Elektrolitov: primeri. Sestava in lastnosti elektrolitov. Močne in šibke elektrolite

Elektroliti so kemikalije, znane že od antičnih časov. Vendar pa je večina področja njihove uporabe, ki so jih pred kratkim dobil. Bomo razpravljali o prednost za industrijo uporabo teh snovi in bomo razumeli, da je ta preteklost, in se med seboj razlikujejo. Ampak bomo začeli s odmik v zgodovini.

zgodba

Najstarejši znani elektroliti - soli in kisline je odprt tudi v antičnem svetu. Vendar pa je razumevanje strukture in lastnosti elektrolitov razvijal skozi čas. Teorija ti procesi so se razvile od leta 1880, ko je bil na številnih odkritij, teorij, povezanih z lastnostmi elektrolit. Bilo je nekaj kvantne preskoke v teorijah, ki opisujejo mehanizme interakcije elektrolitov z vodo (v resnici le rešitev, ki jih bodo pridobili lastnosti, ki omogočajo njihovo uporabo v industriji).

Zdaj bomo videli točno več teorij, ki so imeli največji vpliv na razvoj konceptov elektrolitov in njihovih lastnosti. Začnimo s najpogostejši in preprosto teorijo, da je vsak od nas je v šoli.

Teorija Arrheniusova elektrolitske disociacije

Leta 1887 je švedski kemik Svante Arrhenius in rusko-nemški kemik Wilhelm Ostwald razvil teorijo elektrolitske disociacije. Vendar pa tudi tu, to ni tako preprosto. Arrheniusova sam je podpornik ti fizični teorija raztopin, ki ne upoštevajo interakcijo komponent snovi z vodo in trdila, da obstaja prost nabiti delci (ioni) v raztopini. Mimogrede, od teh položajev danes razmišljajo o disocijacije šole.

Govorimo vse isto, da naredi teorijo in kako pojasnjuje mehanizem interakcije snovi z vodo. Kot pri vseh drugih delovnih mest, da ima več postulate, ki jih uporablja:

1. Pri reakciji vode s snovjo razpade na ione (pozitivni - in negativni katione - anion). Ti delci so podvržemo hidracijo privlačijo vodne molekule, ki, mimogrede, se zaračunavajo po eni strani pozitivno, na drugi - negativni (dipol tvorjen), da se tvori v vodnih kompleksov (solvate).

2. Postopek disociacije je reverzibilna - to se pravi, če se snov razdeli na ionov pod vplivom katerega koli dejavnika, lahko postane spet vir.

3. Če Poveži elektrode v raztopino in pustiti sedanja bodo kationi začne premikati v negativno elektrodo - katode in anione do pozitivno nabitih - anodo. To je razlog, zakaj so snovi, ki lahko topne v vodi, ravnanje z električno energijo bolje kot sama voda. Iz istega razloga se imenujejo elektrolite.

4. Stopnja disociacije elektrolita označuje delež snov uvedejo raztapljanju. Ta stopnja je odvisna od topila in lastnosti topljenca, koncentracijo slednjega in zunanjo temperaturo.

Tukaj, v resnici, in vsemi osnovnimi načeli iz te preproste teorije. Jih bomo uporabili v tem članku za opis tega, kar se dogaja v raztopini elektrolitov. Primeri teh spojin Oglejmo si malo kasneje, zdaj pa si oglejmo še eno teorijo.

Teorija kisline in Lewisove baze

Po teoriji elektrolitska disociacija, kisline - snov prisotna v raztopini S vodikov kation in navadnih - spojine razgradi v raztopini do hidroksida aniona. Obstaja pa še ena teorija, ki se imenuje po znanem kemik Gilbert Lewis. To vam omogoča, da razširijo koncept več kislin in baz. Po teoriji Lewis, kislina - se ioni ali molekule snovi, ki imajo prost elektronski orbitalami in lahko sprejme elektron z drugo molekulo. Težko uganiti, da se bodo osnove se ti delci, ki so sposobni, da bi enega ali več svojih elektronov za "uporabo" kisline. Zanimivo je v tem, da je lahko kislina ali baza ne samo elektrolit, ampak tudi vsaka snov, ki tudi netopne v vodi.

