Ví dụ về chất điện phân có độ bền trung bình. Chất điện ly mạnh

Tất cả các chất có thể được chia thành chất điện giải và chất không điện giải. Chất điện giải bao gồm các chất mà dung dịch hoặc chất tan chảy dẫn điện dòng điện(ví dụ, dung dịch nước hoặc chất tan chảy của KCl, H 3 PO 4, Na 2 CO 3). Các chất không điện phân không dẫn điện khi nóng chảy hoặc hòa tan (đường, rượu, axeton, v.v.).

Chất điện giải được chia thành mạnh và yếu. Chất điện ly mạnh trong dung dịch hoặc tan chảy phân ly hoàn toàn thành ion. Khi viết phương trình phản ứng hóa họcđiều này được nhấn mạnh bằng một mũi tên theo một hướng, ví dụ:

HCl→ H + + Cl -

Ca(OH) 2 → Ca 2+ + 2OH -

Chất điện ly mạnh bao gồm các chất dị cực hoặc ion cấu trúc tinh thể(Bảng 1.1).

Bảng 1.1 Chất điện ly mạnh

Chất điện li yếu chỉ phân hủy một phần thành ion. Cùng với các ion, chất nóng chảy hoặc dung dịch của các chất này chứa các phân tử không phân ly mạnh mẽ. Trong dung dịch chất điện ly yếu, sự phân ly xảy ra song song với quá trình ngược lại- liên kết, tức là sự kết hợp của các ion thành phân tử. Khi viết phương trình phản ứng, điều này được nhấn mạnh bằng hai mũi tên ngược chiều nhau.

CH 3 COOH D CH 3 COO - + H +

Chất điện ly yếu bao gồm các chất thuộc loại vi lượng đồng căn mạng tinh thể(Bảng 1.2).

Bảng 1.2 Chất điện ly yếu

Trạng thái cân bằng của chất điện li yếu dung dịch nướcđặc trưng về mặt định lượng bởi mức độ sự phân ly điện phân và hằng số phân ly điện phân.

Độ phân ly điện phân α là tỉ số giữa số phân tử phân ly thành ion so với tổng số phân tử chất điện phân hòa tan:

Mức độ phân ly cho biết phần nào trong tổng lượng chất điện phân hòa tan phân hủy thành các ion và phụ thuộc vào bản chất của chất điện phân và dung môi, cũng như nồng độ của chất trong dung dịch, có giá trị không thứ nguyên, mặc dù nó thường là được biểu thị dưới dạng phần trăm. Với độ pha loãng vô hạn của dung dịch điện phân, mức độ phân ly đạt đến mức thống nhất, tương ứng với sự phân ly hoàn toàn 100% của các phân tử của chất hòa tan thành các ion. Đối với dung dịch chất điện li yếu 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.

Nói chung, một phản ứng hóa học thuận nghịch có thể được biểu diễn dưới dạng:

Một A+ b BD d D+ e E

Tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với tích của nồng độ các hạt phản ứng theo lũy thừa của hệ số cân bằng hóa học của chúng. Sau đó cho phản ứng trực tiếp

V 1 = k 1 [A] Một[B] b,

và tốc độ phản ứng nghịch

V 2 = k 2 [D] d[E] đ.

Tại một thời điểm nào đó, tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng nghịch sẽ cân bằng, tức là

Trạng thái này được gọi là cân bằng hóa học. Từ đây

k 1 [A] Một[B] b=k 2 [D] d[E] e

Nhóm các hằng số ở một bên và các biến ở bên kia, chúng ta nhận được:

Do đó, đối với một phản ứng hóa học thuận nghịch ở trạng thái cân bằng, tích của nồng độ cân bằng của các sản phẩm phản ứng theo lũy thừa của các hệ số cân bằng hóa học của chúng, liên quan đến cùng một sản phẩm của các chất ban đầu, là một giá trị không đổi ở nhiệt độ và áp suất nhất định. . Giá trị bằng số của hằng số cân bằng hóa học ĐẾN không phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng. Ví dụ, hằng số cân bằng của quá trình phân ly axit nitơ theo định luật tác dụng khối lượng có thể được viết là:

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

Kích cỡ K ađược gọi là hằng số phân ly của axit, trong trường hợp này là nitơ.

Hằng số phân ly của bazơ yếu được biểu diễn tương tự. Ví dụ, đối với phản ứng phân ly amoniac:

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

Kích cỡ K bđược gọi là hằng số phân ly của một bazơ, trong trường hợp này là amoniac. Hằng số phân ly của chất điện phân càng cao thì chất điện phân phân ly càng mạnh và nồng độ các ion của nó trong dung dịch ở trạng thái cân bằng càng cao. Có mối liên hệ giữa mức độ phân ly và hằng số phân ly của chất điện ly yếu:

Đây là biểu thức toán học của định luật pha loãng Ostwald: khi pha loãng một chất điện ly yếu thì mức độ phân ly của nó tăng lên. ĐẾN 1∙ 10 -4 và VỚI≥0,1 mol/l sử dụng biểu thức đơn giản hóa:

ĐẾN= α 2 ∙VỚI hoặc α

Ví dụ 1. Tính độ phân ly và nồng độ của các ion và [NH 4 + ] trong dung dịch amoni hydroxit 0,1 M, nếu ĐẾN NH 4 OH =1,76∙10 -5

Cho: NH 4 OH

ĐẾN NH 4 OH =1,76∙10 -5

Giải pháp:

Vì chất điện phân khá yếu ( Đến NH 4 OH =1,76∙10 –5 <1∙ 10 - 4) и раствор его не слишком разбавлен, можно принять, что:

hoặc 1,33%

Nồng độ các ion trong dung dịch điện ly kép bằng C∙α, vì chất điện phân nhị phân ion hóa để tạo thành một cation và một anion, nên = [ NH 4 + ]=0,1∙1,33∙10 -2 =1,33∙10 -3 (mol/l).

