Przykłady elektrolitów średniej mocy. Silne elektrolity

Wszystkie substancje można podzielić na elektrolity i nieelektrolity. Elektrolity obejmują substancje, których roztwory lub stopy przewodzą prąd elektryczny (na przykład wodne roztwory lub stopy KCl, H 3 PO 4, Na 2 CO 3). Substancje nieelektrolitowe nie przewodzą prądu elektrycznego po stopieniu lub rozpuszczeniu (cukier, alkohol, aceton itp.).

Elektrolity dzielą się na mocne i słabe. Mocne elektrolity w roztworach lub stopach całkowicie dysocjują na jony. Podczas zapisywania równań reakcji chemicznych podkreśla się to strzałką w jednym kierunku, na przykład:

HCl → H + + Cl -

Ca(OH) 2 → Ca 2+ + 2OH -

Do mocnych elektrolitów zalicza się substancje o heteropolarnej lub jonowej strukturze kryształów (tabela 1.1).

Tabela 1.1 Mocne elektrolity

Słabe elektrolity tylko częściowo rozpadają się na jony. Wraz z jonami, stopy lub roztwory tych substancji zawierają w przeważającej mierze niezdysocjowane cząsteczki. W roztworach słabych elektrolitów równolegle z dysocjacją zachodzi proces odwrotny - asocjacja, czyli łączenie jonów w cząsteczki. Podczas zapisywania równania reakcji podkreślają to dwie przeciwnie skierowane strzałki.

CH 3 COOH D CH 3 COO - + H +

Do elektrolitów słabych zalicza się substancje o strukturze homeolarnej (tabela 1.2).

Tabela 1.2 Słabe elektrolity

Stan równowagi słabego elektrolitu w roztworze wodnym charakteryzuje się ilościowo stopniem dysocjacji elektrolitycznej i stałą dysocjacji elektrolitycznej.

Stopień dysocjacji elektrolitycznej α to stosunek liczby cząsteczek zdysocjowanych na jony do całkowitej liczby cząsteczek rozpuszczonego elektrolitu:

Stopień dysocjacji pokazuje, jaka część całkowitej ilości rozpuszczonego elektrolitu rozpada się na jony i zależy od charakteru elektrolitu i rozpuszczalnika, a także od stężenia substancji w roztworze, ma wartość bezwymiarową, chociaż zwykle jest wyrażona procentowo. Przy nieskończonym rozcieńczeniu roztworu elektrolitu stopień dysocjacji zbliża się do jedności, co odpowiada całkowitej, 100% dysocjacji cząsteczek rozpuszczonej substancji na jony. Do roztworów słabych elektrolitów 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.

Ogólnie odwracalną reakcję chemiczną można przedstawić jako:

A+ B B D D D+ mi mi

Szybkość reakcji jest wprost proporcjonalna do iloczynu stężenia reagujących cząstek wyrażonego w potęgach ich współczynników stechiometrycznych. Następnie bezpośrednia reakcja

V1 = k 1 [A] A[B] B,

i szybkość reakcji odwrotnej

V2 = k 2 [D] D[MI] mi.

W pewnym momencie tempo reakcji w przód i w tył ustabilizuje się, tj.

Stan ten nazywany jest równowagą chemiczną. Stąd

k 1 [A] A[B] B=k 2 [D] D[MI] mi

Grupując stałe po jednej stronie i zmienne po drugiej, otrzymujemy:

Zatem dla odwracalnej reakcji chemicznej w stanie równowagi iloczyn stężeń równowagowych produktów reakcji w potęgach ich współczynników stechiometrycznych, odniesionych do tego samego produktu dla substancji wyjściowych, jest wartością stałą w danej temperaturze i ciśnieniu . Wartość liczbowa stałej równowagi chemicznej DO nie zależy od stężenia reagentów. Na przykład stałą równowagi dysocjacji kwasu azotawego zgodnie z prawem działania mas można zapisać jako:

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

Rozmiar Ka nazywa się stałą dysocjacji kwasu, w tym przypadku azotawego.

W podobny sposób wyraża się stałą dysocjacji słabej zasady. Na przykład dla reakcji dysocjacji amoniaku:

NH3 + H2O DNH4 + + OH -

Rozmiar K. b nazywa się stałą dysocjacji zasady, w tym przypadku amoniaku. Im wyższa stała dysocjacji elektrolitu, tym silniej elektrolit dysocjuje i tym większe jest stężenie jego jonów w roztworze w stanie równowagi. Istnieje związek między stopniem dysocjacji a stałą dysocjacji słabego elektrolitu:

Jest to matematyczne wyrażenie prawa rozcieńczeń Ostwalda: gdy rozcieńczany jest słaby elektrolit, stopień jego dysocjacji wzrasta. DO≤1∙ 10 -4 i Z≥0,1 mol/l użyj uproszczonego wyrażenia:

DO= α 2 ∙Z lub α

Przykład 1. Oblicz stopień dysocjacji i stężenie jonów oraz [NH 4 + ] w 0,1 M roztworze wodorotlenku amonu, jeśli DO NH4OH =1,76∙10 -5

Dane: NH4OH

DO NH4OH =1,76∙10 -5

Rozwiązanie:

Ponieważ elektrolit jest dość słaby ( Do NH4OH =1,76∙10 –5 <1∙ 10 - 4) и раствор его не слишком разбавлен, можно принять, что:

lub 1,33%

Stężenie jonów w binarnym roztworze elektrolitu jest równe C∙α, ponieważ elektrolit binarny jonizuje, tworząc jeden kation i jeden anion, wówczas = [ NH 4 + ]=0,1∙1,33∙10 -2 =1,33∙10 -3 (mol/l).

