Contoh elektrolit kekuatan sederhana. Elektrolit yang kuat

Semua bahan boleh dibahagikan kepada elektrolit dan bukan elektrolit. Elektrolit termasuk bahan yang larutan atau cairnya mengalirkan arus elektrik (contohnya, larutan akueus atau cair KCl, H 3 PO 4, Na 2 CO 3). Bahan bukan elektrolit tidak mengalirkan arus elektrik apabila cair atau terlarut (gula, alkohol, aseton, dll.).

Elektrolit terbahagi kepada kuat dan lemah. Elektrolit kuat dalam larutan atau cair sepenuhnya terurai menjadi ion. Apabila menulis persamaan tindak balas kimia, ini ditekankan oleh anak panah dalam satu arah, contohnya:

HCl→ H + + Cl -

Ca(OH) 2 → Ca 2+ + 2OH -

Elektrolit kuat termasuk bahan dengan struktur kristal heteropolar atau ionik (Jadual 1.1).

Jadual 1.1 Elektrolit kuat

Elektrolit lemah hanya hancur separa menjadi ion. Bersama-sama dengan ion, leburan atau larutan bahan-bahan ini mengandungi molekul yang sangat tidak bercampur. Dalam larutan elektrolit lemah, selari dengan penceraian, proses terbalik berlaku - persatuan, iaitu gabungan ion ke dalam molekul. Apabila menulis persamaan tindak balas, ini ditekankan oleh dua anak panah berlawanan arah.

CH 3 COOH D CH 3 COO - + H +

Elektrolit lemah termasuk bahan dengan jenis homeopolar kekisi kristal (Jadual 1.2).

Jadual 1.2 Elektrolit lemah

Keadaan keseimbangan elektrolit lemah dalam larutan akueus dicirikan secara kuantitatif oleh tahap penceraian elektrolitik dan pemalar penceraian elektrolitik.

Darjah penceraian elektrolitik α ialah nisbah bilangan molekul yang tercerai menjadi ion kepada jumlah bilangan molekul elektrolit terlarut:

Tahap penceraian menunjukkan bahagian jumlah jumlah elektrolit terlarut yang terurai menjadi ion dan bergantung kepada sifat elektrolit dan pelarut, serta kepekatan bahan dalam larutan, mempunyai nilai tanpa dimensi, walaupun ia biasanya dinyatakan sebagai peratusan. Dengan pencairan tak terhingga larutan elektrolit, tahap penceraian menghampiri kesatuan, yang sepadan dengan melengkapkan, 100%, penceraian molekul bahan terlarut menjadi ion. Untuk larutan elektrolit lemah α<<1. Сильные электролиты в растворах диссоциируют полностью (α =1). Если известно, что в 0,1 М растворе уксусной кислоты степень электрической диссоциации α =0,0132, это означает, что 0,0132 (или 1,32%) общего количества растворённой уксусной кислоты продиссоциировало на ионы, а 0,9868 (или 98,68%) находится в виде недиссоциированных молекул. Диссоциация слабых электролитов в растворе подчиняется закону действия масс.

Secara umum, tindak balas kimia boleh balik boleh diwakili sebagai:

a A+ b B D d D+ e E

Kadar tindak balas adalah berkadar terus dengan hasil kepekatan zarah bertindak balas dalam kuasa pekali stoikiometrinya. Kemudian untuk tindak balas langsung

V 1 = k 1 [A] a[B] b,

dan kelajuan tindak balas terbalik

V 2 = k 2 [D] d[E] e.

Pada satu ketika, kadar tindak balas hadapan dan belakang akan mendatar, i.e.

Keadaan ini dipanggil keseimbangan kimia. Dari sini

k 1 [A] a[B] b=k 2 [D] d[E] e

Mengelompokkan pemalar di satu pihak dan pembolehubah di sisi yang lain, kita dapat:

Oleh itu, untuk tindak balas kimia boleh balik dalam keadaan keseimbangan, hasil darab kepekatan keseimbangan hasil tindak balas dalam kuasa pekali stoikiometrinya, berkaitan dengan hasil yang sama untuk bahan permulaan, ialah nilai tetap pada suhu dan tekanan tertentu. . Nilai berangka pemalar keseimbangan kimia KEPADA tidak bergantung kepada kepekatan bahan tindak balas. Sebagai contoh, pemalar keseimbangan untuk penceraian asid nitrus mengikut hukum tindakan jisim boleh ditulis sebagai:

HNO 2 + H 2 OD H 3 O + + NO 2 -

Saiz K a dipanggil pemalar pemisahan asid, dalam kes ini nitrus.

Pemalar pemisahan asas lemah dinyatakan dengan cara yang sama. Sebagai contoh, untuk tindak balas pemisahan ammonia:

NH 3 + H 2 O DNH 4 + + OH -

Saiz K b dipanggil pemalar pemisahan bes, dalam kes ini ammonia. Semakin tinggi pemalar penceraian elektrolit, semakin kuat elektrolit terdisosiasi dan semakin tinggi kepekatan ionnya dalam larutan pada keseimbangan. Terdapat hubungan antara tahap penceraian dan pemalar penceraian bagi elektrolit lemah:

Ini adalah ungkapan matematik hukum pencairan Ostwald: apabila elektrolit lemah dicairkan, tahap pemisahannya meningkat Untuk elektrolit lemah pada KEPADA≤1∙ 10 -4 dan DENGAN≥0.1 mol/l gunakan ungkapan ringkas:

KEPADA= α 2 ∙DENGAN atau α

Contoh1. Kira darjah penceraian dan kepekatan ion dan [NH 4 + ] dalam larutan ammonium hidroksida 0.1 M, jika KEPADA NH 4 OH =1.76∙10 -5

Diberi: NH 4 OH

KEPADA NH 4 OH =1.76∙10 -5

Penyelesaian:

Oleh kerana elektrolitnya agak lemah ( Kepada NH 4 OH =1,76∙10 –5 <1∙ 10 - 4) и раствор его не слишком разбавлен, можно принять, что:

atau 1.33%

Kepekatan ion dalam larutan elektrolit binari adalah sama dengan C∙α, oleh kerana elektrolit binari terion untuk membentuk satu kation dan satu anion, maka = [ NH 4 + ]=0.1∙1.33∙10 -2 =1.33∙10 -3 (mol/l).