Trả lời:α=1,33%;

= [NH 4 + ]=1,33∙10 -3 mol/l.

Chất điện ly mạnh khi tan trong dung dịch sẽ phân ly hoàn toàn thành ion. Tuy nhiên, các nghiên cứu thực nghiệm về độ dẫn điện của dung dịch chất điện ly mạnh cho thấy giá trị của nó bị đánh giá thấp phần nào so với độ dẫn điện lẽ ra phải ở mức phân ly 100%. Sự khác biệt này được giải thích bằng lý thuyết về chất điện ly mạnh do Debye và Hückel đề xuất. Theo lý thuyết này, trong dung dịch chất điện ly mạnh có sự tương tác tĩnh điện giữa các ion. Xung quanh mỗi ion, một “khí quyển ion” được hình thành từ các ion có điện tích trái dấu, ngăn cản sự chuyển động của các ion trong dung dịch khi có dòng điện một chiều đi qua. Ngoài tương tác tĩnh điện của các ion, trong dung dịch đậm đặc cần tính đến sự liên kết của các ion. Ảnh hưởng của lực liên ion tạo ra hiệu ứng phân ly không hoàn toàn của các phân tử, tức là. mức độ phân ly rõ ràng. Giá trị được xác định bằng thực nghiệm của α luôn thấp hơn một chút so với giá trị thực của α. Ví dụ, trong dung dịch Na 2 SO 4 0,1 M, giá trị thực nghiệm là α = 45%. Để xét yếu tố tĩnh điện trong dung dịch chất điện ly mạnh người ta sử dụng khái niệm hoạt độ (MỘT). Hoạt độ của ion là nồng độ hiệu dụng hoặc biểu kiến mà ion đó hoạt động trong dung dịch. Hoạt độ và nồng độ thực sự có liên quan bởi biểu thức:

Ở đâu f – hệ số hoạt độ, đặc trưng cho mức độ sai lệch của hệ thống so với lý tưởng do tương tác tĩnh điện của các ion.

Hệ số hoạt độ ion phụ thuộc vào giá trị µ, gọi là cường độ ion của dung dịch. Cường độ ion của dung dịch là thước đo tương tác tĩnh điện của tất cả các ion có trong dung dịch và bằng một nửa tổng tích số nồng độ (Với) mỗi ion có trong dung dịch trên mỗi bình phương số điện tích của nó (z):

Trong dung dịch loãng (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 và hệ số hoạt độ là 1. Điều này có nghĩa là thực tế không có tương tác tĩnh điện. Trong các dung dịch rất đậm đặc (µ>1M), hệ số hoạt độ ion có thể lớn hơn đơn vị. Mối quan hệ giữa hệ số hoạt độ và cường độ ion của dung dịch được biểu thị bằng các công thức:

Tại µ <10 -2

ở mức 10 -2 ≤ µ ≤ 10 -1

+ 0,1z 2 µở mức 0,1<µ <1

Hằng số cân bằng được biểu thị dưới dạng hoạt động được gọi là nhiệt động lực học. Ví dụ, đối với phản ứng

Một A+ b B d D+ e E

Hằng số nhiệt động có dạng:

Nó phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và bản chất của dung môi.

Vì hoạt động của hạt là

Ở đâu ĐẾN C là hằng số cân bằng nồng độ.

Nghĩa ĐẾN C không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất của dung môi và áp suất mà còn phụ thuộc vào cường độ ion tôi. Vì hằng số nhiệt động phụ thuộc vào số lượng yếu tố nhỏ nhất nên chúng là đặc điểm cơ bản nhất của trạng thái cân bằng. Vì vậy, các hằng số nhiệt động được đưa ra trong sách tham khảo. Giá trị hằng số nhiệt động của một số chất điện ly yếu được nêu trong phần phụ lục của sách hướng dẫn này. = 0,024 mol/l.

Khi điện tích của ion tăng thì hệ số hoạt động và hoạt độ của ion giảm.

Các câu hỏi để tự kiểm soát:

Một hệ thống lý tưởng là gì? Nêu những nguyên nhân chính dẫn đến sự sai lệch của hệ thống thực tế so với hệ thống lý tưởng.
Mức độ phân ly của chất điện phân được gọi là gì?
Cho ví dụ về chất điện li mạnh và yếu.
Mối quan hệ nào tồn tại giữa hằng số phân ly và mức độ phân ly của chất điện ly yếu? Hãy diễn đạt nó bằng toán học.
Hoạt động là gì? Hoạt động của một ion và nồng độ thực sự của nó có liên quan như thế nào?
Hệ số hoạt động là gì?
Điện tích của ion ảnh hưởng như thế nào đến hệ số hoạt động?
Cường độ ion của một dung dịch, biểu thức toán học của nó là gì?
Viết công thức tính hệ số hoạt độ của từng ion tùy thuộc vào cường độ ion của dung dịch.
Xây dựng định luật tác dụng khối lượng và biểu diễn nó bằng toán học.
Hằng số cân bằng nhiệt động là gì? Những yếu tố nào ảnh hưởng đến giá trị của nó?
Hằng số cân bằng nồng độ là gì? Những yếu tố nào ảnh hưởng đến giá trị của nó?
Các hằng số cân bằng nhiệt động và nồng độ có liên quan như thế nào?
Các giá trị hệ số hoạt động có thể thay đổi trong giới hạn nào?
Các nguyên tắc chính của lý thuyết về chất điện ly mạnh là gì?

chất điện li yếu- chất phân ly một phần thành ion. Dung dịch chất điện ly yếu chứa các phân tử không phân ly cùng với các ion. Chất điện ly yếu không thể tạo ra nồng độ ion cao trong dung dịch. Chất điện li yếu bao gồm:

1) hầu hết tất cả các axit hữu cơ (CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH, v.v.);

2) một số axit vô cơ (H 2 CO 3, H 2 S, v.v.);

3) hầu hết tất cả các muối, bazơ và amoni hydroxit Ca 3 (PO 4) 2 ít tan trong nước; Cu(OH) 2 ; Al(OH) 3 ; NH4OH;

Chúng dẫn điện kém (hoặc gần như không dẫn điện).

