Electrolytes: foarbylden. De gearstalling en de eigenskippen fan electrolytes. Sterke en swakke electrolytes

Electrolytes binne de gemyske stoffen bekend sûnt oerâlde tiden. Lykwols, de measte gebieten fan har tapassing, se hawwe wûn koartlyn. Wy sille beprate boppe prioriteit foar de yndustry it brûken fan dizze stoffen en wy sille begripe dat it ferline is de oanwêzich, en ferskille fan elkoar. Mar wy begjinne mei in digression yn skiednis.

ferhaal

De âldst bekende electrolytes - sâlten en soeren is iepen sels yn 'e antike wrâld. Lykwols, it begripen fan 'e struktuer en eigenskippen fan electrolytes hawwe evoluearre rin fan de tiid. Teory dizze prosessen hawwe evoluearre sûnt 1880, doe't hy makke in oantal ûntdekkingen, teoryen ferbân mei de eigenskippen fan de electrolyte. Der wiene ferskate kwantum sprongen yn teoryen beskriuwen fan de meganismen fan ynteraksje fan de electrolytes mei wetter (yn feite allinnich yn oplossing se krije de eigenskippen dy't meitsje harren gebrûk yn 'e yndustry).

No we sille sjen krekt binne ferskate teoryen dy't hawwe hie de grutste ynfloed op 'e ûntwikkeling fan' e begripen electrolytes en harren eigenskippen. Lit ús begjinne mei de meast foarkommende en ienfâldige teory, dat elk fan ús naam yn skoalle.

Arrhenius teory fan electrolytic dissociation

Yn 1887 de Sweedske gemikus Svante Arrhenius en Russysk-Dútske skiekundige Wilhelm Ostwald ûntwikkele de teory fan electrolytic dissociation. Lykwols, hjir, ek, dat it net sa ienfâldich. Arrhenius sels wie oanhinger saneamde fysike teory fan de oplossings dy't net rekken hâlden wurde mei de ynteraksje fan komponinten fan de stof mei wetter en bewearden dat der fergees laden dieltsjes (ioanen) yn oplossing. Troch de wei, út sokke funksjes hjoed wurde sjoen de electrolytic dissociation fan de skoalle.

Wy prate allegearre itselde, dat makket de teory en hoe't it ferklearret it mechanisme fan 'e ynteraksje fan stoffen mei wetter. Krekt as by alle oare wurk, dat hat ferskate postulates dat it brûkt:

1. Yn de reaksje fan wetter mei de stof disintegrates yn ioanen (posityf - en negative katioan - anion). Dizze dieltsjes binne ûnderwurpen oan hydratatie se lûke wetter molekulen dy't, trouwens, wurdt rekken oan 'e iene kant posityf en oan de oare - negative (dipole foarme) te foarmjen yn aqua kompleksen (solvates).

2. It dissociation proses is Omkearregister - i.e. as it stof wurdt spjalte yn ioanen, ûnder de ynfloed fan in faktor, kin wer wurden in boarne.

3. As de Ferbine elektroden oan de oplossing en lit de hjoeddeiske, de fêststelling sil begjinne te ferpleatsen nei de negative elektrodes - de cathode en Erikoislinnut oan it posityf belêste - anode. Dat is wêrom't de stoffen binne maklik oplosber yn wetter, fiere elektrisiteit better as wetter sels. Om deselde reden se wurde neamd electrolytes.

4. De mjitte fan dissociation fan electrolyte karakterisearret persintaazje substânsje ûnderwurpen wurde oan ûntbining dêrfan. Dit taryf hinget ôf fan de solvent en de eigenskippen fan 'e solute, de konsintraasje fan de lidsteaten en de eksterne temperatuer.

Hjir, yn feite, en al de basis oardielen fan dizze ienfâldige teory. Se sille wy brûke yn dit artikel foar in beskriuwing fan wat der yn 'e electrolyte oplossing. Foarbylden fan dy ferbinings Lit ús ûndersykje wat letter, en no lit ús beskôgje in oare teory.

Teory soeren en Lewis bases

Neffens de teory fan electrolytic dissociation, acid - in stof oanwêzich yn in oplossing wêrfan hydrogen katioan en basis - COMPOUND decomposes yn oplossing oan in hydroxide anion. Der is in oare teory, neamd nei de ferneamde skiekundige Gilbert Lewis. It makket it mooglik om te wreidzjen it begryp ferskate soeren en bases. Neffens de Lewis teory, it soere - is de ioanen of molekulen fan stoffen dy't hawwe frije elektron orbitals en binne by steat om te akseptearjen in elektron fan in oare molekúl. Maklik om te rieden dat de bases sille wêze dy dieltsjes dy't by steat te jaan ien of mear fan syn elektroanen mei "brûken" soer. It is nijsgjirrich hjir is dat soere of basis kin net allinne it electrolyte mar ek eltse stof dat sels ûnoplosbere yn wetter.

