Elektrolitlerin özellikleri. Güçlü ve zayıf elektrolitler. Elektrolitler - nedir?

Elektrik akımının mükemmel iletkenleri - altın, bakır, demir, alüminyum ve alaşımlar. Onlarla birlikte, büyük miktarda metalik olmayan bir madde grubu vardır, eriyikler ve sulu solüsyonları da iletkenlik özelliğine sahiptir. Bunlar, güçlü bazlar, asitler, bazı tuzlar, topluca "elektrolitler" olarak adlandırılır. İyonik iletkenlik nedir? Elektrolitlerin bu yaygın olguyla ne gibi ilişkileri olduğunu öğrenelim.

Hangi parçacıklar yük taşır?

Çevredeki dünyada çeşitli iletkenlerin yanı sıra yalıtkanlar da var. Vücut ve maddelerin bu özellikleri eski zamanlardan beri bilinmektedir. Yunan matematikçi Thales amber ile deneyim kazandı (Yunanca "elektron"). İpekle ovuşturduktan sonra, bilim adamı saç, yün lifleri çekme fenomenini gözlemledi. Daha sonra kehribarın yalıtkan olduğu biliniyor. Bu maddede elektrik yükü taşıyabilen herhangi bir partikül yoktur. İyi iletkenler metallerdir. Bileşiminde atomlar, pozitif iyonlar ve serbest, sonsuz küçük negatif parçacıklar - elektronlar vardır. Akım geçtiğinde şarj transferini sağlarlar. Kuru formdaki kuvvetli elektrolitlerde serbest partiküller bulunmaz. Fakat erime ve erime ile kristal kafesi yanı sıra kovalent bağın kutuplaşması da yok edilir.

Su, elektrolit olmayan elektrotlar ve elektrolitler. Dağılma nedir?

Elektronları vererek veya iliştirerek, metalik ve metalik olmayan elementlerin atomları iyonlara dönüştürülür. Kristal kafes içinde aralarında oldukça kuvvetli bir bağlantı var. İyonik bileşiklerin eritilmesi veya eritilmesi, örneğin sodyum klorür, yıkılmasına yol açar. Kutup moleküllerinde ne bağlanmış ne de serbest iyonlar vardır, bunlar su ile etkileşime girerken ortaya çıkarlar. XIX. Yüzyılın 30'lu yıllarında M. Faraday, bazı maddelerin çözümlerinin akım yürüttüğünü keşfetti. Bilim adamı bu önemli kavramları bilimle paylaştı:

• İyonlar (yüklü parçacıklar);
• Elektrolitler (ikinci tür iletkenler);
• katot;
• anot.

Bileşikler vardır - güçlü elektrolitler, bunların kristal kafesleri iyonların serbest bırakılmasıyla tamamen parçalanır.

Çözünmeyen maddeler ve moleküler formda kalanlar var, örneğin şeker, formaldehit. Bu tür bileşiklere elektrolitsiz denir. Onlar için yüklü parçacıkların oluşumu karakteristik değildir. Zayıf elektrolitler (kömür ve asetik asit, amonyum hidroksit ve bir takım diğer maddeler) az iyon içerir.

Elektrolitik dissosiyasyon teorisi

Çalışmalarında, İsveçli bilim adamı S. Arrhenius (1859-1927) Faraday'ın sonuçlarına dayanıyordu. Daha sonra teorisinin tutumu Rus araştırmacılar I. Kablukov ve V. Kistyakovsky tarafından açıklığa kavuşturuldu. Çözme ve eritme sırasında tüm maddelerin iyon oluşturmadığını, sadece elektrolitleri oluşturduğunu öğrendiler. S. Arrhenius ayrışması nedir? Bu, çözeltilerde yüklü parçacıkların ortaya çıkmasına ve eriyen moleküllerin yokedilmesidir. S. Arrhenius'un temel teorik hükümleri:

1. Çözeltilerdeki bazlar, asitler ve tuzlar ayrışmış haldedir.
2. Reversibly iyonlara güçlü elektrolitler ayrılır.
3. Zayıf iyonlar az sayıda iyon oluştururlar.

Bir maddenin çözünme derecesinin bir göstergesi (çoğunlukla bir yüzdelik olarak ifade edilir), çürümüş moleküllerin sayısını iyonlara ve çözeltideki toplam parçacık sayısına oranıdır. Elektrolitler, bu göstergenin değeri% 30'dan fazla ise zayıf -% 3'ün altında ise güçlüdür.

