Cara mengetahuinya tidak berlaku untuk elektrolit kuat. Elektrolit: contoh

instruksi

Inti dari teori ini adalah ketika dicairkan (dilarutkan dalam air), hampir semua elektrolit terurai menjadi ion-ion yang bermuatan positif dan negatif (yang disebut disosiasi elektrolitik). Di bawah pengaruh arus listrik, muatan negatif ("-") bergerak menuju anoda (+), dan muatan positif (kation, "+") bergerak menuju katoda (-). Disosiasi elektrolitik adalah proses yang dapat dibalik (proses sebaliknya disebut “molarisasi”).

Derajat (a) disosiasi elektrolitik bergantung pada elektrolit itu sendiri, pelarut, dan konsentrasinya. Ini adalah perbandingan jumlah molekul (n) yang terurai menjadi ion dengan jumlah total molekul yang dimasukkan ke dalam larutan (N). Anda mendapatkan: a = n / N

Jadi, elektrolit kuat adalah zat yang terurai sempurna menjadi ion ketika dilarutkan dalam air. Elektrolit kuat biasanya merupakan zat dengan ikatan polar atau ionik yang sangat tinggi: garam yang sangat larut, asam kuat (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), serta basa kuat (KOH, NaOH, RbOH, Ba( OH)2, CsOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2). Pada elektrolit kuat, zat terlarut di dalamnya sebagian besar berbentuk ion (anion dan kation); Praktis tidak ada molekul yang tidak terdisosiasi.

Elektrolit lemah adalah zat yang hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion. Elektrolit lemah, bersama dengan ion dalam larutan, mengandung molekul yang tidak terdisosiasi. Elektrolit lemah tidak menghasilkan konsentrasi ion yang kuat dalam larutan.

Yang lemah antara lain:
- asam organik (hampir semua) (C2H5COOH, CH3COOH, dll.);
- beberapa asam anorganik (H2S, H2CO3, dll.);
- hampir semua garam yang sedikit larut dalam air, amonium hidroksida, serta semua basa (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH);
- air.

Mereka praktis tidak menghantarkan arus listrik, atau menghantarkan arus, tetapi buruk.

catatan

Meskipun air murni menghantarkan listrik dengan sangat buruk, air murni mempunyai konduktivitas listrik yang terukur karena fakta bahwa air sedikit terdisosiasi menjadi ion hidroksida dan hidrogen.

Saran yang bermanfaat

Kebanyakan elektrolit adalah zat agresif, jadi saat menanganinya, berhati-hatilah dan ikuti peraturan keselamatan.

Elektrolit adalah suatu zat yang dalam keadaan padatnya bersifat dielektrik, yaitu tidak dapat menghantarkan arus listrik, tetapi bila dilarutkan atau dicairkan menjadi konduktor. Mengapa terjadi perubahan properti yang begitu tajam? Faktanya adalah bahwa molekul elektrolit dalam larutan atau lelehan terdisosiasi menjadi ion bermuatan positif dan bermuatan negatif, sehingga zat-zat ini dalam keadaan agregasi mampu menghantarkan arus listrik. Kebanyakan garam, asam, dan basa memiliki sifat elektrolitik.

instruksi

Zat apa yang dianggap kuat? Zat semacam itu, dalam larutan atau lelehan yang hampir 100% molekulnya terekspos, berapa pun konsentrasi larutannya. Daftar ini mencakup sebagian besar alkali terlarut, garam dan beberapa asam, seperti klorida, bromida, iodida, nitrat, dll.

Apa perbedaan elektrolit berkekuatan sedang dengan elektrolit tersebut? Fakta bahwa mereka berdisosiasi pada tingkat yang jauh lebih rendah (dari 3% hingga 30% molekul terurai menjadi ion). Perwakilan klasik dari elektrolit tersebut adalah asam sulfat dan fosfat.

Pada bagian pertanyaan Zat apakah yang termasuk elektrolit? diberikan oleh penulis Olga Dubrovina jawaban terbaik adalah Zat yang terurai menjadi ion-ion dalam larutan atau meleleh sehingga dapat menghantarkan arus listrik disebut elektrolit. Zat yang pada kondisi yang sama tidak terurai menjadi ion dan tidak menghantarkan arus listrik disebut nonelektrolit. Elektrolit kuat Ini adalah zat yang, bila dilarutkan dalam air, hampir seluruhnya terurai menjadi ion. Biasanya, elektrolit kuat mencakup zat dengan ikatan ionik atau sangat polar: semua garam yang sangat larut, asam kuat (HCl, HBr, HI, HClO4, H2SO4, HNO3) dan basa kuat (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba (OH)2,Sr(OH)2,Ca(OH)2).Dalam larutan elektrolit kuat, zat terlarut ditemukan terutama dalam bentuk ion (kation dan anion); praktis tidak ada molekul yang tidak terdisosiasi. Elektrolit lemah Zat yang terdisosiasi sebagian menjadi ion. Larutan elektrolit lemah mengandung molekul yang tidak terdisosiasi bersama dengan ion. Elektrolit lemah tidak dapat menghasilkan ion dengan konsentrasi tinggi dalam larutan. Elektrolit lemah meliputi: 1) hampir semua asam organik (CH3COOH, C2H5COOH, dll.); 2) beberapa asam anorganik (H2CO3, H2S, dll.); larut dalam air, garam, basa dan amonium hidroksida (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH 4) air. Menghantarkan listrik dengan buruk (atau hampir tidak) CH3COOH « CH3COO- + H+Cu(OH)2 " + + OH- (tahap pertama)+ " Cu2+ + OH- (tahap kedua)H2CO3 " H+ + HCO- (tahap pertama)HCO3- " H+ + CO32- (tahap kedua)