Jawapan:α=1.33%; = [NH 4 + ]=1.33∙10 -3 mol/l.

Teori elektrolit yang kuat

Elektrolit kuat dalam larutan dan cair sepenuhnya terurai menjadi ion. Walau bagaimanapun, kajian eksperimen tentang kekonduksian elektrik larutan elektrolit kuat menunjukkan bahawa nilainya agak dipandang rendah berbanding dengan kekonduksian elektrik yang sepatutnya berada pada 100% disosiasi. Percanggahan ini dijelaskan oleh teori elektrolit kuat yang dicadangkan oleh Debye dan Hückel. Menurut teori ini, dalam larutan elektrolit kuat terdapat interaksi elektrostatik antara ion. Di sekeliling setiap ion, "atmosfera ionik" terbentuk daripada ion dengan tanda cas yang bertentangan, yang menghalang pergerakan ion dalam larutan apabila arus elektrik terus dihantar. Sebagai tambahan kepada interaksi elektrostatik ion, dalam larutan pekat adalah perlu untuk mengambil kira persatuan ion. Pengaruh daya interionik mewujudkan kesan pemisahan molekul yang tidak lengkap, i.e. tahap pemisahan yang jelas. Nilai α yang ditentukan secara eksperimen sentiasa lebih rendah sedikit daripada α sebenar. Sebagai contoh, dalam larutan 0.1 M Na 2 SO 4 nilai eksperimen ialah α = 45%. Untuk mengambil kira faktor elektrostatik dalam larutan elektrolit kuat, konsep aktiviti digunakan (A). Aktiviti ion ialah kepekatan berkesan atau ketara di mana ion bertindak dalam larutan. Aktiviti dan kepekatan sebenar dikaitkan dengan ungkapan:

di mana f – pekali aktiviti, yang mencirikan tahap sisihan sistem daripada ideal disebabkan oleh interaksi elektrostatik ion.

Pekali aktiviti ion bergantung pada nilai µ, yang dipanggil kekuatan ionik larutan. Kekuatan ion larutan ialah ukuran interaksi elektrostatik semua ion yang terdapat dalam larutan dan sama dengan separuh hasil tambah hasil kepekatan. (Dengan) setiap ion yang terdapat dalam larutan per kuasa dua nombor casnya (z):

Dalam larutan cair (µ<0,1М) коэффициенты активности меньше единицы и уменьшаются с ростом ионной силы. Растворы с очень низкой ионной силой (µ < 1∙10 -4 М) можно считать идеальными. В бесконечно разбавленных растворах электролитов активность можно заменить истинной концентрацией. В идеальной системе a = c dan pekali aktiviti ialah 1. Ini bermakna secara praktikal tiada interaksi elektrostatik. Dalam larutan sangat pekat (µ>1M) pekali aktiviti ion boleh lebih besar daripada perpaduan. Hubungan antara pekali aktiviti dan kekuatan ionik larutan dinyatakan dengan formula:

di µ <10 -2

pada 10 -2 ≤ µ ≤ 10 -1

+ 0,1z 2 µ pada 0.1<µ <1

Pemalar keseimbangan yang dinyatakan dari segi aktiviti dipanggil termodinamik. Sebagai contoh, untuk tindak balas

a A+ b B d D+ e E

Pemalar termodinamik mempunyai bentuk:

Ia bergantung kepada suhu, tekanan dan sifat pelarut.

Oleh kerana aktiviti zarah adalah

di mana KEPADA C ialah pemalar keseimbangan kepekatan.

Maknanya KEPADA C bergantung bukan sahaja pada suhu, sifat pelarut dan tekanan, tetapi juga pada kekuatan ion m. Oleh kerana pemalar termodinamik bergantung pada bilangan faktor terkecil, maka ia adalah ciri keseimbangan yang paling asas. Oleh itu, pemalar termodinamik yang diberikan dalam buku rujukan. Pemalar termodinamik beberapa elektrolit lemah diberikan dalam lampiran manual ini. =0.024 mol/l.

Apabila cas ion meningkat, pekali aktiviti dan aktiviti ion berkurangan.

Soalan untuk mengawal diri:

Apakah sistem yang ideal? Namakan sebab utama penyelewengan sistem sebenar daripada sistem ideal.
Apakah darjah pemisahan elektrolit yang dipanggil?
Berikan contoh elektrolit kuat dan lemah.
Apakah hubungan yang wujud antara pemalar pemisahan dan tahap pemisahan elektrolit lemah? Nyatakan secara matematik.
Apakah aktiviti? Bagaimanakah aktiviti ion dan kepekatan sebenar berkaitan?
Apakah pekali aktiviti?
Bagaimanakah cas ion mempengaruhi pekali aktiviti?
Apakah kekuatan ionik penyelesaian, ungkapan matematiknya?
Tuliskan formula untuk mengira pekali aktiviti ion individu bergantung kepada kekuatan ion larutan.
Rumuskan hukum tindakan jisim dan nyatakan secara matematik.
Apakah pemalar keseimbangan termodinamik? Apakah faktor yang mempengaruhi nilainya?
Apakah pemalar keseimbangan kepekatan? Apakah faktor yang mempengaruhi nilainya?
Bagaimanakah pemalar keseimbangan termodinamik dan kepekatan berkaitan?
Dalam had apakah nilai pekali aktiviti boleh berubah?
Apakah prinsip utama teori elektrolit kuat?

