Elektrolyty: príklady. Zloženie a vlastnosti elektrolytov. Silné a slabé elektrolyty

Elektrolyty sú chemikálie známe od staroveku. Avšak, väčšina oblastí ich využitie, ktoré boli v poslednej dobe vyhrali. Budeme diskutovať o najvyššiu prioritu pre priemysel použitie týchto látok a budeme chápať, že minulosť je prítomná, a líšia sa od seba navzájom. Ale začneme s odbočka do histórie.

príbeh

Najstaršia známa elektrolyty - soli a kyselín je otvorená aj v antike. Avšak, chápanie štruktúry a vlastností elektrolytov sa vyvíjali v priebehu času. Teória tieto procesy sa vyvíjali od roku 1880, kedy bol urobil rad objavov, teórií týkajúcich sa vlastností elektrolytu. Tam bolo niekoľko kvantovej skoky v teórií, ktoré popisujú mechanizmy vzájomného pôsobenia elektrolytov s vodou (v podstate len v riešení získavajú vlastnosti, ktoré robia ich použitie v priemysle).

Teraz budeme presne vidieť niekoľko teórií, ktoré mali najväčší vplyv na vývoj konceptov elektrolytov a ich vlastnosti. Začnime s najbežnejšie a jednoduché teórie, že každý z nás sa v škole.

Arrhenius teórie elektrolytické disociácia

V roku 1887 švédsky chemik Svante Arrhenius a rusko-nemecký chemik Wilhelm Ostwald vyvinul teóriu elektrolytického oddelenia. Avšak, aj tu to nie je tak jednoduché. Arrhenius sám bol podporovateľom tzv fyzikálne teórie riešenie, ktoré neberú do úvahy interakciu zložiek látky s vodou, a tvrdia, že sú voľné nabité častice (ióny) v roztoku. Mimochodom, z týchto pozícií sú dnes s ohľadom na elektrolytické disociácia školy.

Hovoríme všetci rovnakí, ktorá robí teóriu a ako to vysvetľuje mechanizmus interakcie látok s vodou. Rovnako ako u akejkoľvek inej pracovné miesto, má niekoľko postuláty, ktoré používa:

1. V reakcii vody s látkou, sa rozpadá na ióny (pozitívne - a negatívne katión - anión). Tieto častice sa podrobí hydratáciu priťahujú molekuly vody, ktoré, mimochodom, platí sa na jednej strane priaznivo a na druhej strane - negatívne (dipólu tvoreného) za vzniku Aqua komplexov (Solve).

2. Spôsob Disociácia je reverzibilná - to jest, ak sa látka rozdelí na ióny pod vplyvom akéhokoľvek faktoru, môže sa opäť stať zdrojom.

3. Ak Pripojiť elektródy do roztoku a nechajte prúd, bude katióny začnú pohybovať na zápornej elektróde - katóde a anióny ku kladne nabité - anóde. To je dôvod, prečo tieto látky sú ľahko rozpustné vo vode, vedú elektrinu lepšie ako samotná voda. Z rovnakého dôvodu sa nazývajú elektrolyty.

4. Stupeň disociácia elektrolytu charakterizuje úspešnosť látka podrobená rozpustenie. Táto rýchlosť závisí na použitom rozpúšťadle a na vlastnostiach rozpustené látky, koncentrácia tejto zlúčeniny a na vonkajšej teplote.

Tu, v skutočnosti, a všetky základné princípy tohto jednoduchého teórie. Je budeme používať v tomto článku pre opis toho, čo sa deje v roztoku elektrolytu. Príklady týchto zlúčenín Skúmajme o niečo neskôr, a teraz zvážme inú teóriu.

Teória kyseliny a Lewisovej bázy

Podľa teórie elektrolytické disociácia, kyselina - látka prítomná v roztoku, ktorého vodíka katión a báza - zlúčenina rozkladá v roztoku na hydroxidu anión. Tam je ďalší teórie, pomenovaný po slávnom chemika Gilbert Lewis. To vám umožní rozšíriť koncepciu niekoľkých kyselín a zásad. Podľa teórie Lewisovej kyseliny - je ióny alebo molekuly látok, ktoré majú voľné elektrónové orbitály a sú schopní prijímať elektrón z inej molekuly. Ľahko sa odhadnúť, že základne budú tie častice, ktoré sú schopné dať jeden alebo viac elektrónov k "používanie" kyseliny. Je zaujímavé, tu je to, že s kyselinou alebo bázou môžu byť nielen elektrolyt, ale aj akákoľvek látka, ktorá aj nerozpustné vo vode.

