Stopnja disociacije, elektroliti in določbe teorije elektrolitske disociacije

Članek je namenjen pojmom elektrolitov in stopnji disociacije ter opisu teorije, ki pojasnjuje mehanizme vodenja električnega toka z raztopinami različnih snovi.

Ali vse snovi delujejo na tok?

Številne spojine, če se raztopijo v vodi ali stopijo, imajo sposobnost vodenja električnega toka. Na primer, dobro je znano, da vodna raztopina natrijevega klorida vodi dobro elektriko. Podobna lastnost ima talino natrijevega klorida. Vse snovi, ki prenašajo tok v raztopinah ali talinah, so združene pod imenom elektroliti. Neelektroliti so spojine, ki nimajo sposobnosti vodenja električnega toka v raztopinah in talinah. Druga definicija elektrolitov jih pozicionira kot snovi, ki se razgradijo v ione v raztopinah ali tali. Vendar pa rešitve mnogih drugih spojin, nasprotno, ne morejo izvajati električne energije. Na primer raztopina sladkorja in večina organskih snovi. Vizualno opazite gibanje toka skozi raztopino elektrolita, ki omogoča naslednje izkušnje. Za električni tokokrog dve elektrodi sta povezani. Če se spustijo v raztopino elektrolita in zaprejo krog, žarnica zasveti. Obratno sliko lahko opazimo z raztopino neelektrolita.

Kaj so te snovi

Elektroliti vključujejo razrede snovi, kot so baze, kisline in velika večina soli. Skoraj vsi so razvrščeni kot neelektroliti. organske spojine kot tudi snovi, katerih molekule imajo le kovalentne nepolarne vezi. Elektroliti se pogosto imenujejo vodniki druge vrste. Zakaj? Dejstvo je, da te spojine same po sebi, ne da bi bile v stanju taline ali raztopine, ne morejo delovati kot prevodniki električnega toka. Svoje lastnosti kažejo le v raztopinah. To je posledica dejstva, da se molekule elektrolitov, ko se raztopijo, razgradijo v ione, ki postanejo nosilci, transporterji električnega naboja. In ker so v sestavi molekule, izgubijo podobne lastnosti. To pojasnjuje, zakaj destilirana voda ne izvaja toka.

Močni elektroliti

Snovi, kot so elektroliti, so razdeljene v dve veliki skupini. To so močni in šibki elektroliti. Kako se te snovi med seboj razlikujejo? Močni elektroliti se popolnoma razgradijo v ione, ko se raztopijo v vodi. Na primer, isto natrijev klorid. Takšne snovi vključujejo skoraj vse soli, baze aktivnih kovin - alkalne in alkalne zemlje, ki so v prvih dveh skupinah periodičnega sistema DI Mendeleev, na primer, kalijeve, natrijeve, magnezijeve in večine anorganskih kislin. Na primer, močni elektroliti so žveplova, dušikova, klorovodikova, bromovodikova in mnoge druge kisline.

Šibki elektroliti

Za spojine, ki se le delno razgradijo v ione v vodni raztopini, se imenujejo šibki elektroliti. Treba je omeniti, da je velika večina organskih kislin (ocetna, citronska, mlečna, oksalna in druge), majhna količina anorganskih kislin (karbonske, dušikove, silicijeve in druge), baze vseh kovin, razen alkalnih in zemeljskoalkalijskih kislin, za take snovi. Voda spada tudi v šibke elektrolite. Koncentracija ionov za take spojine je zelo majhna.

Teorija elektrolitske disociacije

Kemikalije in fiziki so že davno opazili lastnosti zgoraj opisanih snovi. Švedski znanstvenik Swante August Arrhenius je razvil teorijo elektrolitske disociacije, da bi razložil obnašanje elektrolitov v vodnih raztopinah, da bi opisal mehanizem raztapljanja. Začel je dobro, njegovi sledilci pa so nadalje povzeli in dopolnili to teorijo, ki ni izgubila pravičnosti do sedanjosti. V raztopinah se molekule elektrolitov razgradijo v delce s pozitivnim ali negativnim nabojem. Ta proces je znan znanstvenik elektrolitska disociacija. V osrčju Arrenijevih naukov so tri določbe. Razmislite o vsakem od njih.

Postavite eno

Elektroliti v procesu raztapljanja ali taljenja se razgradijo v negativne in pozitivno nabite delce - ione. Lahko so preproste in zapletene. Primeri enostavnih ionov so K ⁺ , Mg2 ⁺ , Na ⁺ . Kompleks je mogoče pripisati SO ₄ ^2- , NO ₃ ^- in drugim.