Nồng độ của các ion trong dung dịch chất điện ly yếu được đặc trưng bởi mức độ và hằng số phân ly.

Mức độ phân ly được biểu thị bằng phân số của một đơn vị hoặc dưới dạng phần trăm (a = 0,3 là ranh giới thông thường để phân chia thành chất điện ly mạnh và yếu).

Mức độ phân ly phụ thuộc vào nồng độ của dung dịch chất điện ly yếu. Khi pha loãng với nước mức độ phân ly luôn tăng lên, vì số lượng phân tử dung môi (H 2 O) trên mỗi phân tử chất tan tăng lên. Theo nguyên lý Le Chatelier, trạng thái cân bằng của quá trình phân ly điện phân trong trường hợp này sẽ dịch chuyển theo hướng hình thành sản phẩm, tức là. các ion ngậm nước.

Mức độ phân ly điện phân phụ thuộc vào nhiệt độ của dung dịch. Thông thường, khi nhiệt độ tăng thì mức độ phân ly tăng, vì Liên kết trong phân tử được kích hoạt, chúng trở nên linh hoạt hơn và dễ bị ion hóa hơn. Nồng độ của các ion trong dung dịch chất điện ly yếu có thể được tính bằng cách biết mức độ phân ly Một và nồng độ ban đầu của chất c trong dung dịch.

Hãn = H + + An - .

Hằng số cân bằng K p của phản ứng này là hằng số phân ly K d:

K d = . / . (10.11)

Nếu chúng ta biểu thị nồng độ cân bằng theo nồng độ của chất điện phân yếu C và mức độ phân ly α của nó, chúng ta thu được:

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

Mối quan hệ này được gọi là Định luật pha loãng Ostwald. Đối với chất điện ly rất yếu ở α<<1 это уравнение упрощается:

K d = C. α 2. (10.13)

Điều này cho phép chúng ta kết luận rằng với độ pha loãng vô hạn thì mức độ phân ly α có xu hướng thống nhất.

Cân bằng protolytic trong nước:

Ở nhiệt độ không đổi trong dung dịch loãng, nồng độ nước trong nước không đổi và bằng 55,5, ( )

, (10.15)

trong đó K là tích số ion của nước.

Khi đó =10 -7. Trong thực tế, do thuận tiện cho việc đo lường và ghi chép nên giá trị được sử dụng là chỉ số hydro, (tiêu chí) độ mạnh của axit hoặc bazơ. Bằng cách tương tự .

Từ phương trình (11.15): . Ở pH=7 – dung dịch phản ứng trung tính, ở pH<7 – кислая, а при pH>7 – kiềm.

Trong điều kiện bình thường (0°C):

, Sau đó

Hình 10.4 - pH của các chất và hệ thống khác nhau

10.7 Dung dịch điện phân mạnh

Chất điện ly mạnh là những chất khi hòa tan trong nước sẽ phân hủy gần như hoàn toàn thành ion. Theo nguyên tắc, chất điện ly mạnh bao gồm các chất có liên kết ion hoặc có độ phân cực cao: tất cả các muối hòa tan cao, axit mạnh (HCl, HBr, HI, HClO 4, H 2 SO 4, HNO 3) và các bazơ mạnh (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba(OH) 2, Sr(OH) 2, Ca(OH) 2).

Trong dung dịch chất điện ly mạnh, chất tan chủ yếu tồn tại ở dạng ion (cation và anion); các phân tử không phân ly thực tế không có.

Sự khác biệt cơ bản giữa chất điện ly mạnh và chất yếu là trạng thái cân bằng phân ly của chất điện ly mạnh bị dịch chuyển hoàn toàn sang phải:

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

và do đó hằng số cân bằng (phân ly) hóa ra là một đại lượng không chắc chắn. Sự giảm độ dẫn điện khi tăng nồng độ chất điện ly mạnh là do sự tương tác tĩnh điện của các ion.

Nhà khoa học người Hà Lan Petrus Josephus Wilhelmus Debye và nhà khoa học người Đức Erich Hückel, đã đề xuất một mô hình hình thành nên cơ sở của lý thuyết về chất điện ly mạnh, đã đưa ra định đề:

1) chất điện phân phân ly hoàn toàn, nhưng ở dạng dung dịch tương đối loãng (C M = 0,01 mol. l -1);

2) mỗi ion được bao quanh bởi một lớp vỏ gồm các ion trái dấu. Lần lượt, mỗi ion này được hòa tan. Môi trường này được gọi là bầu không khí ion. Trong quá trình tương tác điện phân của các ion trái dấu, cần tính đến ảnh hưởng của môi trường ion. Khi một cation chuyển động trong trường tĩnh điện, bầu không khí ion bị biến dạng; nó dày lên ở phía trước và mỏng đi ở phía sau anh ta. Sự bất đối xứng này của bầu không khí ion có tác dụng ức chế sự chuyển động của cation nhiều hơn, nồng độ chất điện giải càng cao và điện tích của các ion càng lớn. Trong những hệ thống này, khái niệm tập trung trở nên mơ hồ và phải được thay thế bằng hoạt động. Đối với chất điện phân đơn điện kép KatAn = Kat + + An - hoạt độ của cation (a +) và anion (a -) tương ứng bằng nhau

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

trong đó C + và C - lần lượt là nồng độ phân tích của cation và anion;

γ + và γ - là hệ số hoạt độ của chúng.

