Elektrolyten: voorbeelden. De samenstelling en eigenschappen van elektrolyten. Sterke en zwakke elektrolyten

Elektrolyten zijn de chemicaliën bekend sinds de oudheid. Echter, de meeste gebieden van hun aanvraag, ze hebben onlangs gewonnen. Wij zullen de hoogste prioriteit voor de sector te bespreken het gebruik van deze stoffen en we zullen begrijpen dat het verleden het heden en van elkaar verschillen. Maar we beginnen met een uitweiding in de geschiedenis.

verhaal

De oudst bekende elektrolyten - zouten en zuren is geopend, zelfs in de oude wereld. Echter, het begrip van de structuur en eigenschappen van elektrolyten zijn geëvolueerd in de tijd. Theorie deze processen zijn geëvolueerd sinds 1880, toen hij een aantal ontdekkingen, theorieën met betrekking tot de eigenschappen van het elektrolyt werd gemaakt. Er waren verschillende kwantumsprongen in theorieën beschrijven van de mechanismen van de interactie van de elektrolyten met water (in feite alleen in de oplossing die zij verwerven van de eigenschappen die hun toepassing in de industrie te maken).

Nu zullen we zien precies zijn verschillende theorieën die de grootste invloed op de ontwikkeling van concepten van elektrolyten en hun eigenschappen hebben gehad. Laten we beginnen met de meest voorkomende en eenvoudige theorie, dat ieder van ons nam op school.

Arrheniustheorie van elektrolytische dissociatie

In 1887 de Zweedse chemicus Svante Arrhenius en Russisch-Duitse chemicus Wilhelm Ostwald ontwikkelde de theorie van de elektrolytische dissociatie. Maar ook hier is het niet zo eenvoudig. Arrhenius zelf was aanhanger zogenaamde fysische theorie oplossingen die geen rekening houden met de wisselwerking van componenten van de stof met water en beweerde dat er vrij geladen deeltjes (ionen) in oplossing. By the way, uit dergelijke posities vandaag overweegt de elektrolytische dissociatie van de school.

We praten allemaal hetzelfde dat de theorie maakt en hoe het verklaart het mechanisme van de interactie van stoffen met water. Net als bij elke andere baan, het heeft een aantal stellingen die het gebruikt:

1. Bij de reactie van water met de stof uiteenvalt in ionen (positief - en negatief kation - anion). Deze deeltjes worden onderworpen aan hydratatie ze trekken watermoleculen die overigens geladen enerzijds positief en anderzijds - negatieve (dipool gevormd) te vormen in aqua complexen (solvaten).

2. De dissociatie proces is omkeerbaar - dat wil zeggen wanneer de stof wordt gesplitst in ionen onder invloed van elke factor kan weer een bron geworden.

3. Indien de verbinding elektroden aan de oplossing en laat de stroom zal de kationen beginnen te bewegen naar de negatieve elektrode - de kathode en anionen naar de positief geladen - anode. Dat is de reden waarom de stoffen zijn gemakkelijk oplosbaar in water, elektriciteit geleiden beter dan water zelf. Om dezelfde reden worden ze elektrolyten genoemd.

4. De mate van dissociatie elektrolyt kenmerkt stofaandelen onderworpen aan oplossen. Dit is afhankelijk van het oplosmiddel en de eigenschappen van de opgeloste stof, de concentratie daarvan en de buitentemperatuur.

Hier, in feite, en al de basisprincipes van deze eenvoudige theorie. Hen zullen we in dit artikel voor een beschrijving van wat er gebeurt in de elektrolyt oplossing. Voorbeelden van deze verbindingen Laten we later een beetje te onderzoeken, en nu laten we eens een andere theorie.

Theorie zuren en Lewis basen

Volgens de theorie van elektrolytische dissociatie, zuur - een stof die in een oplossing waarvan de waterstof kationen base - ontleedt in oplossing met een hydroxide-anion. Er is een andere theorie, vernoemd naar de beroemde chemicus Gilbert Lewis. Hiermee kunt u het concept van verschillende zuren en basen uit te breiden. Volgens de Lewis theorie, het zuur - is de ionen of moleculen van stoffen die vrij elektron orbitalen en kunnen een elektron uit een ander molecuul te accepteren. Makkelijk te raden dat de bases zijn die deeltjes die in staat zijn één of meer van de elektronen geven "gebruik" zuur. Interessant is dat zuur of base niet alleen de elektrolyt maar elke stof die ook onoplosbaar zijn in water kunnen zijn.

