Chất điện giải: ví dụ. Thành phần và tính chất của chất điện giải. điện mạnh và điểm yếu

Chất điện giải là những hóa chất được biết đến từ thời cổ đại. Tuy nhiên, hầu hết các lĩnh vực ứng dụng của họ, họ đã giành thời gian gần đây. Chúng tôi sẽ thảo luận về các ưu tiên hàng đầu cho ngành công nghiệp sử dụng các chất này và chúng ta sẽ hiểu rằng quá khứ là hiện tại, và khác với nhau. Nhưng chúng ta bắt đầu với một sự lạc đề vào lịch sử.

câu chuyện

Các chất điện nổi tiếng lâu đời nhất - muối và axit là mở ngay cả trong thế giới cổ đại. Tuy nhiên, sự hiểu biết về cấu trúc và tính chất của chất điện giải đã tiến hóa theo thời gian. Lý thuyết các quá trình này đã phát triển từ năm 1880, khi ông đang thực hiện một số khám phá, lý thuyết liên quan đến các tính chất của chất điện phân. Có một vài nhảy lượng tử trong các lý thuyết mô tả các cơ chế của sự tương tác của các chất điện giải bằng nước (trong thực tế chỉ có trong dung dịch họ có được các tính chất mà làm cho việc sử dụng chúng trong ngành công nghiệp).

Bây giờ chúng ta sẽ thấy chính xác một số lý thuyết đã có ảnh hưởng lớn nhất đến sự phát triển của khái niệm về chất điện và tính chất của chúng. Hãy bắt đầu với lý thuyết phổ biến nhất và đơn giản, rằng mỗi người chúng ta mất đi học.

Arrhenius lý thuyết về phân ly điện

Năm 1887 nhà hóa học người Thụy Điển Svante Arrhenius và nhà hóa học Nga-Đức Wilhelm Ostwald đã phát triển lý thuyết về phân ly điện. Tuy nhiên, ở đây cũng vậy, nó không phải là đơn giản như vậy. Arrhenius bản thân là người ủng hộ cái gọi là lý thuyết vật lý của giải pháp mà không đưa vào tài khoản sự tương tác của các thành phần của chất bằng nước và tuyên bố rằng có những hạt mang điện tích tự do (ion) trong dung dịch. Bằng cách này, từ vị trí như ngày nay đang xem xét việc phân ly điện của trường.

Chúng tôi nói chuyện với tất cả như nhau mà làm cho lý thuyết và làm thế nào nó giải thích cơ chế của sự tương tác của các chất với nước. Như với bất kỳ công việc khác, nó có một số định đề mà nó sử dụng:

1. Trong phản ứng của nước với các chất tan rã thành các ion (tích cực - tiêu cực và cation - anion). Những hạt này phải chịu hydrat hóa họ thu hút các phân tử nước trong đó, tình cờ, được tính trên một mặt tích cực và mặt khác - âm (lưỡng cực được hình thành) hình thành trong khu phức hợp thủy (solvat).

2. Quá trình phân ly có thể đảo ngược - ví dụ: nếu chất được chia thành các ion, dưới ảnh hưởng của yếu tố bất kỳ, nó lại có thể trở thành một nguồn.

3. Nếu các điện cực kết nối với các giải pháp và để cho hiện tại, các cation sẽ bắt đầu di chuyển đến các điện cực âm - cathode và anion với tích điện dương - anode. Đó là lý do tại sao các chất là dễ dàng hòa tan trong nước, dẫn điện tốt hơn so với nước vậy. Đối với lý do tương tự chúng được gọi là chất điện giải.

4. Mức độ phân ly của chất điện đặc trưng tỷ lệ phần trăm chất bị giải thể. Tỷ lệ này phụ thuộc vào dung môi và các tính chất của chất tan, nồng độ sau này và nhiệt độ bên ngoài.