Drugo mesto

Vpliv električnega toka vodi do tega, da se ioni začnejo premikati v določeni smeri. S takšnim gibanjem se negativno nabiti delci premikajo proti anodi, pozitivno nabiti delci pa se pomaknejo proti katodi. V zvezi s tem je prvi prejel ime anionov, drugi pa katione. Zakaj pride do usmerjenega gibanja ionov? To je posledica dejstva, da nasprotno nabite elektrode privabljajo ustrezne delce k sebi.

Položaj tri

Disociacija je reverzibilen proces, saj se istočasno z razgradnjo nekaterih molekul v ione oblikujejo drugi zaradi kombinacije ionov (tako imenovanega združevanja). Ta proces je zelo dinamičen in razčlenitev nekaterih molekul nenehno nadomešča kombinacija drugih. Teorija, ki jo je postavil S. Arrhenius, je postala ena od najpomembnejših teorij sodobne anorganske kemije.

Mehanizem disociacije

Ionska vez je odločilna za sposobnost snovi, da se disociira v ione v vodni raztopini. Spojine s to vrsto vezi v svojih molekulah se hitreje in lažje razgradijo kot druge snovi. Vsaka vodna molekula ima dva nasproti nabita pola ali dipola. Po eni strani - kisik, na drugi - vodik. Zaradi te porazdelitve nabojev v vodni molekuli pride do razgradnje v ione raztopljenih spojin, ki so elektroliti. Ioni, ki tvorijo molekule takšnih elektrolitov, ko so disociirani, privlačijo dipoli vode, ki obkrožajo vsak ion, tako da so ga ločili. Takšen mehanizem temelji na vzajemnih privlačnih silah nasprotnih nabojev. Ioni, obdani z vodnimi molekulami, se imenujejo hidrirani. Po enakem principu pride do disociacije snovi s polarno kovalentno vezjo v njihovih molekulah. Če pa se ionske snovi popolnoma razgradijo, potem med polarnimi elektroliti obstaja veliko tistih, ki se delno ločijo.

Stopnja disociacije

Elektroliti so torej snovi, katerih atomi v molekulah so vezani bodisi z ionsko ali kovalentno polarno vezjo. Glavne skupine teh spojin so kisline, soli in baze. Kisline ločimo z nastajanjem vodikovih ionov in kislinskega ostanka, bazo - kovinske ione in hidroksilne skupine, ione soli in kovinskih ostankov. Glede na tretji položaj elektrolitske disociacije je razpad elektrolita v ione reverzibilen proces. To pomeni, da v raztopini obstajajo posamezni ioni in cele molekule. To je omogočilo znanstvenikom, da uvedejo takšno vrednost kot stopnjo disociacije. To je razmerje med številom molekul n, razčlenjenih na ione, na skupno število elektrolitskih molekul N. Stopnja disociacije ima svojo oznako - α. Vse to lahko izrazimo s formulo α = n / N. Več razgradimo molekule v ione, večja je stopnja disociacije. In kaj se bo zgodilo, če se vse molekule elektrolitov razgradijo v ione? V takih primerih bo stopnja disociacije enaka eni, in to je največja vrednost, ki jo lahko sprejme. Praviloma je to značilno za močne elektrolite, ki se popolnoma razgradijo v ione v vodni raztopini. Poleg deleža lahko enote konstante in stopnjo disociacije izrazimo kot odstotek. To število ni odvisno samo od narave elektrolita, temveč tudi od pogojev, kot so temperatura raztopine in njena koncentracija. Disociacijska konstanta je razmerje med koncentracijami elektrolitnih ionov v raztopini in koncentracijo celih molekul. Poleg tega je za raztopine močnih elektrolitov uvedena tako navidezna stopnja disociacije. Dejstvo je, da raztopine močnih elektrolitov nimajo molekul, ki se ne raztopijo v nabite delce, in taka raztopina ima posebno ionsko strukturo, ki nekoliko spremeni njene lastnosti. Zato se zanj ne uporablja običajna stopnja disociacije. Navidezno stopnjo disociacije lahko razumemo kot pogojno, ker te vrednosti ni mogoče preklicati za raztopine močnih elektrolitov, hkrati pa je njena vrednost skoraj vedno enaka, ne odstopa od enotnosti.