(10.17)

Không thể xác định hoạt động của từng ion riêng biệt; do đó, đối với các chất điện phân đơn điện, giá trị trung bình hình học của các hoạt động được sử dụng.

và hệ số hoạt động:

Hệ số hoạt độ Debye-Hückel ít nhất phụ thuộc vào nhiệt độ, hằng số điện môi của dung môi (ε) và cường độ ion (I); cái sau đóng vai trò là thước đo cường độ điện trường được tạo ra bởi các ion trong dung dịch.

Đối với một chất điện phân nhất định, cường độ ion được biểu thị bằng phương trình Debye-Hückel:

Cường độ ion lần lượt bằng

trong đó C là nồng độ phân tích;

z là điện tích của cation hoặc anion.

Đối với chất điện phân tích điện đơn, cường độ ion trùng với nồng độ. Như vậy, NaCl và Na 2 SO 4 ở cùng nồng độ sẽ có lực ion khác nhau. Việc so sánh tính chất của dung dịch chất điện ly mạnh chỉ có thể được thực hiện khi cường độ ion bằng nhau; ngay cả những tạp chất nhỏ cũng làm thay đổi đáng kể tính chất của chất điện phân.

Hình 10.5 - Sự phụ thuộc

Hướng dẫn

Bản chất của lý thuyết này là khi tan chảy (hòa tan trong nước), hầu như tất cả các chất điện giải đều bị phân hủy thành các ion vừa tích điện dương vừa tích điện âm (gọi là sự phân ly điện phân). Dưới tác dụng của dòng điện, các cực âm ("-") di chuyển về phía cực dương (+), và các cực tích điện dương (cation, "+") di chuyển về phía cực âm (-). Sự phân ly điện phân là một quá trình thuận nghịch (quá trình ngược lại được gọi là “phân tử”).

Mức độ (a) phân ly điện phân phụ thuộc vào bản thân chất điện phân, dung môi và nồng độ của chúng. Đây là tỷ lệ giữa số lượng phân tử (n) bị phân tách thành các ion trên tổng số phân tử được đưa vào dung dịch (N). Bạn nhận được: a = n/N

Như vậy, chất điện ly mạnh là chất khi hòa tan vào nước sẽ phân hủy hoàn toàn thành ion. Chất điện ly mạnh thường là những chất có độ phân cực hoặc liên kết cao: đây là những muối hòa tan cao (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), cũng như các bazơ mạnh (KOH, NaOH, RbOH, Ba(OH)2 , CsOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2). Trong chất điện ly mạnh, chất hòa tan trong nó chủ yếu ở dạng ion ( ); Thực tế không có phân tử nào không phân ly.

Chất điện li yếu là chất chỉ phân ly một phần thành ion. Chất điện ly yếu cùng với các ion trong dung dịch chứa các phân tử không phân ly. Chất điện ly yếu không tạo ra nồng độ ion mạnh trong dung dịch.

Những cái yếu bao gồm:
- axit hữu cơ (hầu hết) (C2H5COOH, CH3COOH, v.v.);
- một số axit (H2S, H2CO3, v.v...);
- hầu hết tất cả các muối ít tan trong nước, amoni hydroxit, cũng như tất cả các bazơ (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH);
- Nước.

Thực tế chúng không dẫn dòng điện hoặc dẫn điện nhưng kém.

Xin lưu ý

Mặc dù nước tinh khiết dẫn điện rất kém nhưng nó có độ dẫn điện có thể đo được do nước phân ly nhẹ thành các ion hydroxit và hydro.

Lời khuyên hữu ích

Hầu hết các chất điện giải đều là những chất hung hãn nên khi làm việc với chúng phải cực kỳ cẩn thận và tuân thủ các quy định an toàn.

Bazơ mạnh là hợp chất hóa học vô cơ được tạo thành bởi nhóm hydroxyl -OH và chất kiềm (các nguyên tố nhóm I trong bảng tuần hoàn: Li, K, Na, RB, Cs) hoặc kim loại kiềm thổ (các nguyên tố nhóm II Ba, Ca ). Viết dưới dạng các công thức LiOH, KOH, NaOH, RbOH, CsOH, Ca(OH) ₂, Ba(OH) ₂.

Bạn sẽ cần

cốc bay hơi
đầu đốt
chỉ số
thanh kim loại
N₃PO₄

Hướng dẫn

Những lý do mạnh mẽ được thể hiện, đặc trưng của tất cả. Sự hiện diện trong dung dịch được xác định bởi sự thay đổi màu sắc của chất chỉ thị. Thêm phenolphtalein vào mẫu cùng dung dịch thử hoặc bỏ giấy quỳ. Methyl cam tạo ra màu vàng, phenolphtalein tạo ra màu tím và giấy quỳ chuyển sang màu xanh. Đế càng mạnh thì màu của chỉ báo càng đậm.

Nếu bạn cần tìm ra loại chất kiềm nào được cung cấp cho mình, thì hãy tiến hành phân tích định tính các dung dịch. Các bazơ mạnh phổ biến nhất là lithium, kali, natri, bari và canxi. Bazơ phản ứng với axit (phản ứng trung hòa) tạo thành muối và nước. Trong trường hợp này, có thể phân biệt được Ca(OH) ₂, Ba(OH) ₂ và LiOH. Khi kết hợp với axit, các hợp chất không hòa tan được hình thành. Các hydroxit còn lại sẽ không tạo ra kết tủa vì Tất cả các muối K và Na đều hòa tan.
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
Lọc chúng và làm khô chúng. Thêm cặn khô vào ngọn lửa đốt. Bằng cách thay đổi màu sắc của ngọn lửa, các ion lithium, canxi và bari có thể được xác định một cách định tính. Theo đó, bạn sẽ xác định được hydroxit nào. Muối lithium tạo màu cho ngọn lửa đốt có màu đỏ son. Muối bari có màu xanh lá cây, còn muối canxi có màu đỏ thẫm.