Jawaban dari prosyanka[guru]
asam, basa dan beberapa garam

Jawaban dari Eropa[guru]
Ya, asam, garam, dan lanau, tetapi secara umum mereka yang melakukan ini dalam keadaan terlarut tidak melakukannya dalam bentuk murni

Jawaban dari Kemampuan beradaptasi[guru]
Apa pun yang terdisosiasi menjadi ion dalam air.. :-))

Jawaban dari Anel Saduakasova[anak baru]
ELEKTROLIT adalah larutan garam, asam dan basa, serta garam cair dan logam. Elektrolit merupakan konduktor arus listrik yang baik.

Jawaban dari Oliya Titova[anak baru]
semua garam yang sangat larut, asam kuat (HCl, HBr, HI, HClO4, H2SO4, HNO3) dan basa kuat (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba(OH)2, Sr(OH)2, Ca(OH) 2).

Jawaban dari Yohlana[menguasai]
Elektrolit meliputi: asam, garam, basa

Jawaban dari Lin Kwon[anak baru]
Dengan jenis ikatan kimia polar ionik dan kovalen.

Elektrolit sebagai zat kimia telah dikenal sejak zaman dahulu. Namun, mereka baru saja menguasai sebagian besar bidang penerapannya. Kami akan membahas bidang-bidang prioritas tertinggi industri dalam penggunaan zat-zat ini dan mencari tahu apa yang dimaksud dengan zat-zat tersebut dan apa perbedaannya satu sama lain. Tapi mari kita mulai dengan perjalanan ke dalam sejarah.

Cerita

Elektrolit tertua yang diketahui adalah garam dan asam, ditemukan di dunia kuno. Namun, gagasan tentang struktur dan sifat elektrolit telah berkembang seiring waktu. Teori proses ini telah berkembang sejak tahun 1880-an, ketika sejumlah penemuan dilakukan terkait teori sifat elektrolit. Beberapa lompatan kualitatif telah diamati dalam teori yang menjelaskan mekanisme interaksi elektrolit dengan air (bagaimanapun juga, hanya dalam larutan mereka memperoleh sifat-sifat yang digunakan dalam industri).

Sekarang kita akan mengkaji secara rinci beberapa teori yang memiliki pengaruh terbesar terhadap perkembangan gagasan tentang elektrolit dan sifat-sifatnya. Dan mari kita mulai dengan teori paling umum dan sederhana yang kita semua pelajari di sekolah.

Teori disosiasi elektrolitik Arrhenius

Pada tahun 1887, ahli kimia Swedia dan Wilhelm Ostwald menciptakan teori disosiasi elektrolitik. Namun, di sini juga tidak sesederhana itu. Arrhenius sendiri adalah pendukung apa yang disebut teori fisika larutan, yang tidak memperhitungkan interaksi unsur-unsur suatu zat dengan air dan berpendapat bahwa partikel bermuatan bebas (ion) ada dalam larutan. Omong-omong, dari posisi inilah disosiasi elektrolitik dipertimbangkan di sekolah saat ini.

Mari kita bicara tentang apa yang diberikan teori ini dan bagaimana teori ini menjelaskan kepada kita mekanisme interaksi zat dengan air. Seperti orang lain, dia memiliki beberapa postulat yang dia gunakan:

1. Saat berinteraksi dengan air, zat terurai menjadi ion (positif - kation dan negatif - anion). Partikel-partikel ini mengalami hidrasi: mereka menarik molekul air, yang bermuatan positif di satu sisi dan negatif di sisi lain (membentuk dipol), akibatnya mereka terbentuk menjadi kompleks aqua (solvat).

2. Proses disosiasi bersifat reversibel - yaitu, jika suatu zat terpecah menjadi ion-ion, maka di bawah pengaruh faktor apa pun zat tersebut dapat kembali berubah menjadi bentuk aslinya.

3. Jika Anda menghubungkan elektroda ke larutan dan menyalakan arus, kation akan mulai berpindah ke elektroda negatif - katoda, dan anion ke elektroda bermuatan positif - anoda. Itulah sebabnya zat yang sangat larut dalam air dapat menghantarkan arus listrik lebih baik daripada air itu sendiri. Untuk alasan yang sama mereka disebut elektrolit.

