Elektrolitoj: ekzemploj. La konsisto kaj propraĵoj de elektrolitoj. Fortaj kaj malfortaj elektrolitoj

Elektrolitoj estas la kemiaĵoj konataj ekde antikvaj tempoj. Tamen, plej areoj de ilia apliko, ili gajnis lastatempe. Ni diskutos la ĉefa prioritato por la industrio la uzo de ĉi tiuj substancoj kaj ni komprenas, ke la pasinteco estas la nuna, kaj diferencas inter si. Sed ni komencu per divagación en historio.

rakonto

La plej malnova konata elektrolitoj - saloj kaj acidoj estas malfermita eĉ en la antikva mondo. Tamen, la kompreno de la strukturo kaj trajtoj de elektrolitoj evoluis super tempo. Teorio tiuj procezoj evoluis ekde 1880, kiam li estis farita kelkajn malkovroj, teorioj rilataj al la proprietoj de la electrolito. Ekzistis pluraj kvantuma saltoj en teorioj kiuj priskribas la mekanismojn de interago de la elektrolitoj kun akvo (fakte nur en solvo akiras la proprietojn kiuj faras ilian uzon en la industrio).

Nun ni vidos ekzakte estas pluraj teorioj, kiuj havis la plej grandan influon sur la evoluo de konceptoj de elektrolitoj kaj liaj proprietoj. Ni komencu per la plej ofta kaj simpla teorio, ke ĉiu el ni prenis en lernejo.

Arrhenius teorio de elektroliza disociación

En 1887 la sveda kemiisto Svante Arrhenius kaj rusa-germana kemiisto Wilhelm Ostwald evoluigis la teorion de elektroliza disociación. Tamen, ĉi tie, ankaŭ, ĝi ne estas tiel simpla. Arrhenius mem estis subtenanto tiel nomata fizika teorio de solvoj kiuj ne konsideri la interago de komponantoj de la substanco per akvo kaj asertis, ke ne estas liberaj eroj ŝarĝita (jonoj) en solvo. Parenteze, de tiaj pozicioj hodiaŭ konsideras la elektroliza disociación de la lernejo.

Ni parolas egale kiu faras la teorion kaj kiel ĝi klarigas la mekanismon de interago de substancoj kun akvo. Kiel kun ajna alia laboro, ĝi havas plurajn postulatoj kiuj uzas:

1. En la reago de akvo kun la substanco malintegras en jonoj (pozitivaj - kaj negativaj katjono - anjono). Ĉi tiuj eroj estas submetita al hidratación altiras akvon molekuloj kiu, por iu, estas ŝargita unuflanke pozitive kaj aliflanke - negativa (dipolo formis) por formi en akvo kompleksoj (solvates).

2. La disociación procezo estas reversible - tio estas: se la substanco estas fendita en jonoj, sub la influo de iu faktoro, ĝi denove fariĝis fonto.

3. Se la connect elektrodoj al la solvo por ke la fluo, la katjonoj komencos movi al la negativa elektrodo - la katodo kaj anjonoj al la pozitive ŝargita - anodo. Tial la substancoj estas vole solvebla en akvo, kondukti elektron pli bone ol akvo mem. Por la sama kialo ili estas nomataj elektrolitoj.

4. La grado de disociación de electrolito karakterizas procento substanco submetita al eksedziĝon. Tiu indico dependas de la solida kaj la proprietoj de la solute, la koncentriĝo de tiu lasta kaj la ekstera temperaturo.

Ĉi tie, fakte, kaj ĉiujn bazajn dogmojn de tiu simpla teorio. Ilin ni uzos en ĉi tiu artikolo por priskribo de kio okazas en la electrolito solvo. Ekzemploj de ĉi tiuj komponaĵoj Ni rigardu iom poste, kaj nun ni pripensu alian teorion.

Teorio acidoj kaj bazoj de Lewis

Laŭ la teorio de elektroliza disociación, acida - substanco ĉeestas en solvon kies hidrogeno katjono kaj bazo - komponaĵo descompone en solvo al hidroksido anjono. Ekzistas alia teorio, nomita laŭ la fama kemiisto Gilbert Lewis. Ĝi permesas vin etendi la koncepton de pluraj acidoj kaj bazoj. Laŭ la Lewis teorio, la acido - estas la jonoj aŭ molekuloj de substancoj kiuj havas liberan elektronon orbitales kaj kapablas akcepti elektronon de alia molekulo. Facile diveni, ke la bazoj estos tiuj partikloj, kiuj estas kapablaj por doni unu aŭ pli de liaj elektronoj al "uzi" acida. Estas interese estas, ke acido aŭ bazo povas esti ne nur la electrolito sed ankaŭ ajna substanco ke eĉ nesolvebla en akvo.