Protolytische theorie Brendsteda Lowry

In 1923, onafhankelijk van elkaar, twee wetenschappers - J. en T. Lowry Bronsted -predlozhili theorie, dat nu actief wordt gebruikt door wetenschappers om chemische processen te beschrijven. De essentie van deze theorie is dat de dissociatie van de betekenis komt neer op een protonoverdracht van het zuur base. Aldus wordt deze hier verstaan een proton acceptor. Dan is het zuur de donor. De theorie verklaart ook het bestaan van goede stoffen die eigenschappen en zuren en basen vertonen. Dergelijke verbindingen worden genoemd amfoteer. Theoretisch Bronsted-Lowry vanwege hun duur geldt amfolyten, terwijl zuur- of base gewoonlijk protoliet.

We zijn naar het volgende gedeelte komen. Hier zullen we u wat de verschillende sterke en zwakke elektrolyten te tonen, en de invloed van externe factoren op hun eigenschappen te bespreken. En dan over te gaan tot de beschrijving van de praktische toepassing ervan.

Sterke en zwakke elektrolyten

Elke stof reageert met alleen water. Sommige ontbinden's (bijvoorbeeld natriumchloride), en sommige niet oplossen (bijvoorbeeld kalk). Aldus worden alle stoffen verdeeld in sterke en zwakke elektrolyten. Laatstgenoemde zijn stoffen die slecht interageren met water en afgezet op de bodem van de oplossing. Dit betekent dat ze een zeer geringe dissociatie en de hoge energie obligaties, waardoor het molecuul uiteenvalt in zijn samenstellende ionen onder normale omstandigheden. Dissociatie zwakke elektrolyten wordt hetzij langzaam of door de temperatuur en de concentratie van de stof in oplossing.

Praten over een sterke elektrolyt. Deze omvatten alle oplosbare zouten, evenals sterke zuren en alkaliën. Ze zijn gemakkelijk te breken in ionen en is zeer moeilijk om ze te verzamelen in regenval. De stroom in de elektrolyt wordt overigens uitgevoerd door de ionen in de oplossing. Daarom is de beste geleidende sterke elektrolyten. Voorbeelden hiervan: sterke zuren, basen, oplosbaar zout.

Factoren die van invloed op het gedrag van elektrolyten

Nu kijken hoe de verandering van invloed op de externe omgeving van de eigenschappen van stoffen. De concentratie rechtstreekse invloed op de mate van dissociatie van het elektrolyt. Bovendien kan deze relatie mathematisch worden uitgedrukt. De wet dat deze relatie beschrijft zogenaamde verdunningswet van Ostwald en wordt geschreven als: a = (K / c) 1/2. Hier, a - is de mate van dissociatie (genomen als fractie), K - dissociatieconstante, voor elke stof, en - het elektrolyt in de oplossing. Volgens deze formule, kan je veel over de materie en zijn gedrag in oplossing te leren.

Maar we hebben afgedwaald van het onderwerp. Verdere concentratie van de mate van dissociatie elektrolyt beïnvloedt ook de temperatuur. Voor de meeste stoffen verhogen de oplosbaarheid en reactiviteit verhoogt. Dit kan het optreden van bepaalde reacties waarbij alleen bij verhoogde temperaturen verklaren. Onder normale omstandigheden, ze ofwel langzaam of in beide richtingen (dit proces omkeerbaar genoemd).

We hebben de factoren die het gedrag van een systeem te bepalen onderzocht zoals een elektrolytoplossing. Nu gaan we naar de praktische toepassing van deze, zonder twijfel, zeer belangrijke chemische stoffen.

industriële toepassing

Natuurlijk heeft iedereen hoorde het woord "elektrolyt", zoals toegepast op de accu's. In een voertuig lood-zuur batterijen, de elektrolyt waarbij vervult de rol van een 40 procent zwavelzuur. Om te begrijpen waarom er is alles wat je nodig hebt is een stof die nodig zijn om de kenmerken van de batterij te begrijpen.