Các chất kiềm còn lại tạo thành orthophosphate hòa tan.

3 NaOH + H₃PO₄--→ Na₃PO₄ + 3 H₂O

3 KOH + H₃PO₄--→ K₃PO₄ + 3 H₂O

Cần phải làm bay hơi nước thành cặn khô. Đặt từng muối bay hơi lên một thanh kim loại vào ngọn lửa đốt. Ở đó, muối natri - ngọn lửa sẽ chuyển sang màu vàng sáng và kali - màu hồng tím. Như vậy, với một bộ thiết bị và thuốc thử tối thiểu, bạn đã xác định được tất cả những lý do chính đáng được đưa ra cho mình.

Chất điện phân là chất mà ở trạng thái rắn là chất điện môi, nghĩa là nó không dẫn điện nhưng khi hòa tan hoặc nóng chảy sẽ trở thành chất dẫn điện. Tại sao lại có sự thay đổi mạnh mẽ về tính chất như vậy? Thực tế là các phân tử chất điện phân trong dung dịch hoặc tan chảy sẽ phân ly thành các ion tích điện dương và tích điện âm, do đó các chất này ở trạng thái tổng hợp như vậy có khả năng dẫn dòng điện. Hầu hết các muối, axit và bazơ đều có tính chất điện li.

Hướng dẫn

Những chất nào được coi là mạnh? Những chất như vậy, trong dung dịch hoặc chất tan chảy mà gần như 100% phân tử tiếp xúc, bất kể nồng độ của dung dịch. Danh sách này bao gồm phần lớn các chất kiềm hòa tan, muối và một số axit, chẳng hạn như hydrochloric, bromide, iodide, nitric, v.v.

Những chất yếu hoạt động như thế nào trong dung dịch hoặc tan chảy? chất điện giải? Thứ nhất, chúng phân ly ở mức độ rất nhỏ (không quá 3% tổng số phân tử), thứ hai, sự phân ly của chúng trở nên tồi tệ hơn và chậm hơn khi nồng độ của dung dịch càng cao. Các chất điện giải như vậy bao gồm, ví dụ, (amoni hydroxit), hầu hết các axit hữu cơ và vô cơ (bao gồm cả axit hydrofluoric - HF) và tất nhiên, nước quen thuộc với tất cả chúng ta. Vì chỉ một phần không đáng kể các phân tử của nó bị phân hủy thành các ion hydro và ion hydroxyl.

Hãy nhớ rằng mức độ phân ly và theo đó, độ bền của chất điện phân phụ thuộc vào các yếu tố: bản chất của chất điện phân, dung môi và nhiệt độ. Do đó, bản thân sự phân chia này ở một mức độ nhất định là tùy tiện. Xét cho cùng, cùng một chất có thể, trong những điều kiện khác nhau, vừa là chất điện ly mạnh vừa là chất điện ly yếu. Để đánh giá độ bền của chất điện phân, một giá trị đặc biệt đã được đưa ra - hằng số phân ly, được xác định dựa trên định luật tác dụng khối lượng. Nhưng nó chỉ áp dụng được cho chất điện ly yếu; mạnh chất điện giải không tuân theo quy luật hành động quần chúng.

Nguồn:

danh sách chất điện giải mạnh

muối- đây là những chất hóa học bao gồm cation, nghĩa là ion tích điện dương, kim loại và anion tích điện âm - dư lượng axit. Có nhiều loại muối: bình thường, axit, bazơ, kép, hỗn hợp, ngậm nước, phức tạp. Điều này phụ thuộc vào thành phần cation và anion. Làm thế nào bạn có thể xác định căn cứ muối?

Chất điện phân là những chất, hợp kim của các chất hoặc dung dịch có khả năng dẫn điện bằng dòng điện. Có thể xác định chất điện giải nào thuộc về một chất bằng cách sử dụng lý thuyết phân ly điện phân.

Hướng dẫn

1. Bản chất của lý thuyết này là khi tan chảy (hòa tan trong nước), hầu như tất cả các chất điện giải đều bị phân hủy thành các ion, có thể tích điện dương và tích điện âm (được gọi là sự phân ly điện phân). Dưới tác dụng của dòng điện, các điện tích âm (anion, “-”) di chuyển về phía cực dương (+), và các điện tích dương (cation, “+”) di chuyển về phía cực âm (-). Sự phân ly điện phân là một quá trình thuận nghịch (quá trình ngược lại được gọi là “phân tử”).

2. Mức độ (a) phân ly điện phân phụ thuộc vào bản chất của chất điện phân, dung môi và nồng độ của chúng. Đây là tỷ lệ giữa số lượng phân tử (n) bị phân tách thành các ion trên tổng số phân tử được đưa vào dung dịch (N). Bạn nhận được: a = n/N

3. Như vậy, chất điện ly mạnh là những chất phân hủy hoàn toàn thành ion khi hòa tan trong nước. Các chất điện ly mạnh, như thường lệ, bao gồm các chất có liên kết phân cực hoặc ion cao: đây là các muối hòa tan cao, axit mạnh (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), cũng như các bazơ mạnh (KOH, NaOH, RbOH , Ba(OH)2, CsOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2). Trong chất điện ly mạnh, chất hòa tan trong đó chủ yếu ở dạng ion (anion và cation); Thực tế không có phân tử nào không phân ly.