Protolytic teorio Brendsteda Lowry

En 1923, sendepende, du sciencistoj - J. kaj T. Lowry Brønsted -predlozhili teorio, kiu estas nun aktive uzata de sciencistoj por priskribi la kemiaj procezoj. La esenco de ĉi tiu teorio estas ke la disociación de la signifo reduktas al protono kopio de la acida bazo. Tiel, la lasta estas komprenita ĉi tie kiel protono akceptanto. Tiam la acido estas ilia donante. La teorio ankaŭ klarigas la ekziston de bonaj substancoj kiuj montras propraĵoj kaj acidoj kaj bazoj. Tiaj komponaĵoj nomiĝas amphoteric. Teorie Brønsted-Lowry por ilia esprimo ankaŭ validas ampholytes, dum acido aŭ bazo komune nomita protoliths.

Ni venis al la sekvanta sekcio. Ĉi tie ni montros al vi kion malsama fortaj kaj malfortaj elektrolitoj, kaj diskuti la efikon de eksteraj faktoroj sur siaj ecoj. Kaj tiam procedi al la priskribo de ilia praktika apliko.

Fortaj kaj malfortaj elektrolitoj

Ĉiu substanco reagas kun akvo sole. Iuj solvi ĝin bone (ekz natria klorido), kaj iuj ne solvas (ekz, kreto). Tiel, ĉiuj substancoj estas dividitaj en fortaj kaj malfortaj elektrolitoj. Tiu lasta estas substancoj kiuj interagi malbone kun akvo kaj deponitaj sur la fundo de la solvo. Tio signifas, ke ili havas tre malaltan gradon de disociación kaj la alta energio katenojn, kiuj permesas la molekulo malintegri enen ĝia komponanto jonoj en normalaj kondiĉoj. Disociación malfortaj elektrolitoj okazas ĉu malrapide aŭ pliigante la temperaturo kaj la koncentriĝo de la substanco en solvaĵo.

Parolado pri forta elektrolito. Ĉi tiuj inkluzivas ĉiujn solveblaj saloj, kaj ankaŭ fortaj acidoj kaj álcalis. Estas facilaj de rompi malsupren en jonoj kaj estas tre malfacile kolekti ilin en pluvokvanto. La fluo en la electrolito cetere efektivigas danke al la jonoj enhavitaj en la solvo. Sekve, la plej bona ŝoforino fortaj elektrolitoj. Ekzemploj de tiu lasta: fortaj acidoj, álcalis, solvebla salo.

Faktoroj influanta la konduto de elektrolitoj

Nun rigardu, kiel la ŝanĝo influas la eksteran medion sur la proprietoj de substancoj. La koncentriĝo tuŝas rekte al la grado de disociación de la elektroliton. Cetere, ĉi rilato povas esti esprimita matematike. La leĝo kiu priskribas ĉi rilato, nomita la leĝo de dilución de Ostwald kaj estas skribita kiel: a = (K / c) 1/2. Ĉi tie, oni - estas la grado de disociación (prenita kiel frakcio), K - konstanta de disociación, malsamaj por ĉiu havo Kaj - la electrolito koncentriĝo en la solvo. Laŭ ĉi tiu formulo, vi povas lerni multon pri afero kaj lia konduto en solvo.

Sed ni devojiĝis de la temo. Plue koncentriĝo de la grado de disociación de electrolito ankaŭ influas la temperaturon. Por plej substancoj pliigi pliigas la solveblecon kaj reagemo. Tio povas klarigi la aperon de iuj reakcioj nur ĉe levita temperaturo. Sub normalaj kondiĉoj, ili estas aŭ tre malrapide, aŭ en ambaŭ direktoj (tiu procezo estas nomita reversibles).

Ni ekzamenis la faktorojn kiuj determinas la konduton de sistemo kiel ekzemple electrolito solvo. Nun ni pluiru al la praktika apliko de tiuj, sen dubo, tre grava kemiaj substancoj.

industriaj aplikaĵo

Kompreneble, ĉiuj aŭdis la vorton "electrolito" kiel aplikis al la kuirilaroj. En veturilo uzante plumbo-acidaj baterioj, la electrolito en kiu plenumas la rolon de 40 procentoj sulfata acido. Kompreni kial tie estas ĉiuj vi bezonas estas substanco necese kompreni la trajtoj de la baterio.

