa lahat ng dako sa amin at bumubuo sa pinakamalaking bilang ng mga electrolytes dugo. Kabilang dito ang, halimbawa, ions bakal, na kung saan ay bahagi ng pula ng dugo at tumutulong sa transportasyon oxygen sa tisiyu ng ating katawan. Dugo electrolytes ring i-play ng isang pangunahing papel sa regulasyon ng tubig-asin balanse at ang gawa ng puso. Ang function na ito ay ginanap sa pamamagitan potasa ions at sosa (mayroong kahit isang proseso na nangyayari sa mga cell na may pangalang potassium-sosa pump).

Ang anumang sangkap na ikaw ay mabuwag ng hindi bababa sa isang maliit na - electrolytes. At walang industriya at sa aming mga buhay, saan sila ay ginagamit. Ito ay hindi lamang ang mga baterya sa mga kotse at mga baterya. Ay anumang kemikal at pagkain processing, militar pabrika, damit pabrika at iba pa.

Ang electrolyte komposisyon, sa pamamagitan ng ang paraan, ay naiiba. Kaya, ito ay posible na maglaan ng asido at alkalina electrolyte. Naiiba sila sa panimula sa kanilang mga ari-arian: gaya ng nasabi natin, acids ay proton mga donor, at alkali - acceptors. Ngunit sa paglipas ng panahon, ang electrolyte komposisyon pagbabago dahil sa pagkawala ng bahagi ng sangkap konsentrasyon mag nababawasan o nadadagdagan (ang lahat ng ito ay depende sa kung ano ang nawala, tubig o electrolyte).

Araw-araw kami ay confronted sa mga ito, ngunit napakakaunting mga taong kilala nang eksakto ang kahulugan ng naturang termino bilang electrolytes. Mga halimbawa ng mga tiyak na mga sangkap tinalakay namin, kaya sabihin ilipat sa isang maliit na mas kumplikadong konsepto.

Ang pisikal na katangian ng electrolytes

Ngayon tungkol sa pisika. Ang pinaka-mahalagang bagay upang maunawaan sa pag-aaral sa paksang ito - ang kasalukuyang ay dumaan sa electrolytes. Hindi mapag-aalinlanganan papel sa ito nilalaro sa pamamagitan ng mga ions. Ang mga sisingilin particle ay maaaring mag-migrate mula sa isang bahagi ng bayad na solusyon sa isa pa. Kaya, anions may posibilidad laging sa positibong elektrod at cations - sa negatibo. Sa gayon, sa pamamagitan ng kumikilos sa ang electric kasalukuyang solusyon, hahatiin namin ang mga pagsingil sa kabaligtaran panig ng sistema.

Very kagiliw-giliw na pisikal na katangian tulad ng density. Ito ay nakakaapekto sa maraming mga katangian ng aming compounds sa ilalim ng talakayan. At madalas na nagpa-pop ang tanong: "? Paano upang madagdagan ang density ng electrolyte" Sa katunayan, ang sagot ay simple: ito ay kinakailangan upang babaan ang tubig nilalaman ng mga solusyon. Dahil ang density ng electrolyte higit sa lahat tinutukoy density ng sulpuriko acid, ito ay higit sa lahat ay depende sa panghuling konsentrasyon. Mayroong dalawang mga paraan upang ipatupad ang plano. Ang una ay medyo simple: pakuluin ang electrolyte na nakapaloob sa ang baterya. Upang gawin ito, kailangan mo upang singilin ito sa gayon na ang temperatura sa loob ay tumaas nang bahagya sa itaas isang daang degrees Celsius. Kung ang paraan na ito ay hindi gumagana, huwag mag-alala, mayroong isa pang: kailangan lang palitan ang lumang bagong electrolyte. Upang gawin ito, alisan ng tubig ang lumang solusyon upang linisin ang insides ng mga tira-tirang sulpuriko acid sa distilled water, at pagkatapos ay ibuhos ng isang bagong bahagi. Kadalasan, ang kalidad ng mga solusyon electrolyte agad magkaroon ng isang nais na halaga konsentrasyon. Pagkatapos ng kapalit na maaaring kalimutan ang tungkol sa kung paano itaas ang density ng electrolyte.

Ang electrolyte komposisyon kalakhan tumutukoy properties nito. Katangian tulad ng koryente at density, halimbawa, Matindi depende sa likas na katangian ng mga solusyon at ang kanyang konsentrasyon. May ay isang hiwalay na tanong ng kung magkano ng electrolyte sa baterya ay maaaring maging. Sa katunayan, ang dami nito ay direktang may kinalaman sa ipinahayag kapasidad ng produkto. Ang mas sulpuriko acid sa loob ng baterya, kaya ito ay mas malakas na, t. E. Ang mas boltahe ay kaya ng paggawa.

Kung saan ay kapaki-pakinabang ito?

Kung ikaw ay isang mahilig sa kotse o lamang interesado sa mga kotse, ay sa iyo na maunawaan ang lahat ng bagay sa iyong sarili. Tiyak mo kahit na alam kung paano upang matukoy kung magkano ang electrolyte sa baterya ay ngayon. At kung ikaw ay ang layo mula sa kotse, pagkatapos ay ang kaalaman ng ang mga katangian ng mga sangkap, ang kanilang paggamit at kung paano sila nakikipag-ugnayan sa bawat isa ay hindi magiging kalabisan. Pag-alam ito, hindi ka na nalilito, hihilingin upang sabihin kung ano ang electrolyte sa baterya. Kahit na kahit na hindi ka isang mahilig sa kotse, ngunit mayroon kang isang kotse, at pagkatapos ay ang kaalaman ng ang baterya ng aparato ay magiging ganap na walang pinsala at ay makakatulong sa iyo upang ayusin. Ito ay magiging mas madali at mas mura upang gawin ang lahat sa iyong sarili, kaysa upang pumunta sa sentro kotse.

At upang matuto nang higit pa tungkol sa paksang ito, inirerekumenda namin na iyong suriin ang mga kimika aklat-aralin para sa mga paaralan at unibersidad. Kung alam mo na ito sa agham na rin at basahin ang sapat na mga libro, ang pinakamahusay na pagpipilian ay magiging "Chemical kasalukuyang pinagkukunan" Varypaeva. May ay naka-set out sa detalye ang buong teorya ng buhay ng baterya, ng iba't-ibang ng mga baterya at mga elemento ng hydrogen.

konklusyon

Kami ay dumating sa pagwawakas. Ibuod Natin. Sa itaas tinalakay namin ang lahat ng bagay, dahil walang ganoong bagay bilang electrolytes: halimbawa, istraktura ng teorya at ang mga ari-arian, pag-andar at application. Muli, dapat itong sinabi na ang mga compounds ay bahagi ng aming buhay, nang walang kung saan hindi ito maaaring umiiral, ang aming katawan at ang lahat ng mga lugar ng industriya. Tandaan mo ang electrolytes dugo? Salamat sa kanila kami nakatira. At kung ano ang tungkol sa aming mga kotse? Sa kaalaman na ito maaari naming ayusin ang anumang mga problema sa ang baterya, pati na ngayong maunawaan kung paano upang taasan ang density ng electrolyte sa loob nito.

Lahat ng imposible upang sabihin, ngunit hindi namin nag-set tulad ng isang layunin. Pagkatapos ng lahat, ito ay hindi lahat na maaaring sinabi tungkol sa mga kamangha-manghang mga sangkap.