Odpowiedź:α=1,33%; = [NH 4 + ]=1,33∙10 -3 mol/l.

Mocna teoria elektrolitów

Mocne elektrolity w roztworach i stopach całkowicie dysocjują na jony. Jednakże badania eksperymentalne przewodności elektrycznej roztworów mocnych elektrolitów pokazują, że jej wartość jest nieco zaniżona w porównaniu z przewodnością elektryczną, która powinna wynosić 100% dysocjacji. Rozbieżność tę wyjaśnia teoria mocnych elektrolitów zaproponowana przez Debye'a i Hückela. Zgodnie z tą teorią w roztworach mocnych elektrolitów zachodzi oddziaływanie elektrostatyczne pomiędzy jonami. Wokół każdego jonu tworzy się „atmosfera jonowa” złożona z jonów o przeciwnych znakach ładunku, która hamuje ruch jonów w roztworze podczas przepływu prądu elektrycznego. Oprócz elektrostatycznego oddziaływania jonów, w roztworach stężonych należy wziąć pod uwagę asocjację jonów. Wpływ sił międzyjonowych powoduje efekt niepełnej dysocjacji cząsteczek, tj. pozorny stopień dysocjacji. Wyznaczona eksperymentalnie wartość α jest zawsze nieco niższa od rzeczywistej wartości α. Na przykład w 0,1 M roztworze Na2SO4 wartość eksperymentalna wynosi α = 45%. Aby uwzględnić czynniki elektrostatyczne w roztworach mocnych elektrolitów, stosuje się pojęcie aktywności (A). Aktywność jonu to efektywne lub pozorne stężenie, przy którym jon działa w roztworze. Aktywność i prawdziwa koncentracja są powiązane wyrażeniem:

Gdzie F - współczynnik aktywności, który charakteryzuje stopień odchylenia układu od ideału w wyniku elektrostatycznych oddziaływań jonów.

Współczynniki aktywności jonowej zależą od wartości µ, zwanej siłą jonową roztworu. Siła jonowa roztworu jest miarą oddziaływania elektrostatycznego wszystkich jonów obecnych w roztworze i jest równa połowie sumy iloczynów stężeń (Z) każdy z jonów obecnych w roztworze na kwadrat jego liczby ładunkowej (z):

W rozcieńczonych roztworach (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 = do a współczynnik aktywności wynosi 1. Oznacza to, że praktycznie nie występują oddziaływania elektrostatyczne. W bardzo stężonych roztworach (µ>1M) współczynniki aktywności jonów mogą być większe od jedności. Zależność współczynnika aktywności od siły jonowej roztworu wyrażają wzory:

Na µ <10 -2

o 10 -2 ≤ µ ≤ 10 -1

+ 0,1z 2µ o 0,1<µ <1

Stała równowagi wyrażona w kategoriach aktywności nazywana jest termodynamiczną. Na przykład dla reakcji

A+ B B D D+ mi mi

Stała termodynamiczna ma postać:

Zależy to od temperatury, ciśnienia i rodzaju rozpuszczalnika.

Ponieważ aktywność cząstki wynosi

Gdzie DO C jest stałą równowagi stężenia.

Oznaczający DO C zależy nie tylko od temperatury, rodzaju rozpuszczalnika i ciśnienia, ale także od siły jonowej M. Ponieważ stałe termodynamiczne zależą od najmniejszej liczby czynników, są zatem najbardziej podstawowymi cechami równowagi. Dlatego w podręcznikach podawane są stałe termodynamiczne. Stałe termodynamiczne niektórych słabych elektrolitów podano w dodatku do tej instrukcji. = 0,024 mol/l.

Wraz ze wzrostem ładunku jonu maleje współczynnik aktywności i aktywność jonu.

Pytania do samokontroli:

Jaki jest idealny system? Podaj główne przyczyny odchyleń systemu rzeczywistego od idealnego.
Jak nazywa się stopień dysocjacji elektrolitów?
Podaj przykłady mocnych i słabych elektrolitów.
Jaki związek istnieje pomiędzy stałą dysocjacji a stopniem dysocjacji słabego elektrolitu? Wyraź to matematycznie.
Co to jest aktywność? W jaki sposób aktywność jonu jest powiązana z jego rzeczywistym stężeniem?
Jaki jest współczynnik aktywności?
Jak ładunek jonu wpływa na współczynnik aktywności?
Jaka jest siła jonowa roztworu, jej matematyczne wyrażenie?
Zapisz wzory na obliczenie współczynników aktywności poszczególnych jonów w zależności od siły jonowej roztworu.
Sformułuj prawo działania mas i wyraź je matematycznie.
Jaka jest stała równowagi termodynamicznej? Jakie czynniki wpływają na jego wartość?
Jaka jest stała równowagi stężenia? Jakie czynniki wpływają na jego wartość?
W jaki sposób powiązane są stałe równowagi termodynamicznej i stężenia?
W jakich granicach mogą zmieniać się wartości współczynnika aktywności?
Jakie są główne zasady teorii mocnych elektrolitów?