Protolytic teory Brendsteda Lowry

Yn 1923, ûnôfhinklik fan elkoar, twa wittenskippers - J. en T. Lowry Bronsted -predlozhili teory, dy't no aktyf brûkt troch wittenskippers te beskriuwen de gemyske prosessen. De essinsje fan dizze teory is dat it dissociation fan 'e betsjutting komt del nei in proton oerdracht fan de soere basis. Sa, dat lêste wurdt begrepen hjir as in proton acceptor. Dan it soere is har donor. De teory ferklearret ek it bestean fan goede stoffen dy't fertoane eigenskippen en soeren en bases. Sokke ferbiningen wurde neamd amphoteric. Yn teory Bronsted-Lowry foar harren term ek jildt ampholytes, wylst soere of basis meastal neamd protoliths.

Wy binne kommen om 'e folgjende paragraaf. Hjir sille wy dy sjen litte wat ferskillende sterke en swakke electrolytes, en beprate de ynfloed fan eksterne faktoaren op harren eigenskippen. En dan te gean nei de beskriuwing fan harren praktyske tapassing.

Sterke en swakke electrolytes

Eltse stof reagearret mei wetter allinne. Guon ontbinden het goed (bygelyks, natrium chloride), en guon net oplosse (bgl, krijt). Sa, alle stoffen binne ûnderferdield yn sterke en swakke electrolytes. Dy lêsten binne stoffen dy't ynteraksje min mei wetter en dellein op 'e boaiem fan' e oplossing. Dit betsjut dat se hawwe in hiel lege graad fan dissociation en de hege enerzjy biningen, dy't mooglik makket it molekúl te disintegrate yn syn komponint ioanen ûnder normale omstannichheden. Dissociation swak electrolytes optreedt itsij stadich of troch it fergrutsjen fan de temperatuer en de konsintraasje fan de stof yn oplossing.

Praat oer in sterke electrolyte. Te tinken falt al it oplosber sâlten, likegoed as sterke soeren en alkalis. Se binne maklik te brekken yn ioanen en is tige dreech om te sammeljen se yn delslach. De hjoeddeistige yn de electrolyte, tusken twa heakjes, wurdt útfierd troch de ioanen befette yn de oplossing. Dêrom, de bêste conductive sterke electrolytes. Foarbylden fan dat lêste: sterke soeren, alkalis, oplosber sâlt.

Faktoaren dy't it hâlden en dragen fan electrolytes

No sjoch hoe't it feroaring ynfloed op de eksterne omjouwing op 'e eigenskippen fan stoffen. De konsintraasje daliks effekt op de mjitte fan dissociation fan de electrolyte. Boppedat, dy relaasje kin útdrukt wurde wiskundich. De wet dy't beskriuwt dy relaasje, neamd de wet fan Verdunning fan Ostwald en wurdt skreaun as: a = (K / c) 1/2. Hjir, in - is de mjitte fan dissociation (nommen as in fraksje), K - dissociation konstant, oars foar elke stof, en mei - de electrolyte konsintraasje yn de oplossing. Neffens dizze formule, kinne jo leare in soad oer saak en syn gedrach yn oplossing.

Mar wy hawwe doele út it ûnderwerp. Fierder konsintraasje op 'e mjitte fan dissociation fan electrolyte ek effekt op de temperatuer. Foar de measte stoffen fergrutsje it ferheget de solubility en reaktiviteit. Dit kin ferklearje it optreden fan bepaalde reaksjes allinnich by ferhege temperatuer. Under normale omstannichheden, se binne beide hiel stadich, of yn beide rjochtings (dit proses hjit Omkearregister).

Wy hawwe ûndersocht de faktoaren dy't bepale it gedrach fan in systeem lykas in electrolyte oplossing. No wy harren foar de praktyske tapassing fan dy, sûnder twifel, hiel wichtige gemyske stoffen.

yndustriële applikaasje

Fansels, elkenien hat heard it wurd "electrolyte" lykas tapast oan de batterijen. Yn in auto mei help fan lead-soere batterijen, de electrolyte wêryn fiert de rol fan in 40 persint sulfuric acid. Te begripen wêrom dêr is alles wat jo nedich hawwe is in stof nedich om te begripen fan de skaaimerken fan de batterij.