4. elektrolit mencirikan persentase suatu zat yang telah mengalami pelarutan. Indikator ini bergantung pada sifat pelarut dan zat terlarut itu sendiri, pada konsentrasi zat terlarut dan pada suhu luar.

Faktanya, inilah semua postulat utama dari teori sederhana ini. Kami akan menggunakannya dalam artikel ini untuk menjelaskan apa yang terjadi dalam larutan elektrolit. Kita akan melihat contoh hubungan ini nanti, tapi sekarang mari kita lihat teori lain.

Teori Lewis tentang asam dan basa

Menurut teori disosiasi elektrolitik, asam adalah zat yang larutannya mengandung kation hidrogen, dan basa adalah senyawa yang terurai dalam larutan menjadi anion hidroksida. Ada teori lain, yang dinamai ahli kimia terkenal Gilbert Lewis. Hal ini memungkinkan kita untuk memperluas konsep asam dan basa. Menurut teori Lewis, asam adalah molekul suatu zat yang memiliki orbital elektron bebas dan mampu menerima elektron dari molekul lain. Mudah ditebak bahwa basa adalah partikel yang mampu menyumbangkan satu atau lebih elektronnya untuk “penggunaan” asam. Yang sangat menarik di sini adalah bahwa tidak hanya elektrolit, tetapi zat apa pun, bahkan yang tidak larut dalam air, dapat berupa asam atau basa.

Teori protolitik Brendsted-Lowry

Pada tahun 1923, secara independen satu sama lain, dua ilmuwan - J. Brønsted dan T. Lowry - mengajukan teori yang sekarang secara aktif digunakan oleh para ilmuwan untuk menggambarkan proses kimia. Inti dari teori ini adalah bahwa makna disosiasi adalah perpindahan proton dari asam ke basa. Jadi, yang terakhir di sini dipahami sebagai akseptor proton. Maka asam adalah donornya. Teori tersebut juga menjelaskan dengan baik keberadaan zat yang menunjukkan sifat asam dan basa. Senyawa seperti ini disebut amfoter. Dalam teori Bronsted-Lowry, istilah amfolit juga digunakan untuknya, sedangkan asam atau basa biasa disebut protolit.

Kita sampai pada bagian artikel selanjutnya. Di sini kami akan memberi tahu Anda perbedaan elektrolit kuat dan lemah satu sama lain dan mendiskusikan pengaruh faktor eksternal terhadap sifat-sifatnya. Dan kemudian kita akan mulai menjelaskan penerapan praktisnya.

Elektrolit kuat dan lemah

Setiap zat berinteraksi dengan air secara individual. Beberapa larut dengan baik di dalamnya (misalnya garam meja), sementara yang lain tidak larut sama sekali (misalnya kapur). Dengan demikian, semua zat terbagi menjadi elektrolit kuat dan lemah. Yang terakhir adalah zat yang berinteraksi buruk dengan air dan mengendap di dasar larutan. Ini berarti bahwa mereka memiliki tingkat disosiasi yang sangat rendah dan energi ikatan yang tinggi, yang tidak memungkinkan molekul terurai menjadi ion-ion penyusunnya dalam kondisi normal. Disosiasi elektrolit lemah terjadi sangat lambat atau dengan peningkatan suhu dan konsentrasi zat ini dalam larutan.

Mari kita bicara tentang elektrolit kuat. Ini termasuk semua garam larut, serta asam kuat dan basa. Mereka mudah terurai menjadi ion dan sangat sulit dikumpulkan menjadi presipitasi. Omong-omong, arus dalam elektrolit dilakukan secara tepat berkat ion-ion yang terkandung dalam larutan. Oleh karena itu, elektrolit kuat menghantarkan arus paling baik. Contoh yang terakhir: asam kuat, basa, garam larut.

Faktor-faktor yang mempengaruhi perilaku elektrolit

Sekarang mari kita cari tahu bagaimana perubahan lingkungan eksternal mempengaruhi Konsentrasi secara langsung mempengaruhi derajat disosiasi elektrolit. Apalagi hubungan ini dapat dinyatakan secara matematis. Hukum yang menjelaskan hubungan ini disebut hukum pengenceran Ostwald dan ditulis sebagai berikut: a = (K/c) 1/2. Di sini a adalah derajat disosiasi (diambil dalam pecahan), K adalah konstanta disosiasi yang berbeda untuk setiap zat, dan c adalah konsentrasi elektrolit dalam larutan. Dengan menggunakan rumus ini, Anda dapat mempelajari banyak hal tentang suatu zat dan perilakunya dalam larutan.

Tapi kami telah melenceng dari topik. Selain konsentrasi, derajat disosiasi juga dipengaruhi oleh suhu elektrolit. Bagi sebagian besar zat, peningkatannya akan meningkatkan kelarutan dan aktivitas kimia. Inilah tepatnya yang dapat menjelaskan terjadinya beