Elettroliti: eżempji. Il-kompożizzjoni u l-proprjetajiet ta 'elettroliti. elettroliti b'saħħithom u dgħajfa

Elettroliti huma l-kimiċi magħrufa minn żminijiet antiki. Madankollu, ħafna oqsma ta 'applikazzjoni tagħhom, huma rebħu reċentement. Aħna ser jiddiskuti l-ogħla prijorità għall-industrija tal-użu ta 'dawn is-sustanzi u aħna għandu jifhmu li l-passat hija l-preżenti, u huma differenti minn xulxin. Imma nibdew bi tonqos fis-istorja.

istorja

Il elettroliti eqdem magħrufa - imluħa u l-aċidi hija miftuħa anki fil-dinja tal-qedem. Madankollu, il-fehim ta 'l-istruttura u l-proprjetajiet ta' elettroliti evolvew matul iż-żmien. Teorija dawn il-proċessi evolvew minn mindu 1880, meta kien għamel numru ta 'skoperti, teoriji relatati mal-proprjetajiet tal-elettrolit. Kien hemm diversi leaps quantum fil-teoriji li jiddeskrivu l-mekkaniżmi ta 'interazzjoni tal-elettroliti bl-ilma (fil-fatt biss f'soluzzjoni jakkwistaw il-proprjetajiet li jagħmlu użu tagħhom fl-industrija).

Issa se naraw eżattament diversi teoriji li kellhom l-akbar impatt fuq l-iżvilupp ta 'kunċetti ta' elettroliti u l-proprjetajiet tagħhom. Nibdew bl-teorija aktar komuni u sempliċi, li kull wieħed minna ħa fl-iskola.

Arrhenius teorija ta 'dissoċjazzjoni elettrolitiċi

Fl-1887 il-ispiżjar Svediża Svante Arrhenius u r-Russu Ġermaniż ispiżjar Wilhelm Ostwald żviluppa t-teorija ta 'dissoċjazzjoni elettrolitiċi. Madankollu, hawnhekk, wisq, mhuwiex daqshekk sempliċi. Arrhenius stess kien sostenitur hekk imsejħa teorija fiżika ta 'soluzzjonijiet li ma jieħdux in kunsiderazzjoni l-interazzjoni ta' komponenti tas-sustanza bl-ilma u sostna li hemm partiċelli ħielsa ċċarġjati (joni) f'soluzzjoni. Mill-mod, minn tali pożizzjonijiet llum qed jikkunsidraw il-dissoċjazzjoni elettrolitiku ta 'l-iskola.

Nitkellmu kollha l-istess li jagħmel il-teorija u kif tispjega l-mekkaniżmu ta 'interazzjoni tas-sustanzi bl-ilma. Bħal kull xogħol ieħor, hija għandha diversi teħtieġ ir li hija tuża:

1. Fil-reazzjoni ta 'ilma mas-sustanza disintegrates fis ijoni (pożittiv - u negattivi kazzjoni - anjoni). Dawn il-partiċelli huma soġġetti għal idratazzjoni jiġbdu molekuli ilma li, inċidentalment, huwa ċċarġjati fuq naħa waħda pożittiv u fuq l-oħra - negattiv (dipole iffurmati) li jiffurmaw kumplessi akkwa (solvates).

2. Il-proċess dissoċjazzjoni hija riversibbli - jiġifieri jekk is-sustanza huwa maqsum joni, taħt l-influwenza ta 'xi fattur, jista' jerġa 'jsir sors.

3. Jekk l-elettrodi jgħaqqdu għall-soluzzjoni u ħalli l-kurrent, il-cations se tibda biex jimxu lejn l-elettrodu negattiv - l-katodu u għandhom anjoni għall-b'positive charge - anodu. Dan huwa għaliex is-sustanzi huma solubbli faċilment fl-ilma, elettriku kondotta aħjar minn ilma nnifisha. Għall-istess raġuni huma msejħa elettroliti.

4. Il-grad ta 'dissoċjazzjoni tas elettroliti tikkaratterizza sustanza persentaġġ soġġetta għal xoljiment. Din ir-rata tiddependi fuq is-solvent u l-proprjetajiet tal-solute, il-konċentrazzjoni ta 'l-aħħar u t-temperatura esterna.