Protolytic teorija Brendsteda Lowry

Leta 1923, neodvisno drug od drugega, dva znanstvenika - J. in T. Lowry Brönstedu -predlozhili teorija, ki jo znanstveniki sedaj aktivno uporabljajo za opis kemičnih procesov. Bistvo te teorije je, da je disociacija smislu prihaja do prenosa protona iz kislega osnove. Tako je slednja tukaj razume kot akceptor protonov. Potem kislina je njihova darovalca. Teorija pojasnjuje tudi obstoj dobrih snovi, ki kažejo lastnosti in kislin in baz. Take spojine se imenujejo amfoterni. V teoriji Brönstedu-Lowry za njihov izraz uporablja tudi ampholytes, ker lahko kisli ali baznih običajno imenujemo protoliths.

Prišli smo v naslednjem poglavju. Tukaj vam kaj različne močne in šibke elektrolite bom pokazal, in razpravljali o vplivu zunanjih dejavnikov na njihove lastnosti. In nato nadaljuje z opisom njihove praktične uporabe.

Močne in šibke elektrolite

Vsaka snov reagira samo z vodo. Nekateri ga tudi (na primer, natrijev klorid) raztopi, in nekateri ne raztopi (npr kreda). Tako so vse substance razdelimo v močnih in šibkih elektrolitov. Slednji so snovi, ki medsebojno delujejo slabo z vodo in odlagajo na dnu raztopine. To pomeni, da imajo zelo nizko stopnjo disociacije in visoke energetske obveznice, ki omogoča molekula razpade v svojih ionov v normalnih pogojih. Disociacija šibkih elektrolitov pride bodisi počasi ali z zvišanjem temperature in koncentracijo snovi v raztopini.

Govorimo o močni elektroliti. Ti vključujejo topne soli so, kot tudi močne kisline in baze. So preprosto razdeliti ionov in je zelo težko, da jih zbirajo padavin. Sedanji v elektrolitu, mimogrede, poteka po zaslugi ionov, vsebovanih v raztopini. Zato je najboljši prevodni močni elektroliti. Primeri slednjega: močne kisline, baze, topna sol.

Dejavniki, ki vplivajo na obnašanje elektrolitov

Zdaj pa poglej, kako sprememba vpliva na zunanje okolje, o lastnostih snovi. Koncentracija neposredno vpliva na stopnjo disociacije elektrolita. Poleg tega se lahko ta odnos je izražena matematično. Zakon, ki opisuje ta odnos, ki se imenuje zakon o redčenju Ostwald, ki je napisan kot: a = (K / c) 1/2. Tu se - je stopnja disociacije (delo kot frakcija), K - konstanta disociacije, različna za vsako snov, in - koncentracije elektrolitov v raztopini. Po tej formuli, boste lahko izvedeli veliko o zadevi in njegovo vedenje v raztopini.

Ampak smo se oddaljili od teme. Nadaljnja koncentracija na stopnjo disociacije elektrolita vpliva tudi na temperaturo. Za večino snovi poveča povečuje topnost in reaktivnost. To lahko pojasni nastanek nekaterih reakcij šele pri povišani temperaturi. V normalnih razmerah, so bodisi zelo počasi, ali pa v obeh smereh (ta proces se imenuje reverzibilna).

Pregledali smo dejavnike, ki določajo obnašanje sistema kot elektrolitske raztopine. Zdaj gremo na praktični uporabi teh, brez dvoma, zelo pomembnih kemijskih snovi.

industrijske uporabe

Seveda, vsakdo je slišal besedo "elektrolit", kot se uporablja za baterije. V vozilu uporabi svinčevih akumulatorjev, elektrolit, v kateri opravlja vlogo z žveplovo kislino 40 odstotkov. Da bi razumeli, zakaj je vse, kar potrebujete, je snov treba razumeti značilnosti baterije.