4. Chất điện li yếu là chất chỉ phân ly một phần thành ion. Chất điện ly yếu cùng với các ion trong dung dịch chứa các phân tử không phân ly. Các chất điện ly yếu không tạo ra nồng độ ion mạnh trong dung dịch. Các chất yếu bao gồm: - axit hữu cơ (gần như tất cả) (C2H5COOH, CH3COOH, v.v.); - một số axit vô cơ (H2S, H2CO3, v.v.); tất cả các muối, ít tan trong nước, amoni hydroxit, cũng như tất cả các bazơ (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH); - chúng thực sự không dẫn điện, hoặc. họ tiến hành, nhưng kém.

Bạn sẽ cần

cốc bay hơi
đầu đốt
chỉ số
thanh kim loại
N?RO?

Hướng dẫn

1. Các bazơ mạnh thể hiện các tính chất hóa học đặc trưng của tất cả các hydroxit. Sự hiện diện của chất kiềm trong dung dịch được xác định bằng sự thay đổi màu của chất chỉ thị. Thêm metyl da cam, phenolphtalein hoặc bỏ giấy quỳ vào mẫu cùng dung dịch thử. Methyl cam tạo ra màu vàng, phenolphtalein tạo ra màu tím và giấy quỳ chuyển sang màu xanh. Cơ sở càng mạnh thì màu của chỉ báo càng bão hòa.

2. Nếu bạn cần tìm hiểu loại chất kiềm nào được cung cấp cho bạn, thì hãy tiến hành đánh giá kỹ các giải pháp. Các bazơ mạnh đặc biệt phổ biến là lithium, kali, natri, bari và canxi hydroxit. Bazơ phản ứng với axit (phản ứng trung hòa) tạo thành muối và nước. Trong trường hợp này có thể tách được Ca(OH)?, Ba(OH)? và LiOH. Khi tương tác với axit orthophosphoric sẽ hình thành kết tủa không hòa tan. Các hydroxit còn lại sẽ không tạo ra kết tủa vì tất cả muối K và Na đều tan được.3 Ca(OH) ? + 2 N?RO? –? Ca?(PO?)??+ 6 H?O3 Ba(OH) ? +2 N?RO? –? Ba?(PO?)??+ 6 H?O3 LiOH + H?PO? –? Lý?PO?? + 3 H?О Lọc và sấy khô. Thêm cặn khô vào ngọn lửa đốt. Bằng cách thay đổi màu sắc của ngọn lửa, có thể xác định chính xác các ion của lithium, canxi và bari. Theo đó, bạn sẽ xác định được hydroxit nào. Muối lithium tạo màu cho ngọn lửa đốt có màu đỏ carmine. Muối bari có màu xanh lá cây, muối canxi có màu đỏ.

3. Chất kiềm còn lại tạo thành orthophosphate hòa tan.3 NaOH + H?PO?–? Không?PO? + 3 H?O3 KOH + H?PO?–? K?RO? + 3 H?ОPhải làm bay hơi nước đến cặn khô. Đặt từng muối bay hơi lên một thanh kim loại vào ngọn lửa đốt. Nơi có muối natri, ngọn lửa sẽ chuyển sang màu vàng trong và kali orthophosphate sẽ chuyển sang màu hồng tím. Như vậy, với bộ thiết bị và thuốc thử nhỏ nhất, bạn đã xác định được tất cả các bazơ mạnh được trao cho mình.

Chất điện phân là chất mà ở trạng thái rắn là chất điện môi, nghĩa là nó không dẫn điện nhưng khi hòa tan hoặc nóng chảy sẽ trở thành chất dẫn điện. Tại sao lại có sự thay đổi mạnh mẽ về tính chất như vậy? Thực tế là các phân tử chất điện phân trong dung dịch hoặc tan chảy sẽ phân ly thành các ion tích điện dương và tích điện âm, do đó các chất này ở trạng thái kết tụ này có khả năng dẫn dòng điện. Nhiều muối, axit và bazơ có tính chất điện phân.

Hướng dẫn

1. là tất cả mọi thứ chất điện giải giống nhau về độ bền, nghĩa là chúng là chất dẫn điện tốt? Không, vì nhiều chất trong dung dịch hoặc chất tan chỉ phân ly ở mức độ nhỏ. Do đó chất điện giảiđược chia thành mạnh, trung bình và yếu.

2. Những chất nào được coi là chất điện li mạnh? Những chất như vậy trong dung dịch hoặc tan chảy mà gần như 100% phân tử trải qua quá trình phân ly, bất kể nồng độ của dung dịch. Danh sách các chất điện giải mạnh bao gồm nhiều loại kiềm hòa tan, muối và một số axit, chẳng hạn như hydrochloric, bromide, iodide, nitric, v.v.

3. Họ khác với họ như thế nào? chất điện giải sức mạnh trung bình? Thực tế là chúng phân ly ở mức độ thấp hơn nhiều (từ 3% đến 30% phân tử phân hủy thành ion). Đại diện điển hình của các chất điện phân như vậy là axit sunfuric và photphoric.

4. Các hợp chất yếu hoạt động như thế nào trong dung dịch hoặc tan chảy? chất điện giải? Thứ nhất, chúng phân ly ở mức độ rất nhỏ (không quá 3% tổng số phân tử), thứ hai, sự phân ly của chúng càng vụng về và nhàn nhã thì độ bão hòa của dung dịch càng cao. Các chất điện giải như vậy bao gồm amoniac (amoni hydroxit), nhiều axit hữu cơ và vô cơ (bao gồm cả axit hydrofluoric - HF) và tất nhiên là nước quen thuộc với tất cả chúng ta. Bởi vì chỉ một phần rất nhỏ các phân tử của nó bị phân hủy thành các ion hydro và ion hydroxyl.