Hawnhekk, fil-fatt, u l-prinċipji bażiċi ta 'din it-teorija sempliċi. Minnhom se nużaw f'dan l-artikolu għal deskrizzjoni ta 'dak li qed jiġri fis-soluzzjoni elettroliti. Eżempji ta 'dawn il-komposti Let us teżamina ftit aktar tard, u issa ejjew jikkunsidraw teorija ieħor.

aċidi teorija u bażijiet Lewis

Skond it-teorija ta 'dissoċjazzjoni elettrolitiċi, l-aċidu - sustanza preżenti f'soluzzjoni li idroġenu kazzjoni u l-bażi - kompost jiddekomponi f'soluzzjoni għal anjoni idrossidu. Hemm teorija ieħor, imsemmija wara l-ispiżjar famużi Gilbert Lewis. Huwa jippermettilek li testendi l-kunċett ta 'diversi aċidi u bażijiet. Skond it-teorija Lewis, l-aċidu - huwa l-jonji jew molekuli ta 'sustanzi li għandhom orbitals elettroni ħielsa u huma kapaċi li jaċċettaw elettron minn molekula ieħor. Faċli biex raden li l-bażijiet se jkunu dawk partiċelli li huma kapaċi li jagħtu wieħed jew aktar ta 'elettroni tagħha għal "użu" aċidu. Huwa interessanti hawnhekk huwa li aċidità jew bażiċità jista 'jkun mhux biss l-elettrolit iżda wkoll kull sustanza li anke ma jinħallux fl-ilma.

teorija Protolytic Brendsteda Lowry

Fl-1923, indipendentement minn xulxin, żewġ xjenzati - J. u T. Lowry Bronsted -predlozhili teorija, li issa huwa użat b'mod attiv minn xjentisti biex jiddeskrivu l-proċessi kimiċi. L-essenza ta 'din it-teorija hija li l-firda bejn il-tifsira jaqa' għal trasferiment protoni mill-bażi aċidu. Għalhekk, l-aħħar huwa mifhum hawnhekk bħala aċċettatur protoni. Imbagħad l-aċidu hija d-donatur tagħhom. It-teorija tispjega wkoll l-eżistenza ta 'sustanzi tajba li juru proprjetajiet u aċidi u bażijiet. Tali komposti huma msejħa amfoteriċi. Fit-teorija Bronsted-Lowry għall-mandat tagħhom japplika wkoll amfoliti, filwaqt protoliths aċidu jew ta 'bażi komunement imsejħa.

Wasalna għat-taqsima li jmiss. Hawnhekk aħna ser nuruk dak elettroliti b'saħħithom u dgħajfa differenti, u jiddiskutu l-impatt ta 'fatturi esterni fuq il-proprjetajiet tagħhom. U mbagħad jipproċedi għad-deskrizzjoni ta 'l-applikazzjoni prattika tagħhom.

elettroliti b'saħħithom u dgħajfa

Kull sustanza jirreaġixxi bl-ilma waħdu. Xi dewwbu ukoll (eż, klorur tas-sodju), u xi wħud ma tħoll (eż, ġibs). Għalhekk, is-sustanzi kollha huma maqsuma elettroliti b'saħħithom u dgħajfa. Dawn tal-aħħar huma sustanzi li jinteraġixxu ma tantx bl-ilma u depożitati fuq il-qiegħ tas-soluzzjoni. Dan ifisser li dawn ikollhom livell baxx ħafna ta 'dissoċjazzjoni u l-bonds ta' enerġija għolja, li tippermetti lill-molekula li jiddiżintegraw fis joni komponenti tiegħu taħt kondizzjonijiet normali. Dissoċjazzjoni elettroliti dgħajfa jseħħ jew bil-mod jew billi tiżdied it-temperatura u l-konċentrazzjoni tas-sustanza fis-soluzzjoni.

Jitkellmu dwar elettroliti qawwija. Dawn jinkludu l-imluħa solubbli, kif ukoll aċidi qawwija u alkali. Dawn huma faċli biex jitqassmu joni u huwa diffiċli ħafna li tinġabar fil xita. Il-kurrent fil-elettroliti, inċidentalment, isir grazzi għall-joni li jinsabu fis-soluzzjoni. Għalhekk, l-aħjar elettroliti qawwija konduttivi. Eżempji ta 'dan tal-aħħar: aċidi qawwija, alkali, melħ solubbli.