Ở đây, trong thực tế, và tất cả các nguyên lý cơ bản của lý thuyết đơn giản này. Chúng ta sẽ sử dụng trong bài viết này để xem mô tả về những gì đang xảy ra trong dung dịch điện giải. Ví dụ về các hợp chất Chúng ta hãy xem xét một chút sau đó, và bây giờ chúng ta hãy xem xét một giả thuyết khác.

axit Lý thuyết và bazơ Lewis

Theo lý thuyết của phân ly điện, axit - một chất hiện diện trong một giải pháp mà hydro cation và cơ sở - hợp chất phân hủy trong dung dịch để một anion hydroxide. Có một lý thuyết, được đặt tên theo nhà hóa học nổi tiếng Gilbert Lewis. Nó cho phép bạn mở rộng các khái niệm về nhiều axit và bazơ. Theo lý thuyết Lewis, axit - là các ion hoặc phân tử của chất đó có quỹ đạo electron tự do và có thể chấp nhận một electron từ phân tử khác. Dễ đoán rằng các căn cứ sẽ là những hạt có khả năng để cung cấp cho một hoặc nhiều electron của mình để "sử dụng" axit. Thật là thú vị ở đây là axit hoặc cơ sở có thể không chỉ là chất điện phân mà còn bất kỳ chất nào mà thậm chí không tan trong nước.

lý thuyết Protolytic Brendsteda Lowry

Trong năm 1923, độc lập với nhau, hai nhà khoa học - J. và T. Lowry Bronsted -predlozhili lý thuyết, mà bây giờ tích cực được sử dụng bởi các nhà khoa học để mô tả các quá trình hóa học. Điều cốt lõi của lý thuyết này là các phân ly về ý nghĩa đi xuống đến một chuyển proton từ acid-base. Như vậy, sau này được hiểu ở đây là chất nhận proton. Sau đó, các axit là nhà tài trợ của họ. Lý thuyết này cũng giải thích sự tồn tại của chất tốt mà triển lãm bất động sản và axit và bazơ. các hợp chất như vậy được gọi là lưỡng tính. Về lý thuyết Bronsted-Lowry nhiệm kỳ của họ cũng áp dụng ampholytes, trong khi đó thường được gọi là protoliths axit hoặc cơ sở.

Chúng tôi đã đến với phần tiếp theo. Dưới đây chúng tôi sẽ cho bạn biết những gì khác nhau điện mạnh và điểm yếu, và thảo luận về tác động của yếu tố bên ngoài trên tài sản của họ. Và sau đó để tiến hành mô tả của ứng dụng thực tế của họ.

điện mạnh và điểm yếu

Mỗi chất phản ứng với một mình nước. Một số hòa tan nó tốt (ví dụ, natri clorua), và một số không hòa tan (ví dụ, phấn). Như vậy, tất cả các chất được chia thành chất điện mạnh và điểm yếu. Loại thứ hai là các chất tương tác kém với nước và lắng đọng trên dưới cùng của giải pháp. Điều này có nghĩa rằng họ có một mức độ rất thấp của phân ly và trái phiếu năng lượng cao, cho phép các phân tử phân hủy thành các ion thành phần của nó trong điều kiện bình thường. Phân ly điện yếu xảy ra hoặc chậm hoặc bằng cách tăng nhiệt độ và nồng độ của các chất trong dung dịch.

Nói về một chất điện phân mạnh mẽ. Chúng bao gồm tất cả các muối hòa tan, cũng như axit mạnh và kiềm. Họ rất dễ vỡ thành ion và rất khó khăn để thu thập chúng trong mưa. Dòng điện trong chất điện phân, tình cờ, được thực hiện nhờ các ion chứa trong dung dịch. Do đó, các chất điện giải mạnh mẽ dẫn tốt nhất. Ví dụ về sau này: axit mạnh, kiềm, muối hòa tan.