Słabe elektrolity- substancje, które częściowo dysocjują na jony. Roztwory słabych elektrolitów zawierają niezdysocjowane cząsteczki wraz z jonami. Słabe elektrolity nie mogą wytwarzać wysokiego stężenia jonów w roztworze. Słabe elektrolity obejmują:

1) prawie wszystkie kwasy organiczne (CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH itp.);

2) niektóre kwasy nieorganiczne (H 2 CO 3, H 2 S itp.);

3) prawie wszystkie sole, zasady i wodorotlenek amonu Ca 3 (PO 4) 2, które są słabo rozpuszczalne w wodzie; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH;

Słabo przewodzą prąd (lub prawie wcale).

Stężenia jonów w roztworach słabych elektrolitów charakteryzują się jakościowo stopniem i stałą dysocjacji.

Stopień dysocjacji wyraża się w ułamkach jednostki lub w procentach (a = 0,3 to umowna granica podziału na mocne i słabe elektrolity).

Stopień dysocjacji zależy od stężenia słabego roztworu elektrolitu. Po rozcieńczeniu wodą stopień dysocjacji zawsze wzrasta, ponieważ wzrasta liczba cząsteczek rozpuszczalnika (H2O) na cząsteczkę substancji rozpuszczonej. Zgodnie z zasadą Le Chateliera równowaga dysocjacji elektrolitycznej powinna w tym przypadku przesunąć się w kierunku powstawania produktów, tj. uwodnione jony.

Stopień dysocjacji elektrolitycznej zależy od temperatury roztworu. Zwykle wraz ze wzrostem temperatury wzrasta stopień dysocjacji, ponieważ wiązania w cząsteczkach ulegają aktywacji, stają się one bardziej mobilne i łatwiej ulegają jonizacji. Stężenie jonów w słabym roztworze elektrolitu można obliczyć, znając stopień dysocjacji A i początkowe stężenie substancji C w rozwiązaniu.

HAn = H + + An - .

Stała równowagi K p tej reakcji jest stałą dysocjacji K d:

Kd = . / . (10.11)

Jeśli wyrazimy stężenia równowagowe w kategoriach stężenia słabego elektrolitu C i stopnia jego dysocjacji α, otrzymamy:

Kd = C. α. S. α/S. (1-α) = C. α2/1-α. (10.12)

Ten związek nazywa się Prawo rozcieńczeń Ostwalda. Dla bardzo słabych elektrolitów przy α<<1 это уравнение упрощается:

Kd = C. α 2. (10.13)

Pozwala to stwierdzić, że przy nieskończonym rozcieńczeniu stopień dysocjacji α dąży do jedności.

Równowaga protolityczna w wodzie:

W stałej temperaturze w rozcieńczonych roztworach stężenie wody w wodzie jest stałe i wynosi 55,5, ( )

, (10.15)

gdzie K jest produktem jonowym wody.

Wtedy =10 -7. W praktyce, ze względu na wygodę pomiaru i rejestracji, przyjmuje się wartość wskaźnika wodorowego (kryterium) mocy kwasu lub zasady. podobnie .

Z równania (11.15): . Przy pH=7 – reakcja roztworu jest obojętna, przy pH<7 – кислая, а при pH>7 – alkaliczny.

W normalnych warunkach (0°C):

, Następnie

Rysunek 10.4 - pH różnych substancji i układów

10.7 Mocne roztwory elektrolitów

Mocne elektrolity to substancje, które po rozpuszczeniu w wodzie niemal całkowicie rozpadają się na jony. Do mocnych elektrolitów zalicza się z reguły substancje z wiązaniami jonowymi lub silnie polarnymi: wszystkie dobrze rozpuszczalne sole, mocne kwasy (HCl, HBr, HI, HClO 4, H 2 SO 4, HNO 3) i mocne zasady (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba(OH) 2, Sr(OH) 2, Ca(OH) 2).

W mocnym roztworze elektrolitu substancja rozpuszczona występuje głównie w postaci jonów (kationów i anionów); niezdysocjowane cząsteczki są praktycznie nieobecne.

Podstawowa różnica między mocnymi i słabymi elektrolitami polega na tym, że równowaga dysocjacji mocnych elektrolitów jest całkowicie przesunięta w prawo:

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

i dlatego stała równowagi (dysocjacji) okazuje się wielkością niepewną. Spadek przewodności elektrycznej wraz ze wzrostem stężenia mocnego elektrolitu wynika z elektrostatycznego oddziaływania jonów.

Holenderski naukowiec Petrus Josephus Wilhelmus Debye i niemiecki naukowiec Erich Hückel, proponując model, który stanowił podstawę teorii mocnych elektrolitów, postulowali:

1) elektrolit całkowicie dysocjuje, ale w stosunkowo rozcieńczonych roztworach (CM = 0,01 mol. l -1);

2) każdy jon jest otoczony powłoką jonów o przeciwnym znaku. Z kolei każdy z tych jonów ulega solwatacji. To środowisko nazywa się atmosferą jonową. Podczas oddziaływania elektrolitycznego jonów o przeciwnych znakach należy wziąć pod uwagę wpływ atmosfery jonowej. Kiedy kation porusza się w polu elektrostatycznym, atmosfera jonowa ulega deformacji; gęstnieje przed nim i rzednie za nim. Ta asymetria atmosfery jonowej ma bardziej hamujący wpływ na ruch kationu, im wyższe jest stężenie elektrolitów i im większy jest ładunek jonów. W tych systemach pojęcie koncentracji staje się niejednoznaczne i należy je zastąpić działaniem. Dla podwójnego elektrolitu o pojedynczym ładunku KatAn = Kat + + An - aktywności kationu (a +) i anionu (a -) są odpowiednio równe

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

gdzie C + i C - są odpowiednio stężeniami analitycznymi kationu i anionu;

γ + i γ - to ich współczynniki aktywności.

