Elektroliti: primjeri. Sastav i svojstva elektrolita. Jake i slabe elektroliti

Elektroliti su hemikalije poznata još od davnina. Međutim, većina područja njihove primjene, oni su osvojili nedavno. Mi ćemo razgovarati o prioritet za industriju korištenje ovih supstanci i mi ćemo shvatiti da je prošlost sadašnjost, a razlikuju jedni od drugih. Ali mi početi sa digresija u povijesti.

priča

Najstariji poznati elektrolite - soli i kiselina je otvoren čak u drevnom svijetu. Međutim, razumijevanje strukture i svojstava elektrolita evoluirali tokom vremena. Teorija ovi procesi su evoluirali od 1880. godine, kada je napravio niz otkrića, teorije koje se odnose na svojstva elektrolita. Bilo je nekoliko kvantni skok u teorijama opisuje mehanizme interakcije elektrolita s vodom (u stvari samo u rješenje stiču osobine koje čine njihova upotreba u industriji).

Sada ćemo vidjeti upravo nekoliko teorija koje su imale najveći utjecaj na razvoj koncepta elektrolita i njihove imovine. Počnimo sa najčešći i jednostavna teorija, da je svako od nas je u školi.

Arrhenius teorija elektrolitske disocijacije

Godine 1887. švedski kemičar Svante Arrhenius i rusko-njemački kemičar Wilhelm Ostwald razvio teoriju elektrolitske disocijacije. Međutim, ovdje, previše, to nije tako jednostavno. sama Arrhenius je bio pristalica tzv fizička teorija rješenja koja ne uzimaju u obzir interakciju komponenti supstance s vodom i tvrdio da ima slobodnih nabijene čestice (ione) u rastvoru. Usput, iz tih pozicija danas razmatraju elektrolitske disocijacije škole.

Govorimo svi isti koji čini teoriju i kako se objašnjava mehanizam interakcije tvari sa vodom. Kao i kod svakog drugog posla, ima nekoliko postulata da koristi:

1. U reakciji vode sa suštinom raspada na ione (pozitivno - i negativni kaciju - anion). Ove čestice su izloženi hidratacije privlače molekule vode koja je, uzgred budi rečeno, optužen je s jedne strane pozitivno, a sa druge - negativan (dipol formirana) da se formira u aqua kompleksa (solvati).

2. Proces disocijacija je reverzibilan - i.e. ako je supstanca se deli na ione, pod uticajem bilo faktora, može ponovo postati izvor.

3. Ako connect elektrode na rješenje i neka struje, katione će početi da se presele u negativne elektrode - katode i aniona na pozitivno nabijene - anoda. To je razlog zašto je materija su lako topiv u vodi, provode struju bolje od same vode. Iz istog razloga se zovu elektrolita.

4. Stupanj disocijacije elektrolita karakterizira procenat supstance podvrgnuti raspada. Ova stopa ovisi o otapala i svojstva rastvora, koncentracija ovog drugog i vanjskoj temperaturi.

Ovdje, u stvari, i sve osnovne principe ove jednostavne teorije. Njih ćemo koristiti u ovom članku za opis onoga što se događa u elektrolit rješenje. Primjeri ovih jedinjenja Pustite nas malo ispitati kasnije, a sada ćemo razmotriti drugu teoriju.

Teorija kiselina i Lewis baze

Prema teoriji elektrolitske disocijacije, kiselina - supstanca prisutna u otopini čiji vodonik kaciju i baza - spoj razlaže u rešenje za hidroksid anion. Postoji još jedna teorija, nazvana po čuvenom kemičar Gilbert Lewis. To vam omogućuje da proširi koncept nekoliko kiselina i baza. Prema teoriji Lewis, kiselina - je jona ili molekula tvari koje imaju slobodnog elektrona orbitale i da su u stanju prihvatiti elektron iz druge molekule. Lako pogoditi da će baze biti one čestice koje su sposobne dati jedan ili više svojih elektrona na "upotrebu" kiseline. Ovdje je interesantno je da kiselina ili baza može biti ne samo elektrolita, ali i bilo koja supstanca koja čak i ne rastvara u vodi.