Yếu tố ảnh hưởng đến hành vi của chất điện

Bây giờ nhìn vào cách thức thay đổi ảnh hưởng đến môi trường bên ngoài vào tính chất của vật. Nồng độ trực tiếp ảnh hưởng đến mức độ phân ly của chất điện phân. Hơn nữa, mối quan hệ này có thể được thể hiện về mặt toán học. Các luật mô tả mối quan hệ này, được gọi là luật của sự pha loãng của Ostwald và được viết như sau: a = (K / c) 1/2. Ở đây, một - là mức độ phân ly (thực hiện như là một phần nhỏ), K - phân ly liên tục, khác nhau đối với từng chất, và với - nồng độ chất điện phân trong dung dịch. Theo công thức này, bạn có thể học được rất nhiều về vật chất và hành vi của nó trong dung dịch.

Nhưng chúng tôi đã đi lạc khỏi chủ đề. tập trung hơn nữa vào mức độ phân ly của chất điện cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ. Đối với hầu hết các chất tăng nó làm tăng khả năng hòa tan và độ phản ứng. Điều này có thể giải thích sự xuất hiện của phản ứng nhất định ở nhiệt độ cao. Trong điều kiện bình thường, họ là một trong hai rất chậm, hoặc theo cả hai hướng (quá trình này được gọi là đảo ngược).

Chúng tôi đã xem xét các yếu tố quyết định hành vi của một hệ thống như một giải pháp điện giải. Bây giờ chúng ta chuyển sang ứng dụng thực tế trong số này, không nghi ngờ gì nữa, các chất hóa học rất quan trọng.

ứng dụng công nghiệp

Tất nhiên, tất cả mọi người đã nghe từ "điện" như áp dụng cho pin. Trong một chiếc xe sử dụng pin chì-axit, các chất điện giải, trong đó thực hiện vai trò của một axit sulfuric 40 phần trăm. Để hiểu tại sao lại có được tất cả bạn cần là một chất cần thiết để hiểu các tính năng của pin.

Vì vậy, nguyên tắc hoạt động của bất kỳ pin là bao nhiêu? Trong phản ứng đảo ngược mà diễn ra việc chuyển đổi của một chất trong một, như là kết quả trong đó các electron được giải phóng. Khi sự tương tác sạc pin xảy ra các chất, đó là bất khả thi trong điều kiện bình thường. Điều này có thể được biểu diễn như sự tích tụ của sức mạnh trong các vật liệu như là kết quả của một phản ứng hóa học. Khi xả việc chuyển đổi ngược lại bắt đầu, làm giảm hệ thống để trạng thái ban đầu của nó. Hai quá trình cùng nhau tạo thành một chu kỳ nạp-xả.

Xem xét quá trình nói trên là một ví dụ cụ thể - các ắc quy chì-axit. Vì nó là dễ đoán, nguồn hiện tại bao gồm một yếu tố, bao gồm một chì (chì diokisd và PbO ₂₎ và một axit. Bất kỳ pin bao gồm các điện cực và không gian giữa chúng đầy chỉ với các chất điện phân. Như sau này, như chúng ta đã thấy, trong ví dụ này sử dụng nồng độ axit sulfuric của 40 phần trăm. Catot của pin làm từ dioxide chì, cực dương được làm bằng chì tinh khiết. Tất cả điều này là bởi vì hai điện cực khác nhau xảy ra phản ứng đảo ngược sự tham gia của các ion đó là axit phân ly:

1. PbO ₂ + SO ₄ ^{2- + 4H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2H ₂ O (các phản ứng xảy ra ở các điện cực âm - cathode).
2. Pb + SO ₄ ^{2- -} 2e - = PbSO ₄ (các phản ứng xảy ra ở điện cực dương - cực dương).