Do kio estas la principo de operacio de ajna baterio? En la reigebla reago kiu okazas la konvertiĝo de unu substanco en alian, rezulte de kiuj la elektronoj estas liberigitaj. Kiam la baterio zorge interago okazas substancoj, kiu estas neebla en normalaj kondiĉoj. Tio povas esti prezentita kiel la amasiĝo de potenco en la materialo kiel rezulto de kemia reago. Kiam eliganta la reverso transformo komencas, reduktante la sistemo al lia komenca stato. Ĉi tiuj du procezoj kune konsistigas unu akuzo-malŝarĝo ciklo.

Konsideru la suprajn celojn procezo estas specifa ekzemplo - la plumbo-acida baterio. Kiel estas facile diveni, la nuna fonto konsistas de elemento, konsistanta plumbo (diokisd plumbo kaj PbO ₂₎ kaj acida. Ajna baterio konsistas el la elektrodoj kaj la spaco inter ili plenigis nur la electrolito. Kiel lasta, kiel ni vidis, en ĉi tiu ekzemplo uzas sulfata acido koncentriĝo de 40 procentoj. La katodo de la baterio farita el plumbo dioksido, la anodo estas farita el pura plumbo. Ĉio ĉi estas ĉar ĉi tiuj du malsamaj elektrodoj okazi reversibles reakciaron jonoj kiuj estas disociado acido:

1. PbO ₂ + SUB ₄ ^{2- + 4H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2H ₂ O (la reago okazas ĉe la negativa elektrodo - katodo).
2. Pb + SO ₄ ^{2- -} 2e - = PbSO ₄ (la reago okazas ĉe la pozitiva elektrodo - la anodo).

Se vi legis la reagon de maldekstre dekstren - ricevi la procezoj okazantaj dum baterio elfluon, kaj se bone - je akuzo. Ĉiu kemia aktuala fonto de ĉi tiuj reagoj estas malsamaj, sed la mekanismo de ilia okazaĵo ĝenerale priskribas la saman: estas du procezoj, unu el kiuj elektronoj estas "absorbita" kaj la aliaj, male, "iri". La plej grava afero estas, ke la nombro de absorbita elektronoj egala al la nombro eldonita.

Efektive, krom pilojn, estas multaj aplikoj de ĉi tiuj substancoj. Ĝenerale, elektrolitoj, ekzemploj de kiuj ni donis, - ĝi estas nur grajno de la diversaj substancoj, kiuj estas kunigitaj sub tiun terminon. Ili ĉirkaŭas nin ĉie, ĉie. Ekzemple, la homa korpo. Ĉu vi opinias ke estas ne tia substancoj? Tre erara. Ili troviĝas ĉie en ni kaj konsistigas la plej grandan nombron da sango elektrolitoj. Tiuj inkluzivas, ekzemple, feraj jonoj, kiuj estas parto de hemoglobino kaj helpas transporto oksigeno al la ŝtofoj de nia korpo. Sango elektrolitoj ankaŭ ludas ŝlosilan rolon en la reguligo de akvo-salo ekvilibro kaj la laboro de la koro. Tiu funkcio estas farita fare de kalio jonoj kaj natrio (ekzistas eĉ procezo kiu okazas en ĉeloj kiuj nomis kalio-natrio pumpilo).

Ajna substanco ke vi kapablas solvi almenaŭ iom - elektrolitoj. Kaj ne ekzistas industrio kaj nia vivo, kie ajn ili estas aplikitaj. Ne estas nur la pilojn en aŭtoj kaj piloj. Ĉu iu ajn kemia kaj procesorado de nutraĵoj, milita fabrikoj, veston fabrikoj ktp.

La electrolito komponaĵo, parenteze, estas malsamaj. Tiel, eblas atribui la acida kaj alkala elektrolito. Ili diferencas fundamente en liaj proprietoj: kiel ni diris, acidoj donas protonojn donacantoj kaj alkalaj - aceptores. Sed kun la tempo, la electrolito komponaĵo ŝanĝojn pro perdo de parto de la substanco koncentriĝo aŭ malgrandiĝas aŭ pliiĝas (ĉiu dependas de kion estas perdita, akvo aŭ electrolito).

Ĉiutage ni alfrontas ilin, sed tre malmultaj homoj scias precize la difino de tia termino kiel elektrolitoj. Ekzemploj de specifaj substancoj ni diskutis, do ni movi al iom pli kompleksaj konceptoj.