Elektrolit yang lemah- bahan yang sebahagiannya terurai menjadi ion. Larutan elektrolit lemah mengandungi molekul yang tidak bercampur bersama ion. Elektrolit lemah tidak dapat menghasilkan kepekatan ion yang tinggi dalam larutan. Elektrolit lemah termasuk:

1) hampir semua asid organik (CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH, dll.);

2) beberapa asid tak organik (H 2 CO 3, H 2 S, dll.);

3) hampir semua garam, bes dan ammonium hidroksida Ca 3 (PO 4) 2 yang sedikit larut dalam air; Cu(OH)2; Al(OH) 3 ; NH4OH;

Mereka mengalirkan elektrik dengan buruk (atau hampir tidak sama sekali).

Kepekatan ion dalam larutan elektrolit lemah secara kualitatif dicirikan oleh darjah dan pemalar penceraian.

Darjah penceraian dinyatakan dalam pecahan unit atau sebagai peratusan (a = 0.3 ialah sempadan konvensional untuk membahagi kepada elektrolit kuat dan lemah).

Tahap penceraian bergantung kepada kepekatan larutan elektrolit lemah. Apabila dicairkan dengan air, tahap disosiasi sentiasa meningkat, kerana bilangan molekul pelarut (H 2 O) setiap molekul zat terlarut bertambah. Menurut prinsip Le Chatelier, keseimbangan penceraian elektrolitik dalam kes ini harus beralih ke arah pembentukan produk, i.e. ion terhidrat.

Tahap penceraian elektrolitik bergantung pada suhu larutan. Biasanya, apabila suhu meningkat, tahap penceraian meningkat, kerana ikatan dalam molekul diaktifkan, ia menjadi lebih mudah alih dan lebih mudah terion. Kepekatan ion dalam larutan elektrolit lemah boleh dikira dengan mengetahui tahap penceraian a dan kepekatan awal bahan c dalam larutan.

HAn = H + + An - .

Pemalar keseimbangan K p bagi tindak balas ini ialah pemalar penceraian K d:

K d = . / . (10.11)

Jika kita menyatakan kepekatan keseimbangan dari segi kepekatan elektrolit lemah C dan darjah penceraian α, kita memperoleh:

K d = C. α. S. α/S. (1-α) = C. α 2 /1-α. (10.12)

Hubungan ini dipanggil Hukum pencairan Ostwald. Untuk elektrolit yang sangat lemah pada α<<1 это уравнение упрощается:

K d = C. α 2. (10.13)

Ini membolehkan kita membuat kesimpulan bahawa dengan pencairan tak terhingga tahap penceraian α cenderung kepada perpaduan.

Keseimbangan protolitik dalam air:

Pada suhu malar dalam larutan cair, kepekatan air dalam air adalah malar dan bersamaan dengan 55.5, ( )

, (10.15)

di mana K in ialah hasil ion air.

Kemudian =10 -7. Dalam amalan, kerana kemudahan pengukuran dan rakaman, nilai yang digunakan ialah indeks hidrogen, (kriteria) kekuatan asid atau bes. Begitu juga .

Daripada persamaan (11.15): . Pada pH=7 – tindak balas larutan adalah neutral, pada pH<7 – кислая, а при pH>7 – beralkali.

Dalam keadaan biasa (0°C):

, Kemudian

Rajah 10.4 - pH pelbagai bahan dan sistem

10.7 Larutan elektrolit kuat

Elektrolit kuat adalah bahan yang, apabila dilarutkan dalam air, hampir hancur sepenuhnya menjadi ion. Sebagai peraturan, elektrolit kuat termasuk bahan dengan ikatan ionik atau sangat polar: semua garam sangat larut, asid kuat (HCl, HBr, HI, HClO 4, H 2 SO 4, HNO 3) dan bes kuat (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba(OH) 2, Sr(OH) 2, Ca(OH) 2).

Dalam larutan elektrolit yang kuat, zat terlarut ditemui terutamanya dalam bentuk ion (kation dan anion); molekul-molekul yang tidak tercerai hampir tidak wujud.

Perbezaan asas antara elektrolit kuat dan lemah ialah keseimbangan penceraian elektrolit kuat dialihkan sepenuhnya ke kanan:

H 2 SO 4 = H + + HSO 4 - ,

dan oleh itu pemalar keseimbangan (dissosiasi) berubah menjadi kuantiti yang tidak pasti. Penurunan kekonduksian elektrik dengan peningkatan kepekatan elektrolit kuat adalah disebabkan oleh interaksi elektrostatik ion.

Saintis Belanda Petrus Josephus Wilhelmus Debye dan saintis Jerman Erich Hückel, telah mencadangkan model yang membentuk asas teori elektrolit kuat, berpendapat:

1) elektrolit tercerai sepenuhnya, tetapi dalam larutan yang agak cair (C M = 0.01 mol. l -1);

2) setiap ion dikelilingi oleh cangkang ion dengan tanda yang berlawanan. Seterusnya, setiap ion ini terlarut. Persekitaran ini dipanggil atmosfera ionik. Semasa interaksi elektrolitik ion-ion tanda yang bertentangan, adalah perlu untuk mengambil kira pengaruh atmosfera ionik. Apabila kation bergerak dalam medan elektrostatik, atmosfera ionik berubah bentuk; ia menebal di hadapannya dan menipis di belakangnya. Asimetri atmosfera ionik ini mempunyai kesan yang lebih menghalang pergerakan kation, semakin tinggi kepekatan elektrolit dan semakin besar cas ion. Dalam sistem ini konsep kepekatan menjadi samar-samar dan mesti digantikan dengan aktiviti. Untuk elektrolit cas tunggal binari KatAn = Kat + + An - aktiviti kation (a +) dan anion (a -) masing-masing adalah sama

a + = γ + . C + , a - = γ - . C - , (10.16)

di mana C + dan C - ialah kepekatan analitik bagi kation dan anion, masing-masing;

γ + dan γ - ialah pekali aktiviti mereka.