Protolitičke teorija Brendsteda Lowry

1923. godine, nezavisno jedan od drugoga, dva naučnika - J. i T. Lowry Bronstedovom -predlozhili teorija, koji se sada aktivno koriste naučnici za opisivanje kemijske procese. Suština ove teorije je da disocijacije značenje svodi na transfer proton iz kiseline baze. Dakle, drugi je ovdje shvaćena kao proton akceptor. Onda je kiselina je njihov donator. Teorija također objašnjava postojanje dobrih supstanci koje pokazuju svojstva i kiseline i baze. Takvi spojevi se nazivaju amfoterni. U teoriji Bronsted-Lowry za svog mandata se odnosi ampholytes, a kiselina ili baza obično naziva protoliths.

Došli smo na sljedeći odjeljak. Ovdje ćemo vam ono što različite jake i slabe elektrolite pokazati, i razgovarati o uticaju spoljnih faktora na njihovu imovinu. I onda da nastavi sa opisom njihove praktične primjene.

Jake i slabe elektroliti

Svaka supstanca reagira samo sa vodom. Neki ga raspusti dobro (npr natrijev klorid), a neki ne rastvaraju (npr krede). Dakle, sve supstance se dijele na jake i slabe elektrolite. Potonji su supstance koje su u interakciji slabo sa vodom i talože na dnu rješenja. To znači da oni imaju vrlo nizak stupanj disocijacije i visoke energetske obveznica, što omogućava molekula da se raspada na sastavne iona pod normalnim uvjetima. Disocijacija slab elektrolite javlja bilo sporo ili povećanjem temperature i koncentracije supstance u rastvoru.

Govoriti o jak elektrolit. To uključuje sve topivih soli, kao i jake kiseline i baze. Oni se lako razgrađuju u ione i veoma teško ih sakupiti u padavina. Struja u elektrolitu, slučajno, se provodi zahvaljujući iona sadržanih u otopini. Stoga, najbolje provodne jake elektrolite. Primjeri ovog drugog: jake kiseline, lužine, topiv soli.

Faktori koji utiču na ponašanje elektrolita

Sada pogledajte kako promjena utječe na vanjsko okruženje na svojstva supstanci. Koncentracija direktno utiče na stepen disocijacije elektrolita. Osim toga, ovaj odnos može se matematički izraziti. Zakon koji opisuje ovaj odnos, zove zakon razrjeđenja Ostwald i napisana kao: a = (K / c) 1/2. Evo, a - je stepen disocijacije (uzeti kao frakcija), K - konstanta disocijacije, različita za svaku supstancu, i sa - koncentracije elektrolita u otopini. Prema ovoj formuli, možete naučiti puno o materije i njeno ponašanje u otopini.

Ali mi smo odstupili od teme. Dalje koncentracije na stepen disocijacije elektrolita takođe utiče na temperaturu. Za većinu materije povećati povećava topljivost i reaktivnost. To može objasniti pojavu određenih reakcija samo na povišenoj temperaturi. U normalnim uvjetima, oni su ili vrlo sporo, ili u oba smjera (ovaj proces se zove reverzibilni).

Ispitali smo faktora koji određuju ponašanje sistema kao što je elektrolit rješenje. Sada ćemo preći na praktičnu primjenu ovih, bez sumnje, vrlo važno kemijske supstance.

industrijsku primjenu

Naravno, svi su čuli riječi "elektrolita", kako primijeniti na baterije. U vozilu pomoću olovnih akumulatora, elektrolit u kojoj obavlja ulogu 40 posto sumporne kiseline. Da bi razumjeli zašto je sve što je potrebno je supstanca neophodno razumjeti karakteristike baterije.