Dus wat is het principe van de werking van een batterij? In de omkeerbare reactie die plaatsvindt de omzetting van een stof in een andere, als gevolg waarvan de elektronen worden vrijgegeven. Als de batterij bijna interactie plaatsvindt stoffen, wat onmogelijk is onder normale omstandigheden. Dit kan worden weergegeven als de accumulatie van energie in het materiaal ten gevolge van een chemische reactie. Bij het ontladen van de omgekeerde transformatie begint, waardoor het systeem in de oorspronkelijke toestand. Deze twee processen vormen samen één lading-ontlaadcyclus.

Beschouw de voorgaande werkwijze is een specifiek voorbeeld - de lood-zuur batterijen. Aangezien het gemakkelijk te raden, de stroombron bestaat uit een element, omvattende een leiding (diokisd lood en PbO ₂₎ en een zuur. Elke batterij bestaat uit de elektroden en de ruimte ertussen gevuld met alleen de elektrolyt. Als laatste, zoals gezegd, in dit voorbeeld gebruikt zwavelzuurconcentratie van 40 procent. De kathode van de accu gemaakt van looddioxide wordt de anode van zuiver lood. Dit alles is omdat deze twee elektroden reversibele reacties met ionen die zijn gedissocieerd zuur optreden:

1. PbO + ₂ SO ₄ ^{2- + 4 H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2H O ₂ (de reactie optreedt bij de negatieve elektrode - kathode).
2. Pb + _SO4 ^{2- -} 2e - PbSO = ₄ (de reactie optreedt bij de positieve elektrode - de anode).

Als u de reactie van links naar rechts - krijgt de processen die optreden tijdens ontlading van de accu, en als rechts - tegen betaling. Elke chemische stroombron van deze reacties is verschillend, maar het mechanisme van optreden in het algemeen beschrijft hetzelfde: er zijn twee processen, waarvan elektronen worden "opgevangen" en ander omgekeerd, "go". Het allerbelangrijkste is dat het aantal van de geabsorbeerde elektronen gelijk is aan het gepubliceerde aantal.

Eigenlijk, naast accu's, zijn er vele toepassingen van deze stoffen. In het algemeen, elektrolyten, waarvan voorbeelden die we hebben gegeven, - het is slechts een korrel van de verscheidenheid van stoffen die onder dit begrip zijn verenigd. Ze omringen ons overal, overal. Bijvoorbeeld, het menselijk lichaam. Denk je dat er geen dergelijke stoffen? Heel erg mis. Ze zijn overal in ons gevonden en vormen het grootste aantal bloed elektrolyten. Deze omvatten, bijvoorbeeld, ijzerionen, die deel uitmaken van hemoglobine en helpt bij het transport van zuurstof naar de weefsels van ons lichaam. Bloed elektrolyten een belangrijke rol in de regulatie van de water-zout en het werk van het hart spelen ook. Deze functie wordt uitgevoerd door kaliumionen en natrium (er is ook een proces dat plaatsvindt in cellen die genoemd kalium-natrium pomp).

Elke stof die je in staat zijn om ten minste een beetje op te lossen - elektrolyten. En er is geen industrie en ons leven, waar ze worden toegepast. Het is niet alleen de batterijen in auto's en batterijen. Is elke chemische en voedselverwerkende industrie, militaire fabrieken, kledingstuk fabrieken en ga zo maar door.

De elektrolytsamenstelling, trouwens, anders. Aldus is het mogelijk om de zure en alkalische elektrolyt toe te wijzen. Ze verschillen fundamenteel in hun eigenschappen: zoals we al zeiden, zuren zijn proton donoren, en alkali - acceptanten. Maar na verloop van tijd, de elektrolyt samenstelling verandert als gevolg van verlies van een deel van de stof concentratie ofwel daalt of stijgt (alles hangt af van wat verloren is gegaan, water of elektrolyt).

Elke dag worden we geconfronteerd met hen, maar heel weinig mensen weten precies de definitie van een dergelijke term als elektrolyten. Voorbeelden van specifieke stoffen die we besproken, dus laten we verhuizen naar een beetje meer complexe concepten.