(10.17)

Adalah mustahil untuk menentukan aktiviti setiap ion secara berasingan; oleh itu, untuk elektrolit bercas tunggal, nilai purata geometri aktiviti digunakan.

dan pekali aktiviti:

Pekali aktiviti Debye-Hückel bergantung sekurang-kurangnya pada suhu, pemalar dielektrik pelarut (ε), dan kekuatan ion (I); yang terakhir berfungsi sebagai ukuran keamatan medan elektrik yang dicipta oleh ion dalam larutan.

Untuk elektrolit tertentu, kekuatan ion dinyatakan oleh persamaan Debye-Hückel:

Kekuatan ion pula adalah sama dengan

di mana C ialah kepekatan analisis;

z ialah cas bagi kation atau anion.

Untuk elektrolit bercas tunggal, kekuatan ion bertepatan dengan kepekatan. Oleh itu, NaCl dan Na 2 SO 4 pada kepekatan yang sama akan mempunyai kekuatan ion yang berbeza. Perbandingan sifat larutan elektrolit kuat boleh dilakukan hanya apabila kekuatan ion adalah sama; walaupun bendasing kecil mengubah sifat elektrolit secara mendadak.

Rajah 10.5 - Kebergantungan

Arahan

Intipati teori ini ialah apabila cair (larut dalam air), hampir semua elektrolit terurai menjadi ion yang bercas positif dan negatif (yang dipanggil pemisahan elektrolitik). Di bawah pengaruh arus elektrik, yang negatif ("-") bergerak ke arah anod (+), dan yang bercas positif (kation, "+") bergerak ke arah katod (-). Pemisahan elektrolitik ialah proses boleh balik (proses sebaliknya dipanggil "molarisasi").

Tahap (a) penceraian elektrolitik bergantung pada elektrolit itu sendiri, pelarut, dan kepekatannya. Ini ialah nisbah bilangan molekul (n) yang terurai menjadi ion kepada jumlah molekul yang dimasukkan ke dalam larutan (N). Anda mendapat: a = n / N

Oleh itu, elektrolit kuat adalah bahan yang hancur sepenuhnya menjadi ion apabila dilarutkan dalam air. Elektrolit kuat biasanya merupakan bahan dengan sangat polar atau ikatan: ini adalah garam yang sangat larut (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), serta bes kuat (KOH, NaOH, RbOH, Ba(OH)2 , CsOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2). Dalam elektrolit yang kuat, bahan yang terlarut di dalamnya kebanyakannya dalam bentuk ion ( ); Hampir tidak ada molekul yang tidak bercampur.

Elektrolit lemah ialah bahan yang terurai menjadi ion sebahagian sahaja. Elektrolit lemah, bersama-sama dengan ion dalam larutan, mengandungi molekul yang tidak bercampur. Elektrolit lemah tidak menghasilkan kepekatan ion yang kuat dalam larutan.

Yang lemah termasuk:
- asid organik (hampir semua) (C2H5COOH, CH3COOH, dll.);
- beberapa asid (H2S, H2CO3, dll.);
- hampir semua garam yang larut sedikit dalam air, ammonium hidroksida, serta semua bes (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH);
- air.

Mereka boleh dikatakan tidak mengalirkan arus elektrik, atau mengalir, tetapi kurang baik.

Nota

Walaupun air tulen mengalirkan elektrik dengan sangat teruk, ia mempunyai kekonduksian elektrik yang boleh diukur kerana fakta bahawa air tercerai sedikit kepada ion hidroksida dan hidrogen.

Nasihat yang berguna

Kebanyakan elektrolit adalah bahan yang agresif, jadi apabila bekerja dengannya, berhati-hati dan ikuti peraturan keselamatan.

Bes kuat ialah sebatian kimia tak organik yang dibentuk oleh kumpulan hidroksil -OH dan alkali (unsur kumpulan I jadual berkala: Li, K, Na, RB, Cs) atau logam alkali tanah (unsur kumpulan II Ba, Ca ). Ditulis dalam bentuk formula LiOH, KOH, NaOH, RbOH, CsOH, Ca(OH) ₂, Ba(OH) ₂.

Anda perlu

cawan penyejatan
penunu
penunjuk
batang logam
N₃PO₄

Arahan

Alasan yang kukuh ditunjukkan, ciri semua. Kehadiran dalam larutan ditentukan oleh perubahan warna penunjuk. Tambahkan fenolftalein ke dalam sampel dengan larutan ujian atau tinggalkan kertas litmus. Jingga metil menghasilkan warna kuning, fenolftalein menghasilkan warna ungu, dan kertas litmus menjadi biru. Lebih kuat asas, lebih sengit warna penunjuk.