Nếu bạn đọc những phản ứng từ trái sang phải - có được các quá trình xảy ra trong thời gian xả pin, và nếu đúng - có tính phí. Mỗi nguồn hóa chất hiện tại của các phản ứng này là khác nhau, nhưng cơ chế xảy ra của họ nói chung mô tả giống nhau: có hai quy trình, một trong số đó electron được "hấp thụ" và người kia, ngược lại, "đi." Điều quan trọng nhất là số lượng của các electron hấp thụ tương đương với số công bố.

Trên thực tế, bên cạnh pin, có nhiều ứng dụng của các chất này. Nhìn chung, chất điện giải, ví dụ trong số đó chúng tôi đã đưa ra, - nó chỉ là một hạt sự đa dạng của các chất được thống nhất dưới thuật ngữ này. Họ bao quanh chúng ta ở khắp mọi nơi, ở khắp mọi nơi. Ví dụ, cơ thể con người. Bạn có nghĩ rằng không có các chất như vậy? Rất sai. Chúng được tìm thấy ở khắp mọi nơi trong chúng ta và chiếm số lượng lớn nhất các chất điện giải trong máu. Chúng bao gồm, ví dụ, các ion sắt, mà là một phần của hemoglobin và giúp chuyên chở oxy đến các mô của cơ thể chúng ta. chất điện giải trong máu cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc điều tiết cân bằng nước muối và công việc của tim. Chức năng này được thực hiện bởi các ion kali và natri (thậm chí còn có một quá trình xảy ra trong các tế bào đó được đặt tên bơm kali-natri).

Bất kỳ chất mà bạn có thể hòa tan ít nhất một chút - chất điện giải. Và không có ngành công nghiệp và đời sống của chúng ta, bất cứ nơi nào chúng được áp dụng. Nó không chỉ là pin trong xe hơi và pin. Là bất kỳ hóa chất và thực phẩm chế biến, nhà máy quân sự, các nhà máy may mặc và vân vân.

Thành phần điện giải, bằng cách này, là khác nhau. Do đó, người ta có thể phân bổ các chất điện phân axit và kiềm. Chúng khác nhau về cơ bản trong tính chất của chúng: như chúng ta đã biết, axit là nhà tài trợ proton, và kiềm - chất nhận. Nhưng theo thời gian, thay đổi thành phần điện giải do mất một phần của nồng độ chất hoặc giảm hoặc tăng (tất cả phụ thuộc vào những gì bị mất, nước hoặc chất điện phân).

Mỗi ngày chúng ta đang phải đối mặt với họ, nhưng rất ít người biết chính xác định nghĩa của một thuật ngữ như chất điện giải. Ví dụ về các chất cụ thể, chúng tôi đã thảo luận, vì vậy chúng ta hãy chuyển sang một chút khái niệm phức tạp hơn.

Các tính chất vật lý của chất điện

Bây giờ về vật lý. Điều quan trọng nhất để hiểu trong việc nghiên cứu chủ đề này - dòng điện được truyền cho các chất điện giải. vai trò quyết định trong việc này được chơi bởi các ion. Những hạt tích điện có thể di chuyển từ một phần của giải pháp phụ trách khác. Do đó, các anion có xu hướng luôn để điện cực dương và cation - đến tiêu cực. Như vậy, bằng cách tác động vào các giải pháp dòng điện, chúng tôi chia những chi phí trên các cạnh đối diện của hệ thống.