Dus wat is it prinsipe fan de wurking fan in batterij? Yn de Omkearregister reaksje dy't plakfynt de bekearing fan de iene stof yn in oare, as in gefolch fan dat de elektroanen wurde útbrocht. Doe't de batterij lading ynteraksje optreedt stoffen, dat is ûnmooglik ûnder normale omstannichheden. Dat kin wurde fertsjintwurdige as it garjen fan macht yn it materiaal as gefolch fan in gemyske reaksje. Wannear't discharging it omkearde omfoarming begjint, it tebekkringen fan it systeem ta syn oarspronklike steat. Dy twa prosessen tegearre foarmje ien lading-discharge syklus.

Tink oan it foargeande proses is in spesifyk foarbyld - it lead-soere batterij. Sa't it is maklik om te rieden, de hjoeddeiske boarne bestiet út in elemint, besteande út in foarsprong (diokisd lead en PBO ₂₎ en in soer. Eltse batterij bestiet út 'e elektroden en de romte tusken harren fol mei krekt de electrolyte. As de lêste, sa't wy sjoen hawwe, yn dit foarbyld brûkt sulfuric acid konsintraasje fan 40 prosint. De cathode fan de batterij makke fan lead dioxide, de anode wurdt makke fan klearebare lead. Dit alles komt om't dizze twa ferskillende elektroden foarkomme Omkearregister reaksjes wêrby't ioanen dy't dissociated acid:

1. PBO ₂ + SO ₄ ^{2- + 4h + + 2e - =} PbSO ₄ + 2H ₂ O (de reaksje foarkommende by de negative elektrodes - cathode).
2. PB + SO ₄ ^{2- -} 2e - = PbSO ₄ (de reaksje foarkommende by de positive elektrodes - de anode).

As jo lêze de reaksje fan links nei rjochts - de prosessen foarkommende ûnder batterij floed hat, en as rjochter - op in heffing. Eltse gemyske hjoeddeistige boarne fan dy reaksjes oars is, mar it mechanisme fan har optreden yn it algemien beskriuwt itselde: der binne twa prosessen, dêr't ien fan elektroanen wurde "opgenomen" en de oare, oarsom, "gean." De wichtichste is dat it oantal opgenomen elektroanen lyk oan it oantal publisearre.

Eins, bûten Batterijen, der binne in protte applikaasjes fan dy stoffen. Yn it algemien, electrolytes, foarbylden dêr't wy hawwe jûn, - it is mar in kromke fan it ferskaat oan stoffen dy't ferienige ûnder dizze term. Se hinne ús oeral, oeral. Bygelyks, it minsklik lichem. Tinkst dat der gjin sokke stoffen? Hiel ferkeard. Se wurde fûn oeral yn ús en foarmje de grutste oantal bloed electrolytes. Dy befetsje, bygelyks, izer ioanen, dy't diel útmeitsje fan hemoglobine en helpt ferfier soerstof nei de weefsels fan ús lichem. Bloed electrolytes ek spylje in wichtige rol yn it regulearjen fan wetter-sâlt lykwicht en it wurk fan it hert. Dizze funksje wurdt útfierd troch kalium ioanen en natrium (der is sels in proses dat foarkomt yn sellen dy't neamd kalium-natrium pomp).

Eltse stof dat jo yn steat binne om te lossen op syn minst in bytsje - electrolytes. En der is gjin yndustry en ús libben, wêr't se binne tapast. It is net allinne de batterijen yn auto 's en batterijen. Is alle gemyske en iten ferwurkjen, militêre fabriken, klean fabriken ensfh.

De electrolyte gearstalling, troch de wei, is oars. Sa, is it mooglik om te kennen it soere en alkaline electrolyte. Se ferskille essinsje yn har eigenskippen: lykas wy hawwe sein, soeren binne proton donateurs, en Laugensalz - acceptors. Mar oer de tiid, it electrolyte komposysje fanwege it ferlies fan in part fan de stof konsintraasje beide nimt ôf of grutter (it allegear hinget ôf fan wat ferlern, wetter of electrolyte).

Alle dagen binne wy konfrontearre mei harren, mar hiel folle minsken witte krekt de definysje fan sa'n term as electrolytes. Foarbylden fan spesifike stoffen wy besprutsen, dus litte wy ferhúzje nei in bytsje mear komplekse konsepten.