Protolytické teórie Brendsteda Lowry

V roku 1923, nezávisle na sebe, dve vedci - J. a T. Lowry Bronsted -predlozhili teórie, ktorý je teraz aktívne používajú vedci na opis chemické procesy. Podstatou tejto teórie je, že disociácia zmysle zostúpi k prenosu protónu z kyseliny základne. To znamená, že tento je tu chápaný ako akceptor protónov. Potom sa kyselina je ich darcom. Teória tiež vysvetľuje existenciu dobrých látok, ktoré vykazujú vlastnosti a kyselín a báz. Tieto zlúčeniny sa nazývajú amfotérne. Teoreticky Bronsted-Lowryho pre ich funkčného obdobia sa vzťahuje aj amfolytů, vzhľadom k tomu, kyselinou alebo bázou, zvyčajne nazývané protolitu.

Dostali sme sa do ďalšej časti. Tu vám aké rôzne silné a slabé elektrolyty ukážem, a diskutovať o vplyve vonkajších faktorov na ich vlastnostiach. A potom pristúpiť k popisu ich uplatnenie v praxi.

Silné a slabé elektrolyty

Každá látka reaguje samotnú vodou. Niektoré rozpustí sa dobre (napríklad chlorid sodný), a niektoré nerozpúšťajú (napr, krieda). To znamená, všetky látky sú rozdelené do silných a slabých elektrolytov. Tie sú látky, ktoré interagujú s vodou a zle uložené na spodnej časti roztoku. To znamená, že majú veľmi nízky stupeň disociácie a s vysokou energiou väzby, ktorý umožňuje, aby molekula rozpadať na jednotlivé ióny za normálnych podmienok. Disociácia slabé elektrolyty dochádza buď pomaly alebo zvýšením teploty a koncentrácie látky v roztoku.

Hovoriť o silnom elektrolytu. Tie zahŕňajú všetky rozpustné soli, rovnako ako silné kyseliny a zásady. Sú ľahko rozobrať na ióny a je veľmi ťažké ich zbierať dažďových zrážok. Prúd v elektrolytu, mimochodom, sa vykonáva vďaka ióny obsiahnuté v roztoku. Preto je najlepšie vodivé silné elektrolyty. Príklady posledne: silné kyseliny, zásady, rozpustné soli.

Faktory, ktoré ovplyvňujú správanie elektrolytov

Teraz sa pozrime na to, ako ovplyvní zmena vonkajšieho prostredia na základe vlastností látok. Koncentrácia má priamy vplyv na stupeň disociácie elektrolytu. Navyše, tento vzťah možno vyjadriť matematicky. Zákon, ktorý popisuje tento vzťah, hovorí zákon riedenie Ostwald a je zapísaný ako: A = (K / c) 1/2. Tu je - je stupeň disociácie (prevzaté ako zlomok), K - konštanta štiepenia, rôzne pre každú látku, a s - koncentrácia elektrolytov v roztoku. Podľa tohto vzorca sa môžete dozvedieť veľa o záležitosti a jeho chovanie v roztoku.

Ale my sme odchýlili od témy. Ďalej koncentrácia na stupni disociácia elektrolytu takisto ovplyvňuje teplotu. Pre väčšinu látok zvýšiť zvyšuje rozpustnosť a reaktivitu. To môže vysvetliť výskyt niektorých reakcií iba pri zvýšenej teplote. Za normálnych podmienok, ktoré sú buď veľmi pomaly, alebo v oboch smeroch (tento proces sa nazýva reverzibilné).

Overili sme faktory, ktoré určujú správanie systému, ako je napríklad roztok elektrolytu. Teraz prejdeme k praktickej realizácii týchto nepochybne veľmi dôležitých chemických látok.

priemyselné aplikácie

Samozrejme, že každý počul slovo "elektrolyt", ako je aplikovaný na batérie. Vo vozidle, za použitia olovené akumulátory, elektrolyt, v ktorej plnia úlohu 40 percent kyseliny sírovej. Aby sme pochopili, prečo je tu všetko, čo potrebujete, je substancia nutné pochopiť vlastnosti batérie.