Fatturi li jaffettwaw l-imġiba tal-elettroliti

Issa nħarsu lejn kif il-bidla taffettwa l-ambjent estern fuq il -proprjetajiet tas-sustanzi. Il-konċentrazzjoni taffettwa direttament il-grad ta 'dissoċjazzjoni tal-elettrolit. Barra minn hekk, din ir-relazzjoni jista 'jiġi espress matematikament. Il-liġi li jiddeskrivi din ir-relazzjoni, imsejjaħ il-liġi ta 'dilwizzjoni ta' Ostwald u huwa miktub bħala: a = (K / c) 1/2. Hawnhekk, - huwa l-grad ta 'dissoċjazzjoni (meħuda bħala frazzjoni), K - kostanti ta' dissoċjazzjoni, differenti għal kull sustanza, u bil - il-konċentrazzjoni elettrolit fis-soluzzjoni. Skond din il-formula, tista 'titgħallem ħafna dwar kwistjoni u l-imġieba tagħha fis-soluzzjoni.

Imma aħna għandna strayed mill-suġġett. Aktar konċentrazzjoni fuq il-grad ta 'dissoċjazzjoni tal elettroliti jaffettwa wkoll it-temperatura. Għal sustanzi aktar tiżdied dan iżid il-solubilità u r-reattività. Dan jista 'jispjega l-okkorrenza ta' ċerti reazzjonijiet esklussivament f'temperatura elevata. Taħt kondizzjonijiet normali, huma jew bil-mod ħafna, jew fiż-żewġ direzzjonijiet (dan il-proċess jissejjaħ riversibbli).

Aħna eżaminajna l-fatturi li jiddeterminaw l-imġiba ta 'sistema bħal soluzzjoni elettroliti. Issa nimxu fuq l-applikazzjoni prattika ta 'dawn, mingħajr dubju, sustanzi kimiċi importanti ħafna.

applikazzjoni industrijali

Naturalment, kulħadd għandu jinstema il-kelma "elettrolit" kif applikata għall-batteriji. Fi vettura bil-batteriji taċ-ċomb-aċidu, l-elettrolit li fih twettaq l-irwol ta 'l-aċidu sulfuriku 40 fil-mija. Biex tifhem għaliex hemm hija kollha li għandek bżonn huwa sustanza meħtieġ li wieħed jifhem il-karatteristiċi tal-batterija.

Allura x'inhi l-prinċipju ta 'operazzjoni ta' kwalunkwe batterija? Fir-reazzjoni riversibbli li tieħu post l-konverżjoni ta 'sustanza waħda f'ieħor, bħala riżultat ta' liema l-elettroni huma rilaxxati. Meta l-interazzjoni batterija ħlas iseħħ sustanzi, li huwa impossibbli taħt kondizzjonijiet normali. Dan jistax jiġi rappreżentat bħala l-akkumulazzjoni ta 'poter fil-materjal bħala riżultat ta' reazzjoni kimika. Meta tkun qed tarmi l-trasformazzjoni reverse jibda, tnaqqas is-sistema għall-istat inizjali tiegħu. Dawn iż-żewġ proċessi flimkien jikkostitwixxu ċiklu ħlas 'kwittanza wieħed.

Ikkunsidra l-proċess ntqal qabel huwa speċifiku eżempju - il-batterija ċomb-aċidu. Peress li huwa faċli li raden, is-sors attwali hija magħmula ta 'element, li tinkludi ċomb (diokisd ċomb u PbO ₂₎ u l-aċidu. Kwalunkwe batterija jikkonsisti mill-elettrodi u l-ispazju bejniethom mimlija biss mal-elettrolit. Peress li l-aħħar, kif rajna, f'dan l-eżempju juża konċentrazzjoni ta 'aċidu sulfuriku ta' 40 fil-mija. Il-cathode tal-batterija magħmul minn dijossidu ċomb, l-anodu huwa magħmul minn ċomb pur. Dan kollu huwa minħabba dawn iż-żewġ elettrodi differenti iseħħu reazzjonijiet riversibbli li jinvolvi joni li huma l-aċidu dissoċjati:

1. PbO ₂ + SO ₄ ^{2 + 4H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2H ₂ O (-reazzjoni sseħħ fil-elettrodu negattiv - katodu).
2. Pb + SO ₄ ^{2 -} 2e - = PbSO ₄ (il-reazzjoni sseħħ fil-elettrodu pożittiv - l-anodu).