Torej, kaj je načelo delovanja katere koli baterije? V reverzibilne reakcije, ki se je pripetil pretvorbo ene snovi v drugo, zaradi katerega se sproščajo elektroni. Ko interakcija baterija pojavi snovi, kar je mogoče v normalnih pogojih. To se lahko predstavi kot kopičenje moči v materialu kot posledica kemične reakcije. Ko praznjenje obratno transformacijo začne, zmanjševanje sistem v prvotno stanje. Ta dva procesa skupaj predstavljajo en cikel polnjenja-praznjenja.

Upoštevajte postopek zgoraj opisani je poseben primer - lead-acid baterije. Ker je enostavno uganiti, trenutni vir sestavljena iz elementa, ki obsega svinčev (diokisd svinec in PbO ₂₎ in kisline. Vsaka baterija je sestavljena iz elektrod in prostor med njimi napolnjena s samo elektrolit. Kot slednje, kot smo videli, v tem primeru uporablja koncentracija žveplove kisline 40 odstotkov. Katoda baterije narejen iz svinca dioksida, je anoda iz čistega svinca. Vse to pa zato, ker ti dve različni elektrodi pride do reverzibilne reakcije vključujejo ione, ki se disociira kisline:

1. PbO ₂ + SO ₄ ^{2- + 4H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2H ₂ O (reakcijsko pojavljajo v negativno elektrodo - katode).
2. Pb + SO ₄ ^{2- -} 2e - = PbSO ₄ (reakcijsko pojavljajo na pozitivne elektrode - anode).

Če ste prebrali reakcijo od leve proti desni - dobili procesov, ki se pojavljajo med praznjenjem baterije, in če desno - proti plačilu. Vsaka kemična trenutni vir teh reakcij je drugačen, vendar je mehanizem njihovega nastanka na splošno opisuje isti: obstajata dve procesi, od katerih se elektroni "absorbira" in drugo, nasprotno, "go." Najbolj pomembna stvar je, da se je število absorbira elektronov enako številu objavljenih.

Pravzaprav, poleg baterije, obstaja veliko vlog teh snovi. Na splošno, elektrolitov, katerih primeri so nam dane, - to je le zrno različnih snovi, ki so združena pod tem pojmom. Te obkrožajo nas povsod, povsod. Na primer, človeško telo. Ali menite, da so take snovi ni? Zelo narobe. Najdemo jih povsod v nas in predstavljajo največje število krvnih elektrolitov. Med njimi so, na primer, železa ionov, ki so sestavni del hemoglobina in pomaga prometno kisika v tkivih našega telesa. Krvni elektroliti prav tako igrajo ključno vlogo pri uravnavanju ravnovesja vode, soli in delo srca. Ta funkcija se izvaja kalijevih ionov in natrij (obstaja tudi proces, ki se pojavi v celicah, ki so imenovanih kalij-natrijev črpalka).

Vsaka snov, ki ste sposobni, da se raztopi vsaj malo - elektrolite. In je ne industrije in naše življenje, ne glede na njihovo uporabo. To je ne samo baterije v avtomobilih in baterij. Je vsaka kemična in živilska predelava, vojaške tovarne, oblačilo tovarne in tako naprej.

Sestavek elektrolitov, mimogrede, je drugačna. Tako je mogoče razporediti v kisli in alkalni elektrolit. Ti v osnovi razlikujejo po svojih lastnostih: kot smo rekli, kisline protonske darovalcev in alkalijskih - prejemniki. Toda sčasoma se elektrolit sestava spremembe zaradi izgube dela koncentracije snovi bodisi zmanjšuje ali povečuje (vse je odvisno od tega, kaj se je izgubil, vode in elektrolitov).

Vsak dan se srečujemo z njimi, vendar zelo malo ljudi ve natančno opredelitev takega izraza, kot elektrolitov. Primeri posebnih snovi smo razpravljali, tako da gremo na malo bolj kompleksnih konceptov.