Dakle, što je princip rada bilo koje baterije? U reverzibilni reakcija koja se odvija konverzija jedne tvari u drugu, kao rezultat koji se oslobađaju elektroni. Kada je interakcija punjenja baterije nastaje materija, što je nemoguće u normalnim uvjetima. Ovo se može predstaviti kao akumulacija moći u materijalu kao rezultat kemijske reakcije. Kada pražnjenje obrnuto transformacija počinje, smanjujući sistem na početno stanje. Ova dva procesa zajedno čine jedan ciklus punjenja-pražnjenja.

Uzmite u obzir proces navedeno je specifičan primjer - olovni akumulator. Kao što je lako pogoditi, trenutni izvor sastoji se od elementa, koje sadrže olovo (diokisd olova i PbO ₂₎ i kiseline. Bilo koja baterija se sastoji od elektroda i prostor između njih ispunjen samo elektrolita. Kao drugo, kao što smo vidjeli, u ovom primjeru koristi koncentracija sumporne kiseline od 40 posto. Katode baterije napravljene od olova dioksida, anoda je napravljen od čistog olova. Sve ovo je zbog toga što ova dva različita elektrode doći reverzibilni reakcije koje uključuju ione koji razdvojeni kiselina:

1. PbO ₂ + SO ₄ ^{2- + 4H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2H ₂ O (reakcija se javljaju na negativne elektrode - katoda).
2. Pb + SO ₄ ^{2- -} 2e - = PbSO ₄ (reakcije se javljaju na pozitivne elektrode - anode).

Ako ste pročitali reakcije s lijeva na desno - dobili procesa koji se odvijaju tijekom pražnjenja baterije, a ako pravo - uz doplatu. Svaki kemijske strujni izvor ovih reakcija je različita, ali mehanizam njihovog nastanka općenito opisuje isti: postoje dva procesa, od kojih je jedna elektroni se "apsorbira", a drugi, nasuprot tome, "go". Najvažnija stvar je da je broj apsorbira elektrona jednak je broju objavljen.

Zapravo, osim baterije, postoje mnoge aplikacije ovih supstanci. U principu, elektrolita, primjeri koje smo dali, - to je samo zrna raznih supstanci koje su ujedinjeni pod ovim pojmom. Oni okružuju nas svuda, svuda. Na primjer, ljudsko tijelo. Da li mislite da ne postoje takve supstance? Nije u redu. Oni se nalaze svuda u nama i predstavljaju najveći broj krvnih elektrolita. To uključuje, na primjer, željezo ioni, koji su dio hemoglobina i pomaže transport kisika do tkiva našeg organizma. Krv elektroliti također igraju ključnu ulogu u regulaciji vode soli ravnotežu i rad srca. Ovu funkciju obavlja kalij iona i natrijuma (postoji čak i proces koji se javlja u ćelijama koje su imenovane kalij-natrij pumpa).

Bilo koja supstanca koja ste u mogućnosti da raspusti barem malo - elektrolita. I nema industrije i našim životima, gdje god da se primjenjuju. To nije samo baterija u automobilima i baterije. Je bilo kemijske i prehrambene industrije, vojne fabrike, fabrike odeće i tako dalje.

sastav elektrolita, usput, je drugačija. Dakle, moguće je izdvojiti kiseline i alkalne elektrolita. Oni u osnovi se razlikuju u svojim svojstvima: kao što smo rekli, kiseline su proton donatorima, i lužine - akceptora. Ali tokom vremena, elektrolit sastav promjene zbog gubitka dijela koncentracije supstance ili smanjuje ili povećava (to sve ovisi o tome što se gubi, vode ili elektrolita).

Svaki dan smo suočeni s njima, ali vrlo malo ljudi zna točno definicija takvog mandata elektrolita. Primjeri specifičnih supstanci smo razgovarali, pa krenimo na malo složenije koncepte.