(10.17)

Niemożliwe jest określenie aktywności każdego jonu z osobna, dlatego w przypadku elektrolitów jednoładunekowych stosuje się średnie geometryczne aktywności.

i współczynniki aktywności:

Współczynnik aktywności Debye'a-Hückela zależy co najmniej od temperatury, stałej dielektrycznej rozpuszczalnika (ε) i siły jonowej (I); ta ostatnia służy jako miara natężenia pola elektrycznego wytwarzanego przez jony w roztworze.

Dla danego elektrolitu siłę jonową wyraża się równaniem Debye'a-Hückela:

Siła jonowa z kolei jest równa

gdzie C oznacza stężenie analityczne;

z jest ładunkiem kationu lub anionu.

W przypadku pojedynczo naładowanego elektrolitu siła jonowa pokrywa się ze stężeniem. Zatem NaCl i Na2SO4 w tych samych stężeniach będą miały różną siłę jonową. Porównanie właściwości roztworów mocnych elektrolitów można przeprowadzić tylko wtedy, gdy siły jonowe są takie same; nawet małe zanieczyszczenia radykalnie zmieniają właściwości elektrolitu.

Rysunek 10.5 – Zależność

Instrukcje

Istotą tej teorii jest to, że po stopieniu (rozpuszczeniu w wodzie) prawie wszystkie elektrolity rozkładają się na jony, które są naładowane zarówno dodatnio, jak i ujemnie (co nazywa się dysocjacją elektrolityczną). Pod wpływem prądu elektrycznego ujemne („-”) przemieszczają się w stronę anody (+), a dodatnio naładowane (kationy, „+”) przemieszczają się w stronę katody (-). Dysocjacja elektrolityczna jest procesem odwracalnym (proces odwrotny nazywany jest „molaryzacją”).

Stopień (a) dysocjacji elektrolitycznej zależy od samego elektrolitu, rozpuszczalnika i ich stężenia. Jest to stosunek liczby cząsteczek (n), które rozpadły się na jony, do całkowitej liczby cząsteczek wprowadzonych do roztworu (N). Otrzymujesz: a = n / N

Zatem mocne elektrolity to substancje, które po rozpuszczeniu w wodzie całkowicie rozpadają się na jony. Mocne elektrolity to zazwyczaj substancje o silnie polarnych wiązaniach: są to sole dobrze rozpuszczalne (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), a także mocne zasady (KOH, NaOH, RbOH, Ba(OH)2, CSOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2). W mocnym elektrolicie substancja w nim rozpuszczona występuje głównie w postaci jonów ( ); Praktycznie nie ma cząsteczek niezdysocjowanych.

Słabe elektrolity to substancje, które tylko częściowo dysocjują na jony. Słabe elektrolity wraz z jonami w roztworze zawierają niezdysocjowane cząsteczki. Słabe elektrolity nie powodują silnego stężenia jonów w roztworze.

Do słabych zaliczają się:
- kwasy organiczne (prawie wszystkie) (C2H5COOH, CH3COOH itp.);
- niektóre kwasy (H2S, H2CO3 itp.);
- prawie wszystkie sole słabo rozpuszczalne w wodzie, wodorotlenek amonu, a także wszystkie zasady (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH);
- woda.

Praktycznie nie przewodzą prądu elektrycznego ani nie przewodzą, ale słabo.

notatka

Chociaż czysta woda bardzo słabo przewodzi prąd, ma mierzalną przewodność elektryczną, ponieważ woda nieznacznie dysocjuje na jony wodorotlenkowe i wodorowe.

Pomocna rada

Większość elektrolitów to substancje agresywne, dlatego pracując z nimi należy zachować szczególną ostrożność i przestrzegać przepisów bezpieczeństwa.

Mocna zasada to nieorganiczny związek chemiczny utworzony przez grupę hydroksylową -OH i metal zasadowy (pierwiastki z I grupy układu okresowego: Li, K, Na, RB, Cs) lub metal ziem alkalicznych (pierwiastki z grupy II Ba, Ca ). Zapisywane w postaci wzorów LiOH, KOH, NaOH, RbOH, CsOH, Ca(OH) ₂, Ba(OH) ₂.

Będziesz potrzebować

kubek parujący
palnik
wskaźniki
metalowy pręt
N₃PO₄

Instrukcje

Pojawiają się mocne powody, charakterystyczne dla wszystkich. O obecności w roztworze decyduje zmiana koloru wskaźnika. Do próbki z roztworem testowym dodać fenoloftaleinę lub pominąć papierek lakmusowy. Oranż metylowy daje kolor żółty, fenoloftaleina daje kolor fioletowy, a papierek lakmusowy zmienia kolor na niebieski. Im mocniejsza baza, tym intensywniejszy kolor wskaźnika.

Jeśli chcesz dowiedzieć się, jakie zasady są Ci prezentowane, przeprowadź analizę jakościową roztworów. Najpopularniejszymi mocnymi zasadami są lit, potas, sód, bar i wapń. Zasady reagują z kwasami (reakcje neutralizacji), tworząc sól i wodę. W tym przypadku można wyróżnić Ca(OH) ₂, Ba(OH) ₂ i LiOH. W połączeniu z kwasem powstają nierozpuszczalne związki. Pozostałe wodorotlenki nie spowodują opadów, ponieważ Wszystkie sole K i Na są rozpuszczalne.
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
Odcedź je i osusz. Do płomienia palnika dodać wysuszony osad. Zmieniając kolor płomienia, można jakościowo oznaczyć jony litu, wapnia i baru. W związku z tym określisz, który wodorotlenek jest który. Sole litu barwią płomień palnika na karminową czerwień. Sole baru są zielone, a sole wapnia są szkarłatne.

