Ўласцівасці электралітаў. Моцныя і слабыя электраліты. Электраліты - што такое?

Выдатныя праваднікі электрычнага току - золата, медзь, жалеза, алюміній, сплавы. Разам з імі існуе вялікая група рэчываў-неметаллов, расплавы і водныя растворы якіх таксама валодаюць уласцівасцю праводнасці. Гэта моцныя падставы, кіслоты, некаторыя солі, якія атрымалі агульную назву "электраліты". Што такое іённая праводнасць? Высвятлім, якое дачыненне маюць рэчывы-электраліты да гэтага распаўсюджанаму з'яве.

Якія часціцы пераносяць зарады?

Свет вакол поўны розных правадыроў, а таксама ізалятараў. Пра гэтыя ўласцівасці целаў і рэчываў вядома з глыбокай старажытнасці. Грэцкі матэматык Фалес правёў досвед з бурштынам (на грэцкай - «электрон»). Стратай яго аб шоўк, навуковец назіраў з'ява прыцягнення валасоў, валокнаў воўны. Пазней стала вядома, што бурштын з'яўляецца ізалятарам. У гэтым рэчыве няма часціц, якія маглі б пераносіць электрычны зарад. Добрыя праваднікі - металы. У іх складзе прысутнічаюць атамы, станоўчыя іёны і свабодныя, бясконца малыя адмоўныя часціцы - электроны. Менавіта яны забяспечваюць перанос зарадаў, калі прапускаюць ток. Моцныя электраліты ў сухім выглядзе не ўтрымліваюць свабодных часціц. Але пры растварэнні і расплаўленні адбываецца разбурэнне крышталічнай рашоткі, а таксама палярызацыя кавалентнай сувязі.

Вада, неэлектраліты і электраліты. Што такое растварэнне?

Аддаючы або далучаючы электроны, атамы металічных і неметалічных элементаў ператвараюцца ў іёны. Паміж імі ў крышталічнай рашотцы існуе досыць трывалая сувязь. Растварэнне або расплаўлення іённых злучэнняў, напрыклад, хларыду натрыю, прыводзіць да яе разбурэння. У палярных малекулах няма ні звязаных, ні свабодных іёнаў, яны ўзнікаюць пры ўзаемадзеянні з вадой. У 30-х гадах XIX стагоддзя М. Фарадей выявіў, што растворы некаторых рэчываў праводзяць ток. Вучоны ўвёў у навуку такія важнейшыя паняцці:

• іёны (зараджаныя часціцы);
• электраліты (праваднікі другога роду);
• катод;
• анод.

Ёсць злучэння - моцныя электраліты, крышталічныя рашоткі якіх цалкам руйнуюцца з вызваленнем іёнаў.

Існуюць нерастваральныя рэчывы і тыя, што захоўваюцца ў малекулярным выглядзе, напрыклад, цукар, фармальдэгід. Такія злучэнні называюцца неэлектраліты. Для іх не характэрна адукацыя зараджаных часціц. Слабыя электраліты (вугальная і воцатная кіслата, гідраксід амонія і шэраг іншых рэчываў) ўтрымліваюць мала іёнаў.

Тэорыя электралітычнай дысацыяцыі

У сваіх працах шведскі вучоны С. Арэніусам (1859-1927) абапіраўся на высновы Фарадея. У далейшым ўдакладнілі палажэнні яго тэорыі рускія даследчыкі І. абцасах і В. Кистяковский. Яны высветлілі, што пры растварэнні і расплаўленні ўтвараюць іёны не ўсе рэчывы, а толькі электраліты. Што такое дысацыяцыя па С. Арэніусам? Гэта і ёсць разбурэнне малекул, якое прыводзіць да з'яўлення зараджаных часціц у растворах і расплаваў. Асноўныя тэарэтычныя палажэнні С. Арэніусам:

1. Падставы, кіслоты і солі ў растворах знаходзяцца ў диссоциированном выглядзе.
2. Зварачальна распадаюцца на іёны моцныя электраліты.
3. Слабыя ўтвараюць мала іёнаў.

Паказчыкам ступені дысацыяцыі рэчывы (яе часта выяўляюць у працэнтах) з'яўляецца суадносіны ліку малекул, разводаў на іёны, і агульнай колькасці часціц у растворы. Электраліты з'яўляюцца моцнымі, калі значэнне гэтага паказчыка звыш 30%, у слабых - менш за 3%.