Fizičke osobine elektrolita

Sada o fizici. Najvažnija stvar koju treba razumeti u istraživanju ove teme - trenutni je prošao na elektrolite. Odlučujuću ulogu u tome odigrala je jona. Ove nabijene čestice mogu migrirati iz jednog dio rješenja punjenja u drugi. Dakle, anjoni imaju tendenciju uvijek na pozitivne elektrode i kacija - na negativne. Tako je, djelujući na električnu struju rješenje, dijelimo optužbe na suprotnim stranama sistema.

Vrlo zanimljiv fizičke karakteristike kao što su gustina. To pogađa mnoge osobine naših spojeva o kojima se raspravlja. I često se pojavljuje pitanje: "Kako povećati gustoću elektrolita" U stvari, odgovor je jednostavan: potrebno je smanjiti sadržaj vode u rješenje. S obzirom da je gustoća elektrolita uglavnom određuje gustoću sumporne kiseline, to u velikoj mjeri ovisi o konačnoj koncentraciji. Postoje dva načina za provedbu plana. Prva je prilično jednostavna: kuhati elektrolita u akumulatoru. Da biste to učinili, potrebno je da ga punite, tako da je unutrašnja temperatura neznatno porastao iznad stotinu stepeni Celzijusa. Ako ova metoda ne radi, ne brinite, postoji još jedan: jednostavno zamijeniti staru novi elektrolita. Da biste to učinili, ispustiti staro rješenje za čišćenje unutrašnjosti preostale sumporne kiseline u destiliranu vodu, a zatim sipajte novu porciju. Tipično, kvaliteta elektrolita rješenja odmah imaju željenu vrijednost koncentracije. Nakon zamjene mogu zaboraviti kako podići gustine elektrolita.

sastav elektrolita u velikoj mjeri određuje njegova svojstva. Karakteristike kao što su električna provodljivost i gustoće, na primjer, snažno ovise o prirodi rastvora i njegova koncentracija. Postoji poseban pitanje koliko elektrolita u akumulatoru može biti. U stvari, njegova volumen je u direktnoj vezi sa deklarirane nosivosti proizvoda. Što više sumporna kiselina unutar baterije, tako da je moćniji, t. E. više napon je u stanju da proizvede.

Gdje je to korisno?

Ako ste ljubitelj automobila ili samo zainteresirani za vozila, od vas će shvatiti sve sami. Sigurno znam ni kako da se utvrdi kako je sada mnogo elektrolita u akumulatoru. A ako ste daleko od automobila, a zatim poznavanje osobina ovih supstanci, njihova upotreba i kako su u interakciji jedni s drugima neće biti suvišan. Znajući to, nisi zbunjen, od vas se traži da kažu šta elektrolita u akumulatoru. Iako čak i ako niste ljubitelj automobila, ali imate automobil, a zatim znanje uređaja baterija će biti apsolutno ništa loše i da će vam pomoći da popravite. To će biti puno lakše i jeftinije sebe učiniti sve, nego da idu u Auto centar.

A da biste saznali više o ovoj temi, preporučujemo da provjerite kemije udžbenik za škole i fakultete. Ako dobro poznajete ovu nauku i čitati dovoljno knjiga, najbolja opcija će biti "Chemical izvora struje" Varypaeva. Tu su navedeni detaljno cijelu teoriju trajanja baterije, razne baterije i elemenata vodonika.

zaključak

Došli smo do kraja. Da sumiramo. Iznad smo razgovarali o svemu, kao nešto što se zove elektroliti: primjeri, teorija strukture i svojstva, funkcije i aplikacije. Još jednom, treba reći da su ovi spojevi su dio našeg života, bez kojih ne može postojati, naše tijelo i svim područjima industrije. Sećate se elektrolita u krvi? Zahvaljujući njima živimo. A šta je sa našim automobilima? Sa ovim znanjem možemo popraviti bilo kakav problem sa baterijom, kao i sada shvatiti kako podići gustine elektrolita u njemu.

Sve nemoguće reći, ali nismo postavili taj cilj. Na kraju krajeva, to nije sve što se može reći o tim neverovatno supstanci.