Pozostałe zasady tworzą rozpuszczalne ortofosforany.

3 NaOH + H₃PO₄-- → Na₃PO₄ + 3 H₂O

3 KOH + H₃PO₄-- → K₃PO₄ + 3 H₂O

Konieczne jest odparowanie wody do suchej pozostałości. Odparowane sole umieszczać pojedynczo na metalowym pręcie w płomieniu palnika. Tam sól sodowa - płomień zmieni kolor na jasnożółty, a potas - różowo-fioletowy. Zatem mając minimalny zestaw sprzętu i odczynników, zidentyfikowałeś wszystkie podane mocne powody.

Elektrolit to substancja, która w stanie stałym jest dielektrykiem, to znaczy nie przewodzi prądu elektrycznego, ale po rozpuszczeniu lub stopieniu staje się przewodnikiem. Dlaczego następuje tak gwałtowna zmiana właściwości? Faktem jest, że cząsteczki elektrolitu w roztworach lub stopach dysocjują na jony naładowane dodatnio i ujemnie, dzięki czemu substancje te w takim stanie skupienia są w stanie przewodzić prąd elektryczny. Większość soli, kwasów i zasad ma właściwości elektrolityczne.

Instrukcje

Jakie substancje są uważane za mocne? Takie substancje, w roztworach lub stopach, z których odsłonięte jest prawie 100% cząsteczek, niezależnie od stężenia roztworu. Na liście znajduje się bezwzględna większość rozpuszczalnych zasad, soli i niektórych kwasów, takich jak solny, bromkowy, jodkowy, azotowy itp.

Jak zachowują się słabe w roztworach lub stopach? elektrolity? Po pierwsze, dysocjują w bardzo małym stopniu (nie więcej niż 3% całkowitej liczby cząsteczek), po drugie, ich dysocjacja staje się gorsza i wolniejsza im większe jest stężenie roztworu. Do takich elektrolitów zalicza się na przykład (wodorotlenek amonu), większość kwasów organicznych i nieorganicznych (w tym kwas fluorowodorowy – HF) i oczywiście znana nam wszystkim woda. Ponieważ tylko znikoma część jego cząsteczek rozkłada się na jony wodorowe i jony hydroksylowe.

Pamiętaj, że stopień dysocjacji i odpowiednio siła elektrolitu zależą od czynników: charakteru samego elektrolitu, rozpuszczalnika i temperatury. Zatem sam ten podział jest w pewnym stopniu arbitralny. Przecież ta sama substancja może w różnych warunkach być zarówno mocnym, jak i słabym elektrolitem. Do oceny wytrzymałości elektrolitu wprowadzono specjalną wartość – stałą dysocjacji, wyznaczoną na podstawie prawa działania mas. Ale ma to zastosowanie tylko do słabych elektrolitów; mocny elektrolity nie przestrzegajcie prawa akcji masowych.

Źródła:

lista mocnych elektrolitów

Sole- są to substancje chemiczne składające się z kationu, czyli dodatnio naładowanego jonu, metalu i ujemnie naładowanego anionu - reszty kwasowej. Istnieje wiele rodzajów soli: normalne, kwaśne, zasadowe, podwójne, mieszane, uwodnione, złożone. Zależy to od składu kationów i anionów. Jak możesz ustalić baza sól?

Elektrolity to substancje, stopy substancji lub roztwory, które mają zdolność elektrolitycznego przewodzenia prądu galwanicznego. Korzystając z teorii dysocjacji elektrolitycznej, można określić, do jakich elektrolitów należy dana substancja.

Instrukcje

1. Istotą tej teorii jest to, że po stopieniu (rozpuszczeniu w wodzie) praktycznie wszystkie elektrolity rozkładają się na jony, które są naładowane zarówno dodatnio, jak i ujemnie (co nazywa się dysocjacją elektrolityczną). Pod wpływem prądu elektrycznego ujemne (aniony, „-”) przemieszczają się w kierunku anody (+), a dodatnio naładowane (kationy, „+”) przemieszczają się w stronę katody (-). Dysocjacja elektrolityczna jest procesem odwracalnym (proces odwrotny nazywany jest „molaryzacją”).

2. Stopień (a) dysocjacji elektrolitycznej zależy od charakteru samego elektrolitu, rozpuszczalnika i ich stężenia. Jest to stosunek liczby cząsteczek (n), które rozpadły się na jony, do całkowitej liczby cząsteczek wprowadzonych do roztworu (N). Otrzymujesz: a = n / N

3. Zatem silne elektrolity to substancje, które po rozpuszczeniu w wodzie całkowicie rozpadają się na jony. Do mocnych elektrolitów zalicza się jak zwykle substancje o silnie polarnych lub jonowych wiązaniach: są to sole dobrze rozpuszczalne, mocne kwasy (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), a także mocne zasady (KOH, NaOH, RbOH , Ba (OH)2, CsOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2). W mocnym elektrolicie rozpuszczona w nim substancja występuje głównie w postaci jonów (anionów i kationów); W rzeczywistości nie ma cząsteczek niezdysocjowanych.