Takže to, čo je princíp fungovania akejkoľvek batérie? V reverzibilná reakcia, ktorá sa koná konverziu jednej látky na druhú, v dôsledku ktorej sú elektróny uvoľňované. Pri interakcii nabitia batérie dochádza látky, ktoré je možné za normálnych podmienok. To môže byť reprezentovaný ako akumulácia energie v materiáli v dôsledku chemickej reakcie. Pri vybíjaní spätná transformácia začína, zníženie systém do počiatočného stavu. Tieto dva procesy dohromady tvoria jedno nabitie vybíjací cyklus.

Predpokladajme vyššie uvedeného procesu je konkrétny príklad - olovo-kyselinový akumulátor. Ako je ľahko odhadnúť, zdroj prúdu pozostáva z prvku, ktorý obsahuje vedenie (diokisd olovo a PbO ₂₎ a s kyselinou. Akákoľvek batérie sa skladá z elektród a priestoru medzi nimi naplnené len elektrolytu. Ako druhé, ako už bolo uvedené, v tomto príklade používa koncentrácia kyseliny sírovej 40 percent. Katóda batérie vyrobené z oxid olovičitý, je anóda z čistého olova. To všetko je, že tieto dva rôzne elektródy dochádza reverzibilné reakcie, zahŕňajúce ióny, ktoré sú kyselina degradovaná:

1. PbO ₂ + SO ₄ ^{2 + 4H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2H _2O (reakcia vyskytujúce sa na zápornej elektróde - katóde).
2. Pb + SO ₄ ^{2 -} 2e - = _PbSO4 (reakcia vyskytujúce sa na kladnej elektróde - anóda).

Ak ste čítal reakcie zľava doprava - dostať procesy prebiehajúce pri vybití batérie, a ak je pravdu - za poplatok. Každý chemický zdroj prúdu z týchto reakcií sa líšia, ale mechanizmus ich výskytu všeobecne opisuje rovnaký: existujú dva spôsoby, z ktorých jeden sú elektróny "absorbované" a druhý naopak "go". Najdôležitejšou vecou je, že počet absorbovaných elektrónov sa rovná počtu zverejnený.

V skutočnosti, okrem batérií, existuje mnoho aplikácií týchto látok. Všeobecne platí, že elektrolyty, príklady z ktorej sme uvedených, - to je len zŕn rôznych látok, ktoré sú zlúčené v rámci tohto termínu. Oni nás obklopujú všade, všade. Napríklad, ľudské telo. Myslíte si, že nie sú tam žiadne takéto látky? Veľmi zle. Oni sa nachádzajú všade v nás a tvoria najväčší počet krvných elektrolytov. Tie zahŕňajú, napríklad ióny železa, ktoré sú súčasťou hemoglobínu a pomáha prenášať kyslík do tkanív nášho tela. Krvné elektrolyty tiež hrajú kľúčovú úlohu v regulácii rovnováhy vody a soli a prácu srdca. Táto funkcia je vykonávaná ióny draslíka a sodíka (tam je aj proces, ktorý sa vyskytuje v bunkách, ktoré sú pomenované čerpadlo draslík sodný).

Akákoľvek látka, ktorá ste schopní rozpustiť aspoň trochu - elektrolyty. A nie je tam žiadny priemysel a naše životy, všade tam, kde sú použité. Nie je to len batérie do auta a batérie. Je akýkoľvek chemický a potravinársky, vojenské továrne, odevné závody a tak ďalej.

Elektrolyt zloženie, mimochodom, je iný. Tak je možné prideliť kyseliny a alkalický elektrolyt. Sú zásadne líšia vo svojich vlastnostiach: ako sme už uviedli, kyseliny sú protónové donory, a alkalické - akceptory. Ale v priebehu doby, zloženie elektrolytu zmeny v dôsledku straty časti koncentrácie látky buď znižuje alebo zvyšuje (to všetko závisí na tom, čo je stratená, vody alebo elektrolytov).

Denne sme konfrontovaní s nimi, ale len veľmi málo ľudí vie presne vymedzení takéhoto termínu ako elektrolyty. Príklady špecifických látok sme diskutovali, takže poďme sa trochu zložitejšie koncepty.