Jekk taqra-reazzjoni mix-xellug għal-lemin - tikseb l-proċessi li jseħħu matul il-ħatt batterija, u jekk id-dritt - bi ħlas. Kull sors kurrenti kimika ta 'dawn ir-reazzjonijiet huwa differenti, iżda l-mekkaniżmu ta' l-okkorrenza tagħhom b'mod ġenerali jiddeskrivi l-istess: hemm żewġ proċessi, li waħda minnhom elettroni huma "assorbiti" u l-ieħor, bil-maqlub, "go." L-aktar ħaġa importanti hija li n-numru ta 'elettroni assorbit ugwali għan-numru ippubblikat.

Attwalment, minbarra batteriji, hemm ħafna applikazzjonijiet ta 'dawn is-sustanzi. B'mod ġenerali, l-elettroliti, li eżempji tagħhom aħna taw, - huwa biss qamħ tal-varjetà ta 'sustanzi li huma magħqudin taħt dan it-terminu. Huma madwarna kullimkien, kullimkien. Per eżempju, il-ġisem tal-bniedem. Taħseb ma jkunx hemm sustanzi bħal dawn? ħażin ħafna. Huma jinstabu kullimkien fl magħna u jikkostitwixxu l-akbar numru ta 'elettroliti demm. Dawn jinkludu, per eżempju, joni tal-ħadid, li huma parti mill emoglobina u jgħin ossiġnu trasport għall-tessuti tal-ġisem tagħna. elettroliti demm ukoll għandhom rwol ewlieni fir-regolamentazzjoni tal-bilanċ melħ ilma u l-ħidma tal-qalb. Din il-funzjoni hija mwettqa mill joni potassju u sodju (hemm anke proċess li jseħħ fiċ-ċelluli li huma msemmija pompa potassju sodju).

Kwalunkwe sustanza li inti kapaċi biex jinħall mill-inqas ftit - elettroliti. U ma hemm ebda industrija u l-ħajja tagħna, kull fejn huma applikati. Huwa mhux biss il-batteriji fil-karozzi u batteriji. Huwa kwalunkwe kimika u ipproċessar tal-ikel, fabbriki militari, fabbriki ilbies u l-bqija.

Il-kompożizzjoni elettroliti, mill-mod, hija differenti. Għalhekk, huwa possibbli li jiġu allokati l-elettrolit aċidu u alkalin. Dawn huma differenti fundamentalment fil-proprjetajiet tagħhom: kif għandna qal, aċidi huma donaturi protoni, u alkali - aċċettaturi. Iżda maż-żmien, il-bidliet kompożizzjoni elettroliti minħabba telf ta 'parti mill-konċentrazzjoni tas-sustanza jew inaqqas jew żidiet (dan kollu jiddependi fuq dak li hu mitluf, l-ilma jew elettroliti).

Kull jum li nipposponu qed iħabbtu wiċċhom magħhom, iżda ftit nies jafu eżattament id-definizzjoni ta 'tali terminu bħala elettroliti. Eżempji ta 'sustanzi speċifiċi aħna diskussi, so ejja jimxu għal kunċetti aktar kumplessi ftit.

Il-proprjetajiet fiżiċi tal-elettroliti

Issa dwar fiżika. L-aktar ħaġa importanti li wieħed jifhem fl-istudju ta 'dan is-suġġett - l-kurrent jgħaddi lill-elettroliti. rwol deċiżiv f'din tintlagħab mill-joni. Dawn il-partiċelli ċċarġjati jistgħu jaqilbu minn parti waħda tas-soluzzjoni ħlas għall-ieħor. Għalhekk, anjoni għandhom tendenza dejjem l-elettrodu pożittiv u kazzjonijiet - l-negattiv. Għalhekk, billi jaġixxu fuq is-soluzzjoni kurrent elettriku, aħna jaqsam l-imposti fuq naħat opposti tas-sistema.