4. Słabe elektrolity to substancje, które tylko częściowo dysocjują na jony. Słabe elektrolity wraz z jonami w roztworze zawierają niezdysocjowane cząsteczki. Elektrolity słabe nie zapewniają dużego stężenia jonów w roztworze.Do słabych zaliczają się: - kwasy organiczne (w przybliżeniu wszystkie) (C2H5COOH, CH3COOH, itp.), - niektóre kwasy nieorganiczne (H2S, H2CO3, itp.), - praktycznie wszelkie sole trudno rozpuszczalne w wodzie, wodorotlenek amonu, a także wszystkie zasady (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH), - woda, właściwie nie przewodzą prądu elektrycznego, lub prowadzą, ale słabo.

Będziesz potrzebować

kubek parujący
palnik
wskaźniki
metalowy pręt
N?RO?

Instrukcje

1. Silne zasady wykazują właściwości chemiczne charakterystyczne dla wszystkich wodorotlenków. Obecność zasad w roztworze określa się poprzez zmianę koloru wskaźnika. Do próbki z roztworem testowym dodać oranż metylowy, fenoloftaleinę lub pominąć papierek lakmusowy. Oranż metylowy daje kolor żółty, fenoloftaleina daje kolor fioletowy, a papierek lakmusowy zmienia kolor na niebieski. Im mocniejsza baza, tym bardziej nasycony jest kolor wskaźnika.

2. Jeśli chcesz dowiedzieć się, jakie zasady są Ci prezentowane, przeprowadź dobry przegląd rozwiązań. Szczególnie powszechnymi mocnymi zasadami są wodorotlenki litu, potasu, sodu, baru i wapnia. Zasady reagują z kwasami (reakcje neutralizacji), tworząc sól i wodę. W tym przypadku można wyizolować Ca(OH)Δ, Ba(OH)Δ. i LiOH. Podczas interakcji z kwasem ortofosforowym tworzą się nierozpuszczalne osady. Pozostałe wodorotlenki nie spowodują opadów, ponieważ wszystkie sole K i Na są rozpuszczalne.3 Ca(OH) ? + 2 N?RO? –? Ca?(PO?)??+ 6 H?O3 Ba(OH)? +2 N?RO? –? Ba?(PO?)??+ 6 H2O3 LiOH + H2PO? –? Li?PO?? + 3 H?О Odcedź i osusz. Do płomienia palnika dodać wysuszony osad. Zmieniając barwę płomienia można dokładnie oznaczyć zawartość jonów litu, wapnia i baru. W związku z tym określisz, który wodorotlenek jest który. Sole litu barwią płomień palnika na karminowo-szkarłatny kolor. Sole baru są zielone, a sole wapnia są czerwone.

3. Pozostałe zasady tworzą rozpuszczalne ortofosforany.3 NaOH + H?PO?–? Na? PO? + 3 H?O3 KOH + H?PO?–? K?RO? + 3 H?ОKonieczne jest odparowanie wody do suchej pozostałości. Odparowane sole umieszczać pojedynczo na metalowym pręcie w płomieniu palnika. Tam, gdzie znajduje się sól sodowa, płomień zmieni kolor na jasnożółty, a ortofosforan potasu na różowo-fioletowy. W ten sposób, mając najmniejszy zestaw sprzętu i odczynników, zidentyfikowałeś wszystkie otrzymane potężne zasady.

Elektrolit to substancja, która w stanie stałym jest dielektrykiem, to znaczy nie przewodzi prądu elektrycznego, ale po rozpuszczeniu lub stopieniu staje się przewodnikiem. Dlaczego następuje tak gwałtowna zmiana właściwości? Faktem jest, że cząsteczki elektrolitów w roztworach lub stopach dysocjują na jony naładowane dodatnio i ujemnie, w wyniku czego substancje te w takim stanie skupienia są w stanie przewodzić prąd elektryczny. Wiele soli, kwasów i zasad ma właściwości elektrolityczne.

Instrukcje

1. Czy to wszystko elektrolity mają identyczną siłę, to znaczy są doskonałymi przewodnikami prądu? Nie, ponieważ wiele substancji w roztworach lub stopach dysocjuje tylko w niewielkim stopniu. w konsekwencji elektrolity dzielą się na mocne, średnio mocne i słabe.

2. Jakie substancje są uważane za silne elektrolity? Takie substancje w roztworach lub stopach, których praktycznie 100% cząsteczek ulega dysocjacji, niezależnie od stężenia roztworu. Lista mocnych elektrolitów obejmuje całą gamę rozpuszczalnych zasad, soli i niektórych kwasów, takich jak solny, bromkowy, jodkowy, azotowy itp.

3. Czym się od nich różnią? elektrolityśrednia siła? Fakt, że dysocjują w znacznie mniejszym stopniu (od 3% do 30% cząsteczek rozpada się na jony). Typowymi przedstawicielami takich elektrolitów są kwasy siarkowy i fosforowy.

4. Jak zachowują się słabe związki w roztworach lub stopach? elektrolity? Po pierwsze, dysocjują w bardzo małym stopniu (nie więcej niż 3% całkowitej liczby cząsteczek), a po drugie, ich dysocjacja jest tym bardziej niezdarna i powolna, im większe jest nasycenie roztworu. Do takich elektrolitów zalicza się, powiedzmy, amoniak (wodorotlenek amonu), wiele kwasów organicznych i nieorganicznych (w tym kwas fluorowodorowy - HF) i oczywiście znana nam wszystkim woda. Ponieważ tylko żałośnie mała część jego cząsteczek rozkłada się na jony wodorowe i jony hydroksylowe.