De fysike eigenskippen fan electrolytes

No oer natuerkunde. De meast wichtige ding te begripen yn 'e stúdzje fan dit ûnderwerp - de hjoeddeiske wurdt trochjûn oan' e electrolytes. Bepalende rol yn dizze spile troch de ioanen. Dy laden dieltsjes kinne migrearje út ien part fan de lading oplossing nei in oare. Sa, Ånions oanstriid altyd oan 'e positive elektrodes en fêststelling - nei de negative. Sa, troch stelt op 'e elektryske stroom oplossing, wy ferdiele de heffingen oan tsjinoerstelde kanten fan it systeem.

Tige nijsgjirrich lichaamlike skaaimerken lykas tichtheid. It hat ynfloed op in soad eigenskippen fan ús ferbinings ûnder diskusje. En faak pops de fraach: "Hoe om te fergrutsjen de tichtheid fan de electrolyte?" Yn feite, it antwurd is simpel: it is nedich om leger it wetter ynhâld fan de oplossing. Sûnt de tichtheid fan de electrolyte benammen bepaald tichtheid fan de sulfuric acid, dat foar in grut part ôfhinklik fan de úteinlike konsintraasje. Der binne twa wizen om de útfiering fan it plan. De earste is hiel simpel: Sied dat electrolyte opnommen yn de batterij. Om dat dogge moatte betelje it sa dat de binnenkant temperatuer omheech bytsje boppe ien hûndert graden Celsius. As dizze metoade net wurket, ha mar gjin noed, der is in oar: gewoan ferfange de âlde nije electrolyte. Om dit te dwaan, drain de âlde oplossing te skjin it yngewant fan 'e wat immen noch sulfuric soere yn distillearre wetter, en dan giet der in nij gedielte. Typysk, de kwaliteit fan it electrolyte oplossingen fuortendaliks hawwe in winske konsintraasje wearde. Nei ferfanging kin vergeet hoe te ferheegjen de tichtheid fan de electrolyte.

De electrolyte gearstalling foar in grut part bepalend har eigenskippen. Skaaimerken lykas elektryske conductivity en tichtheid, bygelyks, sterk ôf fan it aard fan 'e solute en syn konsintraasje. Der is in apart fraach hoefolle fan it electrolyte yn de batterij kin wêze. Yn feite, syn bondel wurdt direkt ferbân mei de ferklearre fermogen fan it produkt. De mear sulfuric soere binnen de batterij, dus it is machtiger, t. E. de mear spanning is by steat produsearjen.

Wêr is it brûkber?

As jo binne in auto leafhawwer of gewoan ynteressearre yn auto 's, jim sille begripe alles sels. Wiswier, jimme sels witte hoe om te bepalen hoefolle electrolyte yn de batterij is no. En ast bist wei út 'e auto, dan is de kennis fan de eigenskippen fan dy stoffen, har gebrûk en hoe't se omgeane mei inoar sille net wêze oerstallich. Wittende dit, jimme binne net trochinoar helle, jo wurde frege om te sizzen wat de electrolyte yn de batterij. Hoewol't ek as jo binne gjin auto leafhawwer, mar jo hawwe in auto, dan is de kennis fan 'e batterij apparaat sil perfoarst gjin kwea en sil helpe om te herstellen. It sil wêze folle makliker en goedkeaper te dwaan alles sels, as om te gean nei de auto sintrum.

En foar mear ynfo oer dit ûnderwerp, wy riede, dat jo kontrolearje út de skiekunde learboek foar skoallen en universiteiten. As jo witte dat wittenskip goed en lêze genôch boeken, de bêste opsje sil wêze "Chemical hjoeddeistige boarnen" Varypaeva. Der binne ferwurde yn detail de hiele teory fan 'e batterij libben, in ferskaat oan batterijen en wetterstof eleminten.

konklúzje

Wy binne kommen ta in ein. Litte we sum up. Boppe wy besprutsen alles, lykas gjin sa'n ding as electrolytes: foarbylden, struktuer teory en de eigenskippen, funksjes en tapassings. Ienkear wer, it moat sein wurde dat dy stoffen binne part fan ús libben, sûnder dat it koe net bestean, ús lichem en alle gebieten fan yndustry. Witst noch it bloed electrolytes? Mei tank oan harren wy libje. En hoe sit it mei ús auto? Mei dy kennis kinne wy reparearje gjin probleem mei de batterij, sa't no begripe hoe't te ferheegjen de tichtheid fan de electrolyte dêryn.

Alle ûnmooglik om te fertellen, mar we net ynsteld sa'n doel. Ommers, it is net alles dat kin wurde ferteld oer dizze Amazing stoffen.