Elektrolitlerin özellikleri

S. Arrhenius'un teorik sonuçları, daha sonraki Rus bilim adamları tarafından yürütülen çözeltiler ve eriyiklerdeki fizikokimyasal işlemler ile devam ettirildi. Bazların ve asitlerin özellikleri açıklanmıştır. Birincisi katyonların çözeltilerinde sadece metal iyonlarının tespit edilebildiği bileşikler, anyonlar OH ^- parçacıklarıdır. Asit molekülleri asit tortusunun ve hidrojen protonlarının (H ⁺ ) negatif iyonlarına ayrılırlar. Çözeltideki ve eriyikteki iyonların hareketi kaotiktir. Bir zinciri bir araya getirmeniz, karbon elektrotları ve sıradan bir akkor ampulü içeren deney sonuçlarını göz önünde bulundurun. Farklı maddelerin solüsyonlarının iletkenliğini kontrol edelim: ortak tuz, asetik asit ve şeker (ilk iki elektrolit). Elektrik devresi nedir? Bu, birbirine bağlı bir akım kaynağı ve iletken kaynağıdır. Devre kapatıldığında, ampul tuz çözeltisinde daha parlak yanacaktır. İyonların hareketi düzeni kazanıyor. Anyonlar pozitif elektroda, katyonlar ise negatif elektroda yönlendirilir.

Bu işlemde az miktarda yüklü parçacıklar asetik aside katılır. Şeker bir elektrolit değil, akımı yönetmez. Bu çözümde elektrotlar arasında izolasyon tabakası olacak, ampul yanmayacak.

Elektrolitler arasındaki kimyasal etkileşimler

Çözümler boşaldığında, elektrolitlerin nasıl davrandığını gözlemleyebilir. Benzer reaksiyonların iyonik denklemleri nedir? Örneğin, baryum klorür ve sodyum nitrat arasındaki kimyasal etkileşimi göz önünde bulundurun:

2NaNO3 + BaCl2 + = 2NaCl + Ba (NO3) ₂ .

Elektrolitlerin formülleri iyonik formda yazılabilir:

2Na ⁺ + 2NO3 + Ba2 ⁺ + 2Cl ^- = 2Na ⁺ + 2Cl ^- + Ba2 ⁺ + 2NO3.

Reaksiyon için alınan maddeler kuvvetli elektrolitlerdir. Bu durumda iyonların bileşimi değişmez. Elektrolit çözeltileri arasındaki kimyasal etkileşim üç durumda mümkündür:

1. Eğer ürünlerden biri çözünmez bir maddedir.

Moleküler denklem: Na2S04 + BaCl2 = BaS04 + 2NaCl.

Elektrolitlerin kompozisyonunu iyon formunda yazalım:

2Na ⁺ + S04 ^2- + Ba2 ⁺ + 2Cl ^- = BaS04 _{(beyaz çökelti)} + 2Na ⁺ 2Cl ^- .

2. Oluşturulan maddelerden biri de gazdır.

3. Tepkime ürünleri arasında zayıf elektrolit vardır.

Su en zayıf elektrolitlerden biridir

Kimyasal olarak saf su (damıtılmış) elektrik akımı yürütmez. Ancak kompozisyonunda az miktarda yüklü parçacıklar vardır. Bunlar proton H ⁺ ve anyon OH ^{- 'dir} . Ayrışma sonsuz sayıda su molekülüne maruz kalır. 25 ° C sıcaklıkta sabit olan suyun iyon ürünü olan bir değer vardır. H ⁺ ve OH ^- konsantrasyonlarını bilmenizi sağlar. Hidrojen iyonları asitlerin çözeltilerinde ağırlıklı olup, hidroksit-anyonlar alkalilerde daha fazladır. Nötr olarak - H ⁺ ve OH ^{- sayısı} . Çözelti ortamı aynı zamanda hidrojen indeksini (pH) karakterize eder. Yüksek olanı, daha fazla hidroksit iyonu bulunur. Ortam 6-7'ye yakın bir pH aralığında nötrdür. H ⁺ ve OH ^- iyonlarının varlığında renk göstergesi maddelerini değiştirirler: litus, fenolftalein, metilorange ve diğerleri.

Elektrolitlerin çözeltileri ve eriyiklerinin özellikleri sanayi, mühendislik, tarım ve tıpta geniş uygulama alanı bulmaktadır. Bilimsel destek, tuzlar, asitler ve bazların bulunduğu parçacıkların davranışını açıklayan bir dizi seçkin bilim adamının eserlerinde ortaya konmuştur. Çözümlerinde, çeşitli iyon değişim reaksiyonları oluşur. Elektrokimya, elektroliz tesislerinde birçok üretim sürecinde kullanılırlar. Canlılardaki işlemler, çözeltilerdeki iyonlar arasında da meydana gelir. Yüklü parçacıklar (sodyum, potasyum, magnezyum, klor, fosfor ve diğerleri) formunda zehirli, atomlar ve moleküller şeklinde toksik olan birçok metal olmayan metaller gereklidir.