5. Pamiętaj, że stopień dysocjacji, a co za tym idzie, siła elektrolitu zależą od wielu czynników: charakteru samego elektrolitu, rozpuszczalnika i temperatury. W konsekwencji sam ten podział jest w pewnym stopniu arbitralny. W herbacie ta sama substancja może w różnych warunkach być zarówno mocnym, jak i słabym elektrolitem. Do oceny wytrzymałości elektrolitu wprowadzono specjalną wartość – stałą dysocjacji, wyznaczoną na podstawie prawa działania mas. Ale ma to zastosowanie tylko do słabych elektrolitów; potężny elektrolity nie przestrzegajcie prawa akcji masowych.

Sole- są to substancje chemiczne składające się z kationu, czyli dodatnio naładowanego jonu, metalu i ujemnie naładowanego anionu - reszty kwasowej. Istnieje wiele rodzajów soli: typowe, kwaśne, zasadowe, podwójne, mieszane, uwodnione, złożone. Zależy to od składu kationów i anionów. Jak można to ustalić baza sól?

Instrukcje

1. Wyobraźmy sobie, że masz cztery identyczne pojemniki z roztworami do spalania. Wiadomo, że są to roztwory węglanu litu, węglanu sodu, węglanu potasu i węglanu baru. Twoje zadanie: określ, jaka sól znajduje się w całym pojemniku.

2. Przypomnij sobie właściwości fizyczne i chemiczne związków tych metali. Lit, sód, potas to metale alkaliczne pierwszej grupy, ich właściwości są bardzo podobne, aktywność wzrasta od litu do potasu. Bar jest metalem ziem alkalicznych drugiej grupy. Jego sól węglowa doskonale rozpuszcza się w gorącej wodzie, ale słabo rozpuszcza się w zimnej wodzie. Zatrzymywać się! To pierwsza szansa, aby od razu określić, w którym pojemniku znajduje się węglan baru.

3. Ochłodzić pojemniki, na przykład umieszczając je w pojemniku z lodem. Trzy roztwory pozostaną klarowne, ale czwarty szybko zmętnieje i zacznie się tworzyć biały osad. To tutaj znajduje się sól baru. Odłóż ten pojemnik na bok.

4. Możesz szybko oznaczyć węglan baru inną metodą. Alternatywnie wlej trochę roztworu do innego pojemnika z roztworem soli siarczanowej (powiedzmy siarczanu sodu). Tylko jony baru, wiążąc się z jonami siarczanowymi, natychmiast tworzą gęsty biały osad.

5. Okazuje się, że zidentyfikowałeś węglan baru. Ale jak odróżnić 3 sole metali alkalicznych? Jest to dość łatwe do zrobienia, będziesz potrzebować porcelanowych kubków parujących i lampy alkoholowej.

6. Niewielką ilość całego roztworu wlać do osobnego porcelanowego kubka i odparować wodę nad ogniem lampy spirytusowej. Tworzą się małe kryształy. Umieścić je w płomieniu lampki alkoholowej lub palnika Bunsena – przytrzymując je stalową pęsetą lub porcelanową łyżką. Twoim zadaniem jest dostrzeżenie koloru płonącego „języka” płomienia. Jeśli jest to sól litu, kolor będzie wyraźnie czerwony. Sód zabarwi płomień na intensywny żółty kolor, a potas na fioletowo-fioletowy. Nawiasem mówiąc, gdyby w ten sam sposób przetestowano sól baru, kolor płomienia powinien być zielony.

Pomocna rada
Mniej więcej w podobny sposób pewien słynny chemik w młodości zdemaskował chciwą gospodynię pensjonatu. Pozostałość na wpół zjedzonego dania posypał chlorkiem litu, substancją, która w małych ilościach z pewnością jest nieszkodliwa. Następnego dnia podczas lunchu kawałek mięsa z podanego na stół dania został przypalony przed spektroskopem – a mieszkańcy internatu zobaczyli wyraźny czerwony pasek. Gospodyni przygotowywała jedzenie z wczorajszych resztek.

Notatka!
To prawda, że czysta woda bardzo słabo przewodzi prąd, nadal ma mierzalną przewodność elektryczną, co można wytłumaczyć faktem, że woda nieznacznie dysocjuje na jony wodorotlenkowe i jony wodorowe.

Pomocna rada
Wiele elektrolitów to substancje wrogie, dlatego pracując z nimi należy zachować szczególną ostrożność i przestrzegać przepisów bezpieczeństwa.

Teoria dysocjacji elektrolitycznej zaproponowany przez szwedzkiego naukowca S. Arrheniusa w 1887 roku.

Dysocjacja elektrolityczna- jest to rozkład cząsteczek elektrolitu z utworzeniem w roztworze jonów naładowanych dodatnio (kationy) i ujemnie naładowanych (aniony).

Na przykład kwas octowy dysocjuje w roztworze wodnym w ten sposób:

CH3COOH⇄H + +CH3COO - .

Dysocjacja jest procesem odwracalnym. Ale różne elektrolity dysocjują inaczej. Stopień zależy od charakteru elektrolitu, jego stężenia, charakteru rozpuszczalnika, warunków zewnętrznych (temperatura, ciśnienie).

Stopień dysocjacji α - stosunek liczby cząsteczek rozpadniętych na jony do całkowitej liczby cząsteczek:

α=v´(x)/v(x).