karatteristiċi fiżiċi interessanti ħafna bħad-densità. Dan jaffettwa ħafna proprjetajiet ta 'komposti tagħna qed jiġu diskussi. U spiss pops il-mistoqsija: "? Kif tiġi miżjuda d-densità tal-elettrolit" Fil-fatt, it-tweġiba hija sempliċi: huwa meħtieġ biex ibaxxu l-kontenut ta 'ilma tas-soluzzjoni. Peress li l-densità tal-elettrolit prinċipalment determinata d-densità tal-aċidu sulfuriku, dan jiddependi ħafna fuq il-konċentrazzjoni finali. Hemm żewġ modi biex jimplimentaw il-pjan. L-ewwel huwa pjuttost sempliċi: għalli l-elettrolit jinsabu fil-batterija. Biex tagħmel dan, għandek bżonn biex iwaħħlu sabiex it-temperatura ġewwa tela ftit ogħla minn mitt gradi Celsius. Jekk dan il-metodu ma jaħdimx, tinkwetax, hemm ieħor: sempliċiment tissostitwixxi l-elettrolit ġdid qodma. Biex tagħmel dan, ixxotta is-soluzzjoni antika biex tnaddaf l-ġewwieni ta 'l-aċidu sulfuriku residwu f'ilma distillat, u mbagħad ferra porzjon ġdid. Tipikament, il-kwalità tas-soluzzjonijiet elettroliti immedjatament ikollu valur tal-konċentrazzjoni mixtieqa. Wara sostituzzjoni tista tinsieh kif għandhom ikabbru d-densità tal-elettrolit.

Il-kompożizzjoni elettrolit tiddetermina bil-kbir il-proprjetajiet tiegħu. Karatteristiċi bħal konduttività elettrika u d-densità, per eżempju, jiddependu ħafna fuq in-natura tal-solute u l-konċentrazzjoni tagħha. Hemm kwistjoni separata ta 'kemm l-elettrolit fil-batterija jista' jkun. Fil-fatt, il-volum tiegħu hija direttament relatata mal-kapaċità ddikjarata tal-prodott. L-aċidu sulfuriku aktar ġewwa l-batterija, u għalhekk huwa aktar qawwija, t. E. Il-vultaġġ aktar huwa kapaċi li jipproduċi.

Fejn huwa utli?

Jekk inti enthusiast karozza jew biss interessati fil-karozzi, inti ser tifhem kollox lilek innifsek. Żgur inti anki taf kif jiġi determinat kemm elettrolit fil-batterija issa. U jekk int bogħod mill-karozza, allura l-għarfien tal-proprjetajiet ta 'dawn is-sustanzi, l-użu tagħhom u kif jinteraġixxu ma' xulxin mhux se jkun superfluwu. Jafu dan, int mhux konfuż, inti mitlub li jgħidu dak l-elettrolit fil-batterija. Għalkemm anki jekk int ma enthusiast karozza, iżda inti għandek karrozza, allura l-għarfien tal-mezz batterija se tkun assolutament l-ebda ħsara u se jgħinek biex tiswija. Din se tkun ferm aktar faċli u orħos biex jagħmlu dak kollu lilek innifsek, milli biex tmur fil-ċentru tal-karozzi.

U biex jitgħallmu aktar dwar dan is-suġġett, nirrakkomandaw li inti tiċċekkja l-textbook kimika għall-iskejjel u l-universitajiet. Jekk inti taf din ix-xjenza tajjeb u jaqra kotba biżżejjed, l-aħjar għażla se tkun "kimiċi sorsi attwali" Varypaeva. Hemm huma stipulati fid-dettall il-teorija kollu tal battery life, varjetà ta 'batteriji u elementi idroġenu.

konklużjoni

Wasalna fi tmiem. Ejja qosor. Hawn aħna diskussi kollox, l-ebda ħaġa bħal elettroliti: eżempji, teorija istruttura u l-proprjetajiet, il-funzjonijiet u l-applikazzjonijiet. Għal darb'oħra, għandu jingħad li dawn il-komposti huma parti mill-ħajja tagħna, li mingħajrha ma jistgħux jeżistu, korp tagħna u l-oqsma kollha tal-industrija. Tiftakar il-elettroliti demm? Grazzi lilhom ngħixu. U xi ngħidu dwar il-karozzi tagħna? Ma 'dan l-għarfien nistgħu tiffissa xi problema bil-batterija, kif issa jifhmu kif biex jgħollu l-densità tal-elettrolit fiha.

impossibbli kollha li tgħid, imma aħna ma stabbilixxewx għan bħal dan. Wara kollox, huwa mhux kollha li jistgħu jkunu jafu dwar dawn is-sustanzi aqwa.