5. Hãy nhớ rằng mức độ phân ly và theo đó, độ bền của chất điện phân phụ thuộc vào nhiều yếu tố: bản chất của chất điện phân, dung môi và nhiệt độ. Do đó, bản thân sự phân phối này ở một mức độ nhất định là tùy tiện. Trong trà, cùng một chất, trong những điều kiện khác nhau, có thể vừa là chất điện ly mạnh vừa là chất điện ly yếu. Để đánh giá độ bền của chất điện phân, một giá trị đặc biệt đã được đưa ra - hằng số phân ly, được xác định dựa trên định luật tác dụng khối lượng. Nhưng nó chỉ áp dụng được cho chất điện ly yếu; mạnh mẽ chất điện giải không tuân theo quy luật hành động quần chúng.

muối- đây là những chất hóa học bao gồm cation, nghĩa là ion tích điện dương, kim loại và anion tích điện âm - dư lượng axit. Có nhiều loại muối: điển hình, axit, bazơ, kép, hỗn hợp, ngậm nước, phức tạp. Điều này phụ thuộc vào thành phần cation và anion. Làm sao có thể xác định được căn cứ muối?

Hướng dẫn

1. Hãy tưởng tượng bạn có bốn thùng chứa dung dịch cháy giống hệt nhau. Bạn biết rằng đây là các dung dịch của lithium cacbonat, natri cacbonat, kali cacbonat và bari cacbonat. Nhiệm vụ của bạn: xác định xem toàn bộ thùng chứa muối gì.

2. Nhớ lại tính chất vật lý và hóa học của các hợp chất của các kim loại này. Liti, natri, kali là các kim loại kiềm thuộc nhóm thứ nhất, tính chất của chúng rất giống nhau, hoạt tính tăng dần từ lithium đến kali. Bari là kim loại kiềm thổ nhóm 2. Muối cacbonic của nó hòa tan hoàn toàn trong nước nóng, nhưng hòa tan kém trong nước lạnh. Dừng lại! Đây là cơ hội đầu tiên để xác định ngay thùng chứa nào chứa bari cacbonat.

3. Làm nguội các thùng chứa, chẳng hạn bằng cách đặt chúng vào thùng chứa có đá. Ba dung dịch sẽ vẫn trong, nhưng dung dịch thứ tư sẽ nhanh chóng trở nên đục và bắt đầu hình thành kết tủa màu trắng. Đây là nơi tìm thấy muối bari. Đặt thùng chứa này sang một bên.

4. Bạn có thể nhanh chóng xác định bari cacbonat bằng phương pháp khác. Cách khác, đổ một ít dung dịch vào một thùng chứa khác cùng với dung dịch muối sunfat (chẳng hạn như natri sunfat). Chỉ các ion bari khi liên kết với các ion sunfat mới ngay lập tức tạo thành kết tủa màu trắng đậm đặc.

5. Hóa ra bạn đã xác định được bari cacbonat. Nhưng làm thế nào để phân biệt được 3 muối kim loại kiềm? Việc này khá dễ thực hiện, bạn sẽ cần cốc bay hơi bằng sứ và đèn cồn.

6. Đổ một lượng nhỏ toàn bộ dung dịch vào cốc sứ riêng và làm bay hơi nước trên ngọn lửa của đèn cồn. Dạng tinh thể nhỏ. Đặt chúng vào ngọn lửa của đèn cồn hoặc đèn đốt Bunsen - được đỡ bằng nhíp thép hoặc thìa sứ. Nhiệm vụ của bạn là chú ý đến màu sắc của “lưỡi” ngọn lửa đang rực cháy. Nếu là muối lithium thì màu sẽ có màu đỏ trong. Natri sẽ biến ngọn lửa thành màu vàng đậm và kali sẽ biến nó thành màu tím tím. Nhân tiện, nếu muối bari được thử theo cách tương tự thì màu của ngọn lửa phải là màu xanh lá cây.

Lời khuyên hữu ích
Một nhà hóa học nổi tiếng khi còn trẻ đã vạch trần bà chủ nhà trọ tham lam theo cách tương tự. Anh ta rắc phần còn lại của đĩa ăn dở bằng lithium clorua - một chất chắc chắn vô hại nếu sử dụng với số lượng nhỏ. Ngày hôm sau, vào bữa trưa, một miếng thịt từ món ăn phục vụ trên bàn được đốt trước kính quang phổ - và những người ở trong khu trọ nhìn thấy một sọc đỏ rõ ràng. Bà chủ nhà đang chuẩn bị thức ăn từ thức ăn thừa của ngày hôm qua.

Hãy chú ý!
Đúng, nước tinh khiết dẫn điện rất kém, nó vẫn có độ dẫn điện có thể đo được, được giải thích là do nước phân ly nhẹ thành các ion hydroxit và ion hydro.

Lời khuyên hữu ích
Nhiều chất điện giải là chất thù địch nên khi làm việc với chúng phải cực kỳ cẩn thận và tuân thủ các quy định an toàn.

Lý thuyết về sự phân ly điện phânđược đề xuất bởi nhà khoa học Thụy Điển S. Arrhenius vào năm 1887.

sự phân ly điện phân- đây là sự phân hủy các phân tử chất điện phân với sự hình thành các ion tích điện dương (cation) và tích điện âm (anion) trong dung dịch.

Ví dụ, axit axetic phân ly như thế này trong dung dịch nước:

CH 3 COOH⇄H + +CH 3 COO - .

Sự phân ly là một quá trình thuận nghịch. Nhưng các chất điện giải khác nhau phân ly khác nhau. Mức độ phụ thuộc vào bản chất của chất điện phân, nồng độ của nó, bản chất của dung môi và các điều kiện bên ngoài (nhiệt độ, áp suất).

Mức độ phân ly α - tỷ lệ giữa số lượng phân tử bị phân hủy thành các ion trên tổng số phân tử:

α=v'(x)/v(x).