La fizikaj ecoj de elektrolitoj

Nun pri fiziko. La plej grava afero por kompreni en la studo de ĉi tiu temo - la nuna estas pasita al la elektrolitoj. Decidan rolon en tio ludis la jonoj. Ĉi tiuj eroj ŝarĝita povas migras de unu parto de la akuzo solvo al alia. Tiel, anjonoj tendencas ĉiam al la pozitiva elektrodo kaj katjonoj - por la negativaj. Tiel, per agado sur la elektra aktuala solvo, ni dividu la akuzojn kontraŭ flankoj de la sistemo.

Tre interesaj fizikaj karakterizaĵoj kiel ekzemple denseco. Ĝi tuŝas multajn proprietojn de nia komponaĵoj sub diskuto. Kaj ofte krevas la demandon: "Kiel por pliigi la densecon de la electrolito?" Fakte, la respondo estas simpla: estas necese malaltigi la akvon enhavo de la solvo. Ekde la denseco de la electrolito ĉefe determinita denseco de la sulfata acido, ĝi plejparte dependas de la fina koncentrado. Ekzistas du manieroj por efektivigi la planon. La unua estas sufiĉe simpla: kuiri la electrolito enhavis en la kuirilaro. Por fari tion, vi devas ŝarĝi ĝin por ke la interna temperaturo altiĝis iomete super cent gradoj Celsius. Se ĉi tiu metodo ne funkcias, ne maltrankviliĝu, estas alia: simple anstataŭigi la malnovan nova elektroliton. Por fari tion, malplenigi la malnova solvo purigi la internoj de la postrestanta sulfata acido en distilita akvo, kaj poste verŝi novan parton. Tipe, la kvalito de la elektroliton solvoj tuj havos deziris koncentriĝo valoro. Post anstataŭigo povas forgesi pri kiel levi la denseco de la elektroliton.

La electrolito komponaĵo grandparte determinas liajn proprietojn. Karakterizaĵoj kiel ekzemple elektra konduktivo kaj denseco, ekzemple, forte dependas de la naturo de la solute kaj ĝia koncentriĝo. Estas aparta demando, kiel multe de la electrolito en la baterio povas esti. Fakte, ĝia volumeno estas rekte rilataj al la deklarita kapablo de la produkto. Ju pli sulfata acido ene de la pilo, do ĝi estas pli potenca, t. E. La pli tensio estas kapabla de produkti.

Kie ĝi estas utila?

Se vi estas aŭto entuziasmulo aŭ nur interesas aŭtoj, vi komprenos ĉio mem. Certe vi eĉ scias kiel determini kiom electrolito en la baterio estas nun. Kaj se vi estas for de la aŭto, tiam la scion pri la ecoj de ĉi tiuj substancoj, ilian uzon kaj kiel ili interagas kun la alia ne estos superflua. Sciante, ke vi ne konfuzita, vi estas demandita diri kion la electrolito en la kuirilaro. Kvankam eĉ se vi ne estas aŭto entuziasmulo, sed vi havas aŭton, do la scio de la baterio aparato estos absolute nenion malbonan kaj helpos vin ripari. Estos multe pli facila kaj pli malmultekosta fari ĉion mem, ol iri en la aŭto centro.

Kaj lerni pli pri tiu temo, ni rekomendas ke vi kontrolu la kemio lernolibron por lernejoj kaj universitatoj. Se vi scias ĉi tiu scienco bone kaj legis sufiĉe libroj, la plej bona opcio estos "Kemia nuna fontoj" Varypaeva. Tie estas difinitaj en detalo la tuta teorio de baterio vivo, diversajn pilojn kaj hidrogeno elementoj.

konkludo

Ni venis al fino. Ni resumi. Super ni diskutis ĉio, kiel neniu volus elektrolitoj: ekzemploj, strukturo teorio kaj la bienoj, funkcioj kaj aplikoj. Fojo pli, ĝi devus diri ke ĉi tiuj komponaĵoj estas parto de nia vivo, sen kiu ĝi ne ekzistas, nia korpo kaj ĉiuj areoj de industrio. Vi memoras la sango elektrolitoj? Danke al ili ni vivas. Kaj kio pri niaj aŭtoj? Kun tiu scio ni povas ripari ajnan problemon kun la kuirilaro, kiel nun komprenas, kiel levi la densecon de la electrolito en ĝi.

Ĉiuj neeble diri, sed ni ne metis tian celon. Ja ĝi ne estas ĉio, kion povas rakonti pri tiuj mirindaj substancoj.