ўласцівасці электралітаў

Тэарэтычныя высновы С. Арэніусам дапоўнілі пазнейшыя даследаванні фізіка-хімічных працэсаў у растворах і расплавіць, праведзеныя рускімі вучонымі. Атрымалі тлумачэнне ўласцівасці падстаў і кіслот. Да першых адносяць злучэнні, у растворах якіх з катыёнаў можна выявіць толькі іёны металу, аніёнамі з'яўляюцца часціцы OH ^-. Малекулы кіслот распадаюцца на адмоўныя іёны кіслотнага астатку і пратоны вадароду (H ^+). Рух іёнаў у растворы і расплаве - хаатычнае. Разгледзім вынікі вопыту, для якога спатрэбіцца сабраць ланцуг, ўключыць у яе вугальныя электроды і звычайную лямпачку напальвання. Праверым праводнасць раствораў розных рэчываў: паваранай солі, воцатнай кіслаты і цукру (першыя два - электраліты). Што такое электрычны ланцуг? Гэта крыніца току і праваднікі, злучаныя паміж сабой. Пры замыканні ланцуга лямпачка будзе гарэць ярчэй ў растворы паваранай солі. Рух іёнаў набывае ўпарадкаванасць. Аніёны накіроўваюцца да дадатнага электрода, а катыёны - да адмоўнага.

У гэтым працэсе ў воцатнай кіслаце ўдзельнічае невялікая колькасць зараджаных часціц. Цукар не з'яўляецца электралітам, не праводзіць ток. Паміж электродамі ў гэтым растворы апынецца ізалявальны пласт, лямпачка гарэць не будзе.

Хімічныя ўзаемадзеяння паміж электралітамі

Пры Зьліваньне раствораў можна назіраць, як паводзяць сябе электраліты. Што такое іённыя ўраўненні падобных рэакцый? Разгледзім на прыкладзе хімічнага ўзаемадзеяння паміж хларыдам барыю і нітратам натрыю:

2NaNO ₃ + BaCl ₂ + = 2NaCl + Ba (NO _{3) 2.}

Формулы электралітаў запішам ў іённым выглядзе:

2Na ⁺ + 2NO ^3- + Ba ²⁺ + 2Cl ^- = 2Na ⁺ + 2Cl ^- + Ba ²⁺ + 2NO ^3-.

Узятыя для рэакцыі рэчывы - моцныя электраліты. У гэтым выпадку склад іёнаў не мяняецца. Хімічнае ўзаемадзеянне паміж растворамі электралітаў магчыма ў трох выпадках:

1. Калі адзін з прадуктаў з'яўляецца нерастваральныя рэчывы.

Малекулярнае раўнанне: Na ₂ SO ₄ + BaCl ₂ = BaSO ₄ + 2NaCl.

Запішам склад электралітаў ў выглядзе іёнаў:

2Na ⁺ + SO ₄ ²⁺ Ba ²⁺ + 2Cl ^- = BaSO _{4 (белы асадак)} + 2Na ⁺ 2Cl ^-.

2. Адно з ўтварыліся рэчываў - газ.

3. Сярод прадуктаў рэакцыі ёсць слабы электраліт.

Вада - адзін з найбольш слабых электралітаў

Хімічна чыстая вада (дыстыляваная) не праводзіць электрычны ток. Але ў яе складзе ёсць невялікая колькасць зараджаных часціц. Гэта пратоны Н ⁺ і аніёны ЁН ^-. Дысацыяцыі падвяргаецца нікчэмна малы лік малекул вады. Існуе велічыня - іённае твор вады, якая з'яўляецца пастаяннай пры тэмпературы 25 ° C. Яна дазваляе даведацца канцэнтрацыі Н ⁺ і ЁН ^-. Пераважаюць іёны вадароду ў растворах кіслот, гідраксід-аніёнаў больш у шчолачах. У нейтральных - супадае колькасць Н ⁺ і ЁН ^-. Сераду раствораў таксама характарызуе вадародны паказчык (рН). Чым ён вышэй, тым больш прысутнічае гідраксід-іёнаў. Асяроддзе з'яўляецца нейтральнай пры інтэрвале рн блізкім да 6-7. У прысутнасці іёнаў Н ⁺ і ЁН ^- змяняюць свой колер рэчывы-індыкатары: лакмус, фенолфталеин, метилоранж і іншыя.

Ўласцівасці раствораў і расплаваў электралітаў знаходзяць шырокае прымяненне ў прамысловасці, тэхніцы, сельскай гаспадарцы і медыцыне. Навуковае абгрунтаванне закладзена ў працах шэрагу выбітных навукоўцаў, растлумачыць паводзіны часціц, з якіх складаюцца солі, кіслоты і падставы. У іх растворах працякаюць шматстайныя рэакцыі іённага абмену. Яны выкарыстоўваюцца ў многіх вытворчых працэсах, у электрахіміі, гальванікі. Працэсы ў жывых істотах таксама адбываюцца паміж іёнамі ў растворах. Многія неметалы і металы, таксічныя ў выглядзе атамаў і малекул, незаменныя ў выглядзе зараджаных часціц (натрый, калій, магній, хлор, фосфар і іншыя).