Mức độ có thể thay đổi từ 0 đến 1 (từ không phân ly đến hoàn thành hoàn toàn). Được chỉ định dưới dạng phần trăm. Xác định bằng thực nghiệm. Khi chất điện phân phân ly, số lượng hạt trong dung dịch tăng lên. Mức độ phân ly cho biết cường độ của chất điện phân.

Phân biệt mạnh Và chất điện ly yếu.

Chất điện ly mạnh- đây là những chất điện giải có mức độ phân ly vượt quá 30%.

Chất điện phân có độ bền trung bình- đây là những chất có mức độ phân ly dao động từ 3% đến 30%.

chất điện li yếu- mức độ phân ly trong dung dịch nước 0,1 M nhỏ hơn 3%.

Ví dụ về chất điện ly yếu và mạnh.

Các chất điện ly mạnh trong dung dịch loãng sẽ phân hủy hoàn toàn thành các ion, tức là α = 1. Nhưng các thí nghiệm cho thấy rằng độ phân ly không thể bằng 1, nó có giá trị gần đúng nhưng không bằng 1. Đây không phải là sự phân ly thực sự mà là một sự phân ly rõ ràng.

Ví dụ: hãy để một số kết nối α = 0,7. Những thứ kia. theo lý thuyết của Arrhenius, 30% phân tử không phân ly “nổi” trong dung dịch. Và 70% hình thành các ion tự do. Và lý thuyết tĩnh điện đưa ra một định nghĩa khác cho khái niệm này: nếu α = 0,7 thì tất cả các phân tử đều bị phân ly thành các ion, nhưng các ion chỉ có 70% tự do, còn 30% còn lại bị liên kết bởi các tương tác tĩnh điện.

Mức độ phân ly rõ ràng.

Mức độ phân ly không chỉ phụ thuộc vào bản chất của dung môi và chất tan mà còn phụ thuộc vào nồng độ của dung dịch và nhiệt độ.

Phương trình phân ly có thể được biểu diễn như sau:

AK ⇄ A- + K + .

Và mức độ phân ly có thể được biểu diễn như sau:

Khi nồng độ dung dịch tăng thì mức độ phân ly chất điện phân giảm. Những thứ kia. giá trị độ cho một chất điện phân cụ thể không phải là một giá trị không đổi.

Vì sự phân ly là một quá trình thuận nghịch nên phương trình tốc độ phản ứng có thể được viết như sau:

Nếu sự phân ly là cân bằng thì tốc độ sẽ bằng nhau và kết quả là chúng ta nhận được hằng số cân bằng(hằng số phân ly):

K phụ thuộc vào bản chất của dung môi và nhiệt độ nhưng không phụ thuộc vào nồng độ của dung dịch. Rõ ràng từ phương trình là càng có nhiều phân tử không phân ly thì giá trị của hằng số phân ly chất điện phân càng thấp.

Axit đa bazơ phân ly từng bước và mỗi bước có giá trị hằng số phân ly riêng.

Nếu một axit polybasic phân ly thì proton đầu tiên sẽ dễ dàng bị loại bỏ nhất, nhưng khi điện tích của anion tăng lên, lực hút sẽ tăng lên và do đó proton khó loại bỏ hơn nhiều. Ví dụ,

Hằng số phân ly của axit orthophosphoric ở mỗi bước sẽ khác nhau rất nhiều:

Tôi - sân khấu:

II - giai đoạn:

III - giai đoạn:

Ở giai đoạn đầu, axit orthophosphoric là một axit có độ bền trung bình, ở giai đoạn 2 thì yếu, ở giai đoạn 3 thì rất yếu.

Ví dụ về hằng số cân bằng của một số dung dịch điện phân.

Hãy xem một ví dụ:

Nếu đồng kim loại được thêm vào dung dịch chứa ion bạc thì tại thời điểm cân bằng, nồng độ ion đồng phải lớn hơn nồng độ bạc.

Nhưng hằng số có giá trị thấp:

AgCl⇄Ag + +Cl - .

Điều này cho thấy rằng vào thời điểm đạt đến trạng thái cân bằng, rất ít clorua bạc đã hòa tan.

Nồng độ đồng và bạc kim loại được đưa vào hằng số cân bằng.

Sản phẩm ion của nước.

Bảng dưới đây chứa dữ liệu sau:

Hằng số này được gọi là sản phẩm ion của nước, chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. Theo sự phân ly, có một ion hydroxit trên 1 ion H+. Trong nước tinh khiết nồng độ của các ion này là như nhau: [ H + ] = [Ồ - ].

Từ đây, [ H + ] = [Ồ- ] = = 10-7 mol/l.

Nếu bạn thêm một chất lạ, ví dụ như axit clohydric vào nước, nồng độ của các ion hydro sẽ tăng lên, nhưng tích số ion của nước không phụ thuộc vào nồng độ.

Và nếu bạn thêm chất kiềm, nồng độ các ion sẽ tăng lên và lượng hydro sẽ giảm đi.

Nồng độ và có mối liên hệ với nhau: giá trị này càng lớn thì giá trị kia càng nhỏ.

Độ axit của dung dịch (pH).

Độ axit của dung dịch thường được biểu thị bằng nồng độ ion H+. Trong môi trường axit độ pH<10 -7 моль/л, в нейтральных - độ pH= 10 -7 mol/l, trong môi trường kiềm - pH> 10 -7 mol/l.
Độ axit của dung dịch được biểu thị bằng logarit âm của nồng độ ion hydro, gọi nó là độ pH.

pH = -lg[ H + ].

Mối quan hệ giữa hằng số và mức độ phân ly.

Hãy xem xét một ví dụ về sự phân ly của axit axetic:

Hãy tìm hằng số:

nồng độ mol C=1/V., thay nó vào phương trình và nhận được:

Những phương trình này là Định luật chăn nuôi của W. Ostwald, theo đó hằng số phân ly của chất điện phân không phụ thuộc vào độ pha loãng của dung dịch.