Jika anda perlu mengetahui alkali yang dibentangkan kepada anda, kemudian jalankan analisis kualitatif penyelesaian. Bes kuat yang paling biasa ialah litium, kalium, natrium, barium dan kalsium. Bes bertindak balas dengan asid (tindak balas peneutralan) untuk membentuk garam dan air. Dalam kes ini, Ca(OH) ₂, Ba(OH) ₂ dan LiOH boleh dibezakan. Apabila digabungkan dengan asid, sebatian tidak larut terbentuk. Baki hidroksida tidak akan menghasilkan pemendakan, kerana Semua garam K dan Na larut.
3 Ca(OH) ₂ + 2 H₃PO₄ --→ Ca₃(PO₄)₂↓+ 6 H₂O

3 Ba(OH) ₂ +2 Н₃PO₄ --→ Ba₃(PO₄)₂↓+ 6 H₂О

3 LiOH + H₃PO₄ --→ Li₃PO₄↓ + 3 H₂O
Tapis dan keringkan. Masukkan sedimen kering ke dalam api penunu. Dengan menukar warna nyalaan, litium, kalsium dan ion barium boleh ditentukan secara kualitatif. Sehubungan itu, anda akan menentukan hidroksida yang mana. Garam litium mewarnakan api penunu merah merah carmine. Garam barium berwarna hijau, dan garam kalsium berwarna merah.

Baki alkali membentuk ortofosfat larut.

3 NaOH + H₃PO₄--→ Na₃PO₄ + 3 H₂O

3 KOH + H₃PO₄--→ K₃PO₄ + 3 H₂O

Ia adalah perlu untuk menguap air ke sisa kering. Letakkan garam sejat pada batang logam satu demi satu ke dalam api penunu. Di sana, garam natrium - api akan menjadi kuning terang, dan kalium - merah jambu-ungu. Oleh itu, dengan mempunyai set peralatan dan reagen yang minimum, anda telah mengenal pasti semua alasan kukuh yang diberikan kepada anda.

Elektrolit ialah bahan yang dalam keadaan pepejalnya adalah dielektrik, iaitu, ia tidak mengalirkan arus elektrik, tetapi apabila dilarutkan atau cair ia menjadi konduktor. Mengapakah perubahan mendadak dalam sifat berlaku? Hakikatnya ialah molekul elektrolit dalam larutan atau cair terpecah menjadi ion bercas positif dan bercas negatif, yang menyebabkan bahan-bahan ini dalam keadaan agregat sedemikian mampu mengalirkan arus elektrik. Kebanyakan garam, asid, dan bes mempunyai sifat elektrolitik.

Arahan

Apakah bahan yang dianggap kuat? Bahan sedemikian, dalam larutan atau cair yang mana hampir 100% molekul terdedah, tanpa mengira kepekatan larutan. Senarai ini termasuk majoriti mutlak alkali larut, garam dan beberapa asid, seperti hidroklorik, bromida, iodida, nitrik, dll.

Bagaimanakah yang lemah berkelakuan dalam larutan atau cair? elektrolit? Pertama, ia tercerai pada tahap yang sangat kecil (tidak lebih daripada 3% daripada jumlah molekul), dan kedua, penceraian mereka menjadi lebih teruk dan lebih perlahan semakin tinggi kepekatan larutan. Elektrolit tersebut termasuk, sebagai contoh, (ammonium hidroksida), kebanyakan asid organik dan bukan organik (termasuk asid hidrofluorik - HF) dan, sudah tentu, air biasa kepada kita semua. Oleh kerana hanya sebahagian kecil daripada molekulnya terurai kepada ion hidrogen dan ion hidroksil.

Ingat bahawa tahap penceraian dan, dengan itu, kekuatan elektrolit bergantung kepada faktor: sifat elektrolit itu sendiri, pelarut, dan suhu. Oleh itu, pembahagian ini sendiri pada tahap tertentu sewenang-wenangnya. Lagipun, bahan yang sama boleh, dalam keadaan yang berbeza, menjadi kedua-dua elektrolit kuat dan lemah. Untuk menilai kekuatan elektrolit, nilai khas diperkenalkan - pemalar pemisahan, ditentukan berdasarkan undang-undang tindakan jisim. Tetapi ia hanya terpakai kepada elektrolit lemah; kuat elektrolit tidak mematuhi undang-undang tindakan besar-besaran.

Sumber:

senarai elektrolit kuat

Garam- ini adalah bahan kimia yang terdiri daripada kation, iaitu, ion bercas positif, logam dan anion bercas negatif - sisa asid. Terdapat banyak jenis garam: normal, berasid, asas, berganda, bercampur, terhidrat, kompleks. Ini bergantung kepada komposisi kation dan anion. Bagaimana anda boleh menentukan asas garam?

Elektrolit ialah bahan, aloi bahan atau larutan yang mempunyai keupayaan untuk mengalirkan arus galvanik secara elektrolit. Adalah mungkin untuk menentukan elektrolit mana yang dimiliki oleh bahan menggunakan teori pemisahan elektrolitik.

Arahan

1. Intipati teori ini ialah apabila cair (larut dalam air), hampir semua elektrolit terurai menjadi ion, yang boleh bercas positif dan negatif (yang dipanggil penceraian elektrolitik). Di bawah pengaruh arus elektrik, yang negatif (anion, "-") bergerak ke arah anod (+), dan yang bercas positif (kation, "+") bergerak ke arah katod (-). Pemisahan elektrolitik ialah proses boleh balik (proses sebaliknya dipanggil "molarisasi").

2. Tahap (a) penceraian elektrolitik bergantung pada sifat elektrolit itu sendiri, pelarut, dan kepekatannya. Ini ialah nisbah bilangan molekul (n) yang terurai menjadi ion kepada jumlah molekul yang dimasukkan ke dalam larutan (N). Anda mendapat: a = n / N

3. Oleh itu, elektrolit berkuasa adalah bahan yang hancur sepenuhnya menjadi ion apabila dilarutkan dalam air. Elektrolit kuat, seperti biasa, termasuk bahan dengan ikatan sangat polar atau ion: ini adalah garam yang sangat larut, asid kuat (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), serta bes kuat (KOH, NaOH, RbOH , Ba (OH)2, CsOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2). Dalam elektrolit yang kuat, bahan yang terlarut di dalamnya kebanyakannya dalam bentuk ion (anion dan kation); Sebenarnya tiada molekul yang tidak bercampur.