đặc tính vật lý rất thú vị như mật độ. Nó ảnh hưởng đến nhiều tính chất của các hợp chất của chúng tôi đang được thảo luận. Và thường bật ra câu hỏi: "Làm thế nào để tăng mật độ của chất điện" Trong thực tế, câu trả lời rất đơn giản: nó là cần thiết để giảm hàm lượng nước của các giải pháp. Kể từ khi mật độ các chất điện chủ yếu là xác định mật độ của các axit sulfuric, nó chủ yếu phụ thuộc vào nồng độ cuối cùng. Có hai cách để thực hiện kế hoạch. Đầu tiên là khá đơn giản: đun sôi chất điện phân chứa trong pin. Để làm điều này, bạn cần phải sạc nó sao cho nhiệt độ bên trong tăng nhẹ trên một trăm độ C. Nếu phương pháp này không làm việc, đừng lo lắng, có một: chỉ cần thay thế các chất điện cũ mới. Để làm điều này, để ráo giải pháp cũ để làm sạch bên trong của axit sunfuric dư trong nước cất, sau đó đổ một phần mới. Thông thường, chất lượng của các dung dịch điện giải ngay lập tức có một giá trị nồng độ mong muốn. Sau khi thay thế có thể quên làm thế nào để nâng cao mật độ của các chất điện phân.

Thành phần điện giải chủ yếu xác định tính chất của nó. Đặc điểm như độ dẫn điện và mật độ, ví dụ, mạnh phụ thuộc vào bản chất của chất tan và nồng độ của nó. Có một câu hỏi riêng biệt của bao nhiêu điện trong pin có thể được. Trong thực tế, khối lượng của nó có liên quan trực tiếp đến khả năng công bố của sản phẩm. Các axit sulfuric hơn bên trong pin, vì vậy nó là mạnh hơn, t. E. Điện áp hơn là khả năng sản xuất.

Trong trường hợp nó rất hữu ích?

Nếu bạn là một người đam mê xe hơi hoặc chỉ quan tâm đến chiếc xe, bạn sẽ hiểu tất cả mọi thứ cho mình. Chắc chắn bạn thậm chí không biết làm thế nào để xác định bao nhiêu điện trong pin là bây giờ. Và nếu bạn ra khỏi xe, sau đó sự hiểu biết về các tính chất của các chất này, việc sử dụng chúng và cách chúng tương tác với nhau sẽ không được thừa. Biết được điều này, bạn sẽ không bị nhầm lẫn, bạn được yêu cầu phải nói gì chất điện phân trong ắc quy. Mặc dù ngay cả khi bạn không phải là một người đam mê xe, nhưng bạn có một chiếc xe, sau đó sự hiểu biết về thiết bị pin sẽ được hoàn toàn không có hại và sẽ giúp bạn để sửa chữa. Nó sẽ dễ dàng hơn và rẻ hơn để làm tất cả mọi thứ cho mình, hơn là đi đến trung tâm xe.

Và để tìm hiểu thêm về chủ đề này, chúng tôi khuyên bạn nên kiểm tra sách giáo khoa hóa học cho các trường học và đại học. Nếu bạn biết khoa học này tốt và đọc đủ sách, lựa chọn tốt nhất sẽ là "nguồn hóa chất hiện tại" Varypaeva. Có được đặt ra một cách chi tiết toàn bộ lý thuyết về tuổi thọ pin, một loạt các pin và các yếu tố hydro.

phần kết luận

Chúng tôi đã đi đến một kết thúc. Hãy tổng hợp. Trên chúng ta đã thảo luận tất cả mọi thứ, như có những điều như chất điện giải: ví dụ, lý thuyết cấu trúc và các tính chất, chức năng và các ứng dụng. Một lần nữa, nó cần phải nói rằng các hợp chất này là một phần của cuộc sống của chúng tôi, mà không có nó không thể tồn tại, cơ thể chúng ta và mọi lĩnh vực của ngành công nghiệp. Bạn nhớ những chất điện giải trong máu? Nhờ họ chúng ta đang sống. Và những gì về chiếc xe của chúng tôi? Với kiến thức này, chúng tôi có thể sửa chữa bất kỳ vấn đề với pin, như bây giờ hiểu làm thế nào để nâng cao mật độ của các chất điện phân trong đó.

Tất cả không thể nói, nhưng chúng tôi không đặt ra mục tiêu như vậy. Sau khi tất cả, nó không phải là tất cả những gì có thể được thông báo về các chất tuyệt vời.