Fizikalne lastnosti elektrolitov

Zdaj pa o fiziki. Najbolj pomembna stvar razumeti v študiji o tej temi - trenutno se prenese na elektrolitov. Odločilno vlogo pri tem, ki jih ioni igral. Te nabiti delci lahko migrirajo iz enega dela raztopine naboja na drugega. Tako anioni ponavadi vedno na pozitivni elektrodi in kationov - za negativno. Tako je z delovanjem na trenutne rešitve električnega delimo stroške na nasprotnih straneh sistema.

Zelo zanimive fizikalne lastnosti, kot so gostota. To vpliva na številne lastnosti naših spojin v razpravi. In pogosto skoči na vprašanje: "Kako povečati gostoto elektrolita" V resnici, je odgovor preprost: to je potrebno znižati vsebnost vode v raztopini. Ker gostote elektrolita v glavnem določena gostote žveplove kisline, je v veliki meri odvisno od končne koncentracije. Obstajata dva načina za izvajanje načrta. Prvi je zelo preprost: zavrite elektrolit ki je v akumulatorju. Da bi to naredili, boste morali polniti tako, da notranja temperatura nekoliko dvignila nad sto stopinj Celzija. Če se ta metoda ne deluje, ne skrbite, obstaja še ena: enostavno zamenjati staro novo elektrolit. Da bi to naredili, odcedimo staro raztopine za čiščenje notranjost preostale žveplove kisline v destilirani vodi in nato nalijemo novega odsek. Značilno je, da je kakovost od elektrolitov dobro imeti želeno vrednost koncentracije. Po zamenjavi more pozabiti, kako povečati gostoto elektrolita.

Sestavek elektrolit v veliki meri določa njegove lastnosti. Lastnosti, kot so električne prevodnosti in gostote, na primer, je močno odvisna od narave topljenca in njegovo koncentracijo. Obstaja ločeno vprašanje, koliko elektrolita v bateriji je lahko. V resnici je njegova količina neposredno povezana s prijavljeno zmogljivost izdelka. Bolj žveplove kisline v notranjosti baterije, tako da je močnejši, t. E. Bolj napetost je sposobna proizvajati.

Kjer je to koristno?

Če ste avto navdušenec ali pa samo zanima v avtomobilih, boste razumeli vse, kar sami. Zagotovo sploh veš, kako ugotoviti, kako je zdaj veliko elektrolitov v bateriji. In če ste stran od avtomobila, potem je poznavanje lastnosti teh snovi, njihovi uporabi in kako sodelujejo med seboj, ne bo odveč. Poznavanje tega, ne boš zmeden, vas prosimo, da pove, kaj elektrolit v akumulatorju. Čeprav tudi če niste avto navdušenec, vendar imate avto, nato pa se bo znanje naprave baterije popolnoma nič narobe in vam bo pomagal popraviti. To bo veliko lažje in ceneje narediti vse, kar sami, kot da gredo v avto center.

In če želite izvedeti več o tej temi, vam priporočamo, da preverite kemije učbenik za šole in univerze. Če dobro poznate znanost in prebral dovolj knjig, bo najboljša možnost "kemični tokovni viri" Varypaeva. Tam so podrobno določeni v celotno teorijo baterije, različnih baterij in vodikovih elementov.

zaključek

Prišli smo do konca. Naj povzamem. Predvsem smo obravnavali vse, kot da ne bi take stvari kot elektrolitov: primeri, teorije strukture in lastnosti, funkcij in aplikacij. Še enkrat, bi bilo mogoče reči, da so te spojine del našega življenja, brez katere ne more obstajati, naše telo in na vseh področjih industrije. Se spomniš krvnih elektrolitov? Zahvaljujoč njih živimo. In kaj o naših avtomobilih? S tem znanjem lahko odpravite nobenih težav z baterijo, kot je zdaj razumem, kako povečati gostoto elektrolita v njej.

Vse nemogoče povedati, vendar ni določil tega cilja. Konec koncev, to ni vse, kar je mogoče povedati o teh neverjetno snovi.