Fyzikálne vlastnosti elektrolytov

Teraz o fyzike. Najdôležitejšia vec je pochopiť pri štúdiu tejto témy - prúd je odovzdaný elektrolytov. Rozhodujúcu úlohu v tom zohráva ióny. Tieto nabité častice môžu migrovať z jednej časti roztoku náboje do druhého. Tak, anióny majú tendenciu vždy kladnú elektródu, a katióny - na negatívny. Tým, že pôsobí na súčasnom riešení elektrického delíme náboja na opačných stranách systému.

Veľmi zaujímavé fyzikálne vlastnosti, ako sú hustota. To ovplyvňuje mnoho vlastností našich látok prejednávaných. A často sa objaví na otázku: "Ako zvýšiť hustotu elektrolytu" V skutočnosti, odpoveď je jednoduchá: je potrebné znížiť obsah vody v roztoku. Vzhľadom k tomu, hustoty elektrolytu predovšetkým stanovenej hustote kyseliny sírovej, sa do značnej miery závisí na konečnej koncentrácii. Existujú dva spôsoby, ako realizovať plán. Prvým z nich je pomerne jednoduchý: variť elektrolytu obsiahnutého v batérii. Ak to chcete urobiť, musíte ju nabíjať tak, aby vnútorná teplota sa mierne zvýšil nad sto stupňov Celzia. Ak táto metóda nefunguje, nebojte sa, je tu ďalší: jednoducho nahradiť starý nový elektrolyt. K tomu, vypustiť staré riešenie pre čistenie vnútro zvyškovej kyseliny sírovej v destilovanej vode, a potom naliať novú časť. Zvyčajne je kvalita z roztokov elektrolytov okamžite majú požadovanú hodnotu koncentrácie. Po výmene môže zabudnúť, ako zvýšiť hustotu elektrolytu.

Elektrolyt zloženie do značnej miery určuje jeho vlastnosti. Vlastnosti, ako je elektrickej vodivosti a hustoty, napríklad, silne závisí od povahy rozpustené látky a jeho koncentráciu. K dispozícii je samostatná otázka, koľko z elektrolytu v batérii môže byť. V skutočnosti, jeho objem je v priamom vzťahu k deklarovanej kapacite produktu. Čím kyselina sírová vnútri batérie, takže je silnejší, t. E. väčšie napätie je schopný produkovať.

Kde je to užitočné?

Ak ste auto nadšenec, alebo len záujem v autách, budete rozumieť všetko sami. Iste ste ani vedieť, ako zistiť, koľko elektrolytu v batérii je teraz. A ak ste od auta, potom vedomosti o vlastnostiach týchto látok, ich využitie a spôsob, akým na seba vzájomne pôsobia nebude zbytočná. S týmto vedomím, že nie ste zmätení, budete vyzvaní na povedať, čo elektrolytu v batérii. Aj keď, aj keď nie ste auto nadšenec, ale máte auto, potom je znalosť zariadenie batéria bude absolútne nič zlé a pomôže vám opraviť. Bude to oveľa jednoduchšie a lacnejšie robiť všetko sami, než ísť do autocentra.

A dozvedieť sa viac o tejto téme, doporučujeme vyskúšať učebnicu chémie pre školy a univerzity. Ak viete, že túto vedu dobre a čítal dosť kníh, bude tou najlepšou voľbou za "zdroje prúdu chemické" Varypaeva. Tam sú uvedené podrobne celú teóriu životnosti batérie, radom batérií a vodíkových prvkov.

záver

Sme dospeli ku koncu. Poďme zhrnúť. Vyššie sme diskutovali všetko, ako žiadna taká vec ako elektrolyty: príklady, teória štruktúry a vlastností, funkcií a aplikácií. Opäť treba povedať, že tieto zlúčeniny sú súčasťou nášho života, bez ktorej by nemohla existovať, naše telo a vo všetkých oblastiach priemyslu. Pamätáte si, krvné elektrolyty? Vďaka nim žijeme. A čo naše autá? S touto vedomostí môžeme vyriešiť akýkoľvek problém s batériou, ako je tomu teraz pochopiť, ako zvýšiť hustotu elektrolytu v ňom.

All nedalo spoznať, ale my sme nemali takýto cieľ nastaviť. Koniec koncov, to nie je všetko, čo môže byť povedané o týchto úžasných látok.