De fysische eigenschappen van elektrolyten

Nu over de natuurkunde. Het belangrijkste ding om te begrijpen in de studie van dit onderwerp - de stroom wordt doorgegeven aan de elektrolyten. Doorslaggevende rol gespeeld door de ionen. Deze geladen deeltjes kunnen migreren van het ene deel van de lading oplossing ander. Aldus anionen neiging steeds de positieve elektrode en kationen - de negatieve. Dus door inwerking op de elektrische stroom oplossing, delen we de ladingen aan weerszijden van het systeem.

Zeer interessante fysische eigenschappen zoals dichtheid. Het beïnvloedt vele eigenschappen van onze verbindingen onder discussie. En vaak verschijnt de vraag: "Hoe kan de dichtheid van het elektrolyt te verhogen" In feite, het antwoord is eenvoudig: het is noodzakelijk om het watergehalte van de oplossing te verlagen. Aangezien de dichtheid van de elektrolyt in hoofdzaak bepaald dichtheid van het zwavelzuur is grotendeels afhankelijk van de eindconcentratie. Er zijn twee manieren om het plan uit te voeren. De eerste is vrij eenvoudig: kook de elektrolyt in de accu. Om dit te doen, moet je op te laden, zodat de binnentemperatuur steeg licht boven de honderd graden Celsius. Als deze methode niet werkt, maak je geen zorgen, er is een andere: vervang gewoon de oude nieuwe elektrolyt. Hiertoe laat de oude oplossing van de binnenkant van het resterende zwavelzuur in gedestilleerd water reinigen en giet een nieuwe portie. Kenmerkend is de kwaliteit van de elektrolytoplossingen hebben direct een gewenste concentratiewaarde. Na het vervangen kan vergeten hoe de dichtheid van het elektrolyt te verhogen.

De elektrolytsamenstelling bepaalt in grote mate de eigenschappen. Eigenschappen zoals elektrische geleidbaarheid en dichtheid, bijvoorbeeld sterk afhankelijk van de aard van de opgeloste stof en de concentratie ervan. Er is een aparte vraag hoeveel van de elektrolyt in de accu kan zijn. In feite is het volume direct gerelateerd aan het opgegeven vermogen van het product. Hoe zwavelzuur in de batterij, zodat het sterker, t. E. hoe spanning kan produceren.

Waar is het nuttig?

Als je een autoliefhebber of gewoon geïnteresseerd zijn in auto's, zal u alles zelf te begrijpen. Zeker je eens weten hoe om te bepalen hoeveel elektrolyt in de accu is nu. En als je uit de buurt van de auto bent, dan is de kennis over de eigenschappen van deze stoffen, het gebruik ervan en hoe ze met elkaar omgaan zal niet overbodig zijn. Dit wetende, je bent niet in de war, wordt u gevraagd te zeggen wat de elektrolyt in de accu. Hoewel zelfs als je geen auto liefhebber, maar je hebt een auto, dan is de kennis van de batterij apparaat zal absoluut geen kwaad en zal u helpen om te herstellen. Het zal veel eenvoudiger en goedkoper om alles zelf te doen, dan te gaan naar de auto-centrum.

En om meer informatie over dit onderwerp, raden wij u kijken op de scheikunde leerboek voor scholen en universiteiten. Als je deze wetenschap goed kent en lees genoeg boeken, zal de beste optie "Chemical stroombronnen" Varypaeva. Er zijn uitvoerig beschreven heel theorie batterijlevensduur verschillende batterijen en waterstofelementen.

conclusie

We hebben tot een einde gekomen. Laten we samenvatten. Hierboven hebben we gesproken over alles, zo niet zoiets als elektrolyten: voorbeelden, structuur theorie en de eigenschappen, functies en toepassingen. Nogmaals, het moet gezegd worden dat deze verbindingen zijn onderdeel van ons leven, zonder welke het niet zou kunnen bestaan, ons lichaam en alle sectoren van de industrie. U herinnert zich het bloed elektrolyten? Dankzij hen we leven. En hoe zit het met onze auto's? Met deze kennis kunnen we een probleem met de batterij op te lossen, zoals nu begrijpen hoe de dichtheid van het elektrolyt in deze te verhogen.

Alle onmogelijk te zeggen, maar we hebben niet een dergelijk doel in te stellen. Immers, het is niet alles dat kan worden verteld over deze verbazingwekkende stoffen.