4. Elektrolit lemah ialah bahan yang hanya sebahagiannya terurai menjadi ion. Elektrolit lemah, bersama-sama dengan ion dalam larutan, mengandungi molekul yang tidak bercampur. Elektrolit lemah tidak memberikan kepekatan ion yang kuat dalam larutan termasuk: - asid organik (kira-kira semua) (C2H5COOH, CH3COOH, dsb. - sebahagian daripada asid tak organik (H2S, H2CO3, dll.); semua garam, sedikit larut dalam air, ammonium hidroksida, serta semua bes (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH Mereka sebenarnya tidak mengalirkan arus elektrik, atau mereka berkelakuan, tetapi kurang baik.

Anda perlu

cawan penyejatan
penunu
penunjuk
batang logam
N?RO?

Arahan

1. Bes berkuasa mempamerkan ciri sifat kimia bagi semua hidroksida. Kehadiran alkali dalam larutan ditentukan oleh perubahan warna penunjuk. Tambah metil jingga, fenolftalein atau tinggalkan kertas litmus kepada sampel dengan larutan ujian. Jingga metil menghasilkan warna kuning, fenolftalein menghasilkan warna ungu, dan kertas litmus menjadi biru. Lebih kuat asas, lebih tepu warna penunjuk.

2. Jika anda perlu mengetahui alkali yang dibentangkan kepada anda, kemudian lakukan kajian semula penyelesaian yang baik. Bes berkuasa yang biasa adalah litium, kalium, natrium, barium dan kalsium hidroksida. Bes bertindak balas dengan asid (tindak balas peneutralan) untuk membentuk garam dan air. Dalam kes ini, adalah mungkin untuk mengasingkan Ca(OH)?, Ba(OH)? dan LiOH. Apabila berinteraksi dengan asid ortofosforik, mendakan tidak larut terbentuk. Baki hidroksida tidak akan menghasilkan pemendakan, kerana semua garam K dan Na larut.3 Ca(OH) ? + 2 N?RO? –? Ca?(PO?)??+ 6 H?O3 Ba(OH) ? +2 N?RO? –? Ba?(PO?)??+ 6 H?O3 LiOH + H?PO? –? Li?PO?? + 3 H?О Tapis dan keringkan. Masukkan sedimen kering ke dalam api penunu. Dengan menukar warna nyalaan, adalah mungkin untuk menentukan dengan tepat ion litium, kalsium dan barium. Sehubungan itu, anda akan menentukan hidroksida yang mana. Garam litium mewarnakan api penunu dengan warna merah tua. Garam barium berwarna hijau, dan garam kalsium berwarna merah.

3. Baki alkali membentuk ortofosfat larut.3 NaOH + H?PO?–? Na?PO? + 3 H?O3 KOH + H?PO?–? K?RO? + 3 H?ОAdalah perlu untuk menyejat air kepada sisa kering. Letakkan garam sejat pada batang logam satu demi satu ke dalam api penunu. Di mana garam natrium terletak, nyalaan akan menjadi kuning jernih, dan kalium ortofosfat akan bertukar menjadi merah jambu-ungu. Oleh itu, dengan mempunyai set peralatan dan reagen terkecil, anda telah mengenal pasti semua asas berkuasa yang diberikan kepada anda.

Elektrolit ialah bahan yang dalam keadaan pepejalnya adalah dielektrik, iaitu, ia tidak mengalirkan arus elektrik, tetapi apabila dilarutkan atau cair ia menjadi konduktor. Mengapakah perubahan mendadak dalam sifat berlaku? Hakikatnya ialah molekul elektrolit dalam larutan atau cair terpecah menjadi ion bercas positif dan bercas negatif, akibatnya bahan-bahan ini dalam keadaan agregat sedemikian mampu mengalirkan arus elektrik. Banyak garam, asid, dan bes mempunyai sifat elektrolitik.

Arahan

1. Itu sahajakah elektrolit sama dalam kekuatan, iaitu, mereka adalah pengalir arus yang sangat baik? Tidak, kerana banyak bahan dalam larutan atau cair tercerai hanya sedikit. Akibatnya elektrolit terbahagi kepada kuat, sederhana dan lemah.

2. Apakah bahan yang dianggap sebagai elektrolit berkuasa? Bahan-bahan tersebut dalam larutan atau cair yang hampir 100% daripada molekul mengalami penceraian, tanpa mengira kepekatan larutan. Senarai elektrolit kuat termasuk kepelbagaian mutlak alkali larut, garam dan beberapa asid, seperti hidroklorik, bromida, iodida, nitrik, dll.

3. Bagaimanakah mereka berbeza daripada mereka? elektrolit kekuatan sederhana? Hakikat bahawa mereka berpecah pada tahap yang lebih rendah (dari 3% hingga 30% molekul hancur menjadi ion). Wakil biasa elektrolit tersebut ialah asid sulfurik dan fosforik.

4. Bagaimanakah sebatian lemah bertindak dalam larutan atau cair? elektrolit? Pertama, ia tercerai pada tahap yang sangat kecil (tidak lebih daripada 3% daripada jumlah molekul), dan kedua, penceraian mereka adalah lebih kekok dan santai, lebih tinggi ketepuan larutan. Elektrolit sedemikian termasuk, katakan, ammonia (ammonium hidroksida), banyak asid organik dan bukan organik (termasuk asid hidrofluorik - HF) dan, sudah tentu, air, yang biasa kita semua. Kerana hanya sebahagian kecil molekulnya yang terurai menjadi ion hidrogen dan ion hidroksil.