Stopień może wynosić od 0 do 1 (od braku dysocjacji do jej całkowitego zakończenia). Wskazane jako procent. Ustalone doświadczalnie. Kiedy elektrolit dysocjuje, liczba cząstek w roztworze wzrasta. Stopień dysocjacji wskazuje na siłę elektrolitu.

Wyróżnić mocny I słabe elektrolity.

Silne elektrolity- są to elektrolity, których stopień dysocjacji przekracza 30%.

Elektrolity średniej mocy- są to te, których stopień dysocjacji waha się od 3% do 30%.

Słabe elektrolity- stopień dysocjacji w 0,1 M roztworze wodnym jest mniejszy niż 3%.

Przykłady słabych i mocnych elektrolitów.

Mocne elektrolity w rozcieńczonych roztworach całkowicie rozpadają się na jony, tj. α = 1. Ale eksperymenty pokazują, że dysocjacja nie może być równa 1, ma wartość przybliżoną, ale nie jest równą 1. To nie jest dysocjacja prawdziwa, ale pozorna.

Na przykład niech jakieś połączenie α = 0,7. Te. zgodnie z teorią Arrheniusa w roztworze „unosi się” 30% niezdysocjowanych cząsteczek. A 70% utworzyło wolne jony. Teoria elektrostatyczna podaje inną definicję tego pojęcia: jeśli α = 0,7, wówczas wszystkie cząsteczki ulegają dysocjacji na jony, ale jony są tylko w 70% wolne, a pozostałe 30% jest związane oddziaływaniami elektrostatycznymi.

Pozorny stopień dysocjacji.

Stopień dysocjacji zależy nie tylko od charakteru rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej, ale także od stężenia roztworu i temperatury.

Równanie dysocjacji można przedstawić w następujący sposób:

AK ⇄ A- + K + .

Stopień dysocjacji można wyrazić w następujący sposób:

Wraz ze wzrostem stężenia roztworu stopień dysocjacji elektrolitu maleje. Te. wartość stopnia dla konkretnego elektrolitu nie jest wartością stałą.

Ponieważ dysocjacja jest procesem odwracalnym, równania szybkości reakcji można zapisać w następujący sposób:

Jeśli dysocjacja jest równowagą, wówczas szybkości są równe i w rezultacie otrzymujemy stała równowagi(stała dysocjacji):

K zależy od rodzaju rozpuszczalnika i temperatury, ale nie zależy od stężenia roztworów. Z równania jasno wynika, że im więcej jest niezdysocjowanych cząsteczek, tym niższa jest wartość stałej dysocjacji elektrolitu.

Kwasy wielozasadowe dysocjują stopniowo, a każdy krok ma swoją własną wartość stałej dysocjacji.

Jeśli kwas wielozasadowy dysocjuje, wówczas najłatwiej jest usunąć pierwszy proton, ale wraz ze wzrostem ładunku anionu przyciąganie wzrasta, w związku z czym proton jest znacznie trudniejszy do usunięcia. Na przykład,

Stałe dysocjacji kwasu ortofosforowego na każdym etapie powinny się znacznie różnić:

I - etap:

II - etap:

III - etap:

W pierwszym etapie kwas ortofosforowy jest kwasem o średniej mocy, w drugim etapie jest słaby, w trzecim etapie jest kwasem bardzo słabym.

Przykłady stałych równowagi dla niektórych roztworów elektrolitów.

Spójrzmy na przykład:

Jeśli do roztworu zawierającego jony srebra doda się metaliczną miedź, to w momencie równowagi stężenie jonów miedzi powinno być większe niż stężenie srebra.

Ale stała ma niską wartość:

AgCl⇄Ag + +Cl - .

Sugeruje to, że do czasu osiągnięcia równowagi rozpuściło się bardzo mało chlorku srebra.

Stężenia metalicznej miedzi i srebra są uwzględniane w stałej równowagi.

Produkt jonowy wody.

Poniższa tabela zawiera następujące dane:

Ta stała nazywa się jonowy produkt wody, która zależy tylko od temperatury. Zgodnie z dysocjacją na 1 jon H+ przypada jeden jon wodorotlenkowy. W czystej wodzie stężenie tych jonów jest takie samo: [ H + ] = [OH - ].

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

Jeśli dodasz do wody obcą substancję, na przykład kwas solny, stężenie jonów wodorowych wzrośnie, ale iloczyn jonowy wody nie zależy od stężenia.

A jeśli dodasz alkalia, stężenie jonów wzrośnie, a ilość wodoru zmniejszy się.

Stężenie i są ze sobą powiązane: im większa jedna wartość, tym mniejsza druga.

Kwasowość roztworu (pH).

Kwasowość roztworów wyraża się zwykle stężeniem jonów H+. W środowisku kwaśnym pH<10 -7 моль/л, в нейтральных - pH= 10 -7 mol/l, w środowisku zasadowym - pH> 10 -7 mol/l.
Kwasowość roztworu wyraża się poprzez ujemny logarytm stężenia jonów wodorowych, nazywając go pH.

pH = -lg[ H + ].

Zależność stałej od stopnia dysocjacji.

Rozważmy przykład dysocjacji kwasu octowego:

Znajdźmy stałą:

Stężenie molowe C=1/V podstawiamy to do równania i otrzymujemy:

Te równania są Prawo hodowlane W. Ostwalda, zgodnie z którym stała dysocjacji elektrolitu nie zależy od rozcieńczenia roztworu.