5. Ingat bahawa tahap pemisahan dan, dengan itu, kekuatan elektrolit bergantung kepada banyak faktor: sifat elektrolit itu sendiri, pelarut, dan suhu. Akibatnya, pengedaran ini sendiri pada tahap tertentu sewenang-wenangnya. Teh, bahan yang sama boleh, dalam keadaan yang berbeza, menjadi kedua-dua elektrolit yang kuat dan yang lemah. Untuk menilai kekuatan elektrolit, nilai khas diperkenalkan - pemalar pemisahan, ditentukan berdasarkan undang-undang tindakan jisim. Tetapi ia hanya terpakai kepada elektrolit lemah; berkuasa elektrolit tidak mematuhi undang-undang tindakan besar-besaran.

Garam- ini adalah bahan kimia yang terdiri daripada kation, iaitu, ion bercas positif, logam dan anion bercas negatif - sisa asid. Terdapat banyak jenis garam: tipikal, berasid, asas, berganda, bercampur, terhidrat, kompleks. Ini bergantung kepada komposisi kation dan anion. Bagaimana mungkin untuk menentukan asas garam?

Arahan

1. Bayangkan anda mempunyai empat bekas yang sama dengan larutan terbakar. Anda tahu bahawa ini adalah larutan litium karbonat, natrium karbonat, kalium karbonat dan barium karbonat. Tugas anda: tentukan garam yang terkandung dalam keseluruhan bekas.

2. Ingat sifat fizikal dan kimia sebatian logam ini. Litium, natrium, kalium adalah logam alkali kumpulan pertama, sifatnya sangat serupa, aktiviti meningkat dari litium ke kalium. Barium ialah logam alkali tanah kumpulan 2. Garam karboniknya larut dengan sempurna dalam air panas, tetapi larut dengan buruk dalam air sejuk. Berhenti! Ini adalah peluang pertama untuk segera menentukan bekas yang mengandungi barium karbonat.

3. Sejukkan bekas, katakan dengan meletakkannya di dalam bekas berisi ais. Tiga penyelesaian akan kekal jelas, tetapi yang keempat akan menjadi keruh dengan cepat dan mendakan putih akan mula terbentuk. Di sinilah garam barium ditemui. Ketepikan bekas ini.

4. Anda boleh dengan cepat menentukan barium karbonat menggunakan kaedah lain. Secara bergantian, tuangkan sedikit larutan ke dalam bekas lain dengan larutan garam sulfat (katakan, natrium sulfat). Hanya ion barium, mengikat dengan ion sulfat, serta-merta membentuk mendakan putih padat.

5. Ternyata anda telah mengenal pasti barium karbonat. Tetapi bagaimana anda membezakan antara 3 garam logam alkali? Ini agak mudah dilakukan, anda memerlukan cawan penyejatan porselin dan lampu alkohol.

6. Tuangkan sedikit keseluruhan larutan ke dalam cawan porselin yang berasingan dan sejatkan air di atas api lampu semangat. Kristal kecil terbentuk. Letakkannya di dalam nyalaan lampu alkohol atau penunu Bunsen - disokong oleh pinset keluli atau sudu porselin. Tugas anda adalah untuk melihat warna "lidah" api yang menyala. Jika ia adalah garam litium, warnanya akan menjadi merah jernih. Natrium akan mewarnakan api kuning pekat, dan kalium akan mewarnakan api ungu-ungu. By the way, jika garam barium telah diuji dengan cara yang sama, warna nyalaan sepatutnya hijau.

Nasihat yang berguna
Seorang ahli kimia terkenal pada masa mudanya mendedahkan pelayan rumah tumpangan yang tamak dengan cara yang sama. Dia menabur sisa hidangan separuh dimakan dengan litium klorida, bahan yang pastinya tidak berbahaya dalam kuantiti yang sedikit. Keesokan harinya, semasa makan tengah hari, sekeping daging dari hidangan yang dihidangkan ke meja dibakar di hadapan spektroskop - dan penduduk rumah tumpangan melihat jalur merah jernih. Tuan rumah sedang menyediakan makanan dari sisa makanan semalam.

Catatan!
Benar, air tulen mengalirkan elektrik dengan sangat buruk, ia masih mempunyai kekonduksian elektrik yang boleh diukur, dijelaskan oleh fakta bahawa air tercerai sedikit kepada ion hidroksida dan ion hidrogen.

Nasihat yang berguna
Banyak elektrolit adalah bahan bermusuhan, jadi apabila bekerja dengannya, berhati-hati dan ikuti peraturan keselamatan.

Teori pemisahan elektrolitik dicadangkan oleh saintis Sweden S. Arrhenius pada tahun 1887.

Pemisahan elektrolitik- ini adalah pecahan molekul elektrolit dengan pembentukan ion bercas positif (kation) dan bercas negatif (anion) dalam larutan.

Sebagai contoh, asid asetik terurai seperti ini dalam larutan akueus:

CH 3 COOH⇄H + +CH 3 COO - .

Pemisahan adalah proses yang boleh diterbalikkan. Tetapi elektrolit yang berbeza berpisah secara berbeza. Tahap bergantung kepada sifat elektrolit, kepekatannya, sifat pelarut, keadaan luaran (suhu, tekanan).

darjah pemisahan α - nisbah bilangan molekul yang terurai menjadi ion kepada jumlah molekul:

α=v´(x)/v(x).

Darjah boleh berbeza-beza dari 0 hingga 1 (daripada tiada pemisahan hingga selesai sepenuhnya). Ditunjukkan sebagai peratusan. Ditentukan secara eksperimen. Apabila elektrolit bercerai, bilangan zarah dalam larutan bertambah. Tahap penceraian menunjukkan kekuatan elektrolit.

Membezakan kuat Dan elektrolit lemah.

Elektrolit yang kuat- ini adalah elektrolit yang tahap pemisahannya melebihi 30%.

Elektrolit kekuatan sederhana- ini adalah mereka yang tahap pemisahannya antara 3% hingga 30%.

Elektrolit yang lemah- tahap penceraian dalam larutan 0.1 M berair adalah kurang daripada 3%.

Contoh elektrolit lemah dan kuat.

Elektrolit kuat dalam larutan cair hancur sepenuhnya menjadi ion, i.e. α = 1. Tetapi eksperimen menunjukkan bahawa penceraian tidak boleh sama dengan 1, ia mempunyai nilai anggaran, tetapi tidak sama dengan 1. Ini bukan penceraian sebenar, tetapi penceraian yang ketara.

Sebagai contoh, biarkan beberapa sambungan α = 0.7. Itu. mengikut teori Arrhenius, 30% daripada molekul yang tidak bercampur "terapung" dalam larutan. Dan 70% membentuk ion bebas. Dan teori elektrostatik memberikan definisi lain kepada konsep ini: jika α = 0.7, maka semua molekul dipisahkan menjadi ion, tetapi ion hanya 70% bebas, dan baki 30% terikat oleh interaksi elektrostatik.

Tahap pemisahan yang ketara.

Tahap penceraian bergantung bukan sahaja pada sifat pelarut dan zat terlarut, tetapi juga pada kepekatan larutan dan suhu.

Persamaan pemisahan boleh diwakili seperti berikut:

AK ⇄ A- + K + .

Dan tahap pemisahan boleh dinyatakan seperti berikut:

Apabila kepekatan larutan meningkat, tahap pemisahan elektrolit berkurangan. Itu. nilai darjah bagi elektrolit tertentu bukanlah nilai tetap.

Oleh kerana penceraian ialah proses boleh balik, persamaan kadar tindak balas boleh ditulis seperti berikut:

Jika penceraian adalah keseimbangan, maka kadarnya adalah sama dan sebagai hasilnya kita dapat pemalar keseimbangan(pemalar pemisahan):

K bergantung kepada sifat pelarut dan suhu, tetapi tidak bergantung kepada kepekatan larutan. Daripada persamaan itu adalah jelas bahawa lebih banyak molekul tidak bersosiasi, lebih rendah nilai pemalar pemisahan elektrolit.

Asid polibes dissociate stepwise, dan setiap langkah mempunyai nilai malar disosiasi sendiri.

Jika asid polibes tercerai, maka proton pertama paling mudah dikeluarkan, tetapi apabila cas anion meningkat, daya tarikan meningkat, dan oleh itu proton lebih sukar untuk dikeluarkan. Sebagai contoh,

Pemalar penceraian asid ortofosforik pada setiap langkah harus sangat berbeza:

I - peringkat:

II - peringkat:

III - peringkat:

Pada peringkat pertama, asid ortofosforik adalah asid kekuatan sederhana, dan pada peringkat ke-2 ia lemah, pada peringkat ke-3 ia sangat lemah.

Contoh pemalar keseimbangan untuk beberapa larutan elektrolit.

Mari lihat contoh:

Jika tembaga logam ditambah kepada larutan yang mengandungi ion perak, maka pada saat keseimbangan, kepekatan ion kuprum harus lebih besar daripada kepekatan perak.

Tetapi pemalar mempunyai nilai yang rendah:

AgCl⇄Ag + +Cl - .

Yang menunjukkan bahawa pada masa keseimbangan dicapai, sangat sedikit perak klorida telah terlarut.

Kepekatan kuprum dan perak logam dimasukkan dalam pemalar keseimbangan.

Hasil ionik air.

Jadual di bawah mengandungi data berikut:

Pemalar ini dipanggil hasil ionik air, yang hanya bergantung pada suhu. Mengikut penceraian, terdapat satu ion hidroksida setiap 1 ion H+. Dalam air tulen kepekatan ion-ion ini adalah sama: [ H + ] = [OH - ].

Dari sini, [ H + ] = [OH- ] = = 10-7 mol/l.

Jika anda menambah bahan asing, sebagai contoh, asid hidroklorik, ke dalam air, kepekatan ion hidrogen akan meningkat, tetapi hasil ion air tidak bergantung kepada kepekatan.

Dan jika anda menambah alkali, kepekatan ion akan meningkat, dan jumlah hidrogen akan berkurangan.

Kepekatan dan saling berkaitan: semakin besar satu nilai, semakin kurang nilai yang lain.

Keasidan larutan (pH).

Keasidan larutan biasanya dinyatakan dengan kepekatan ion H+. Dalam persekitaran berasid pH<10 -7 моль/л, в нейтральных - pH= 10 -7 mol/l, dalam alkali - pH> 10 -7 mol/l.
Keasidan larutan dinyatakan melalui logaritma negatif kepekatan ion hidrogen, memanggilnya pH.

pH = -lg[ H + ].

Hubungan antara pemalar dan darjah penceraian.

Pertimbangkan contoh pemisahan asid asetik:

Mari cari pemalar:

Kepekatan molar C=1/V, gantikannya ke dalam persamaan dan dapatkan:

Persamaan ini ialah Undang-undang pembiakan W. Ostwald, mengikut mana pemalar penceraian elektrolit tidak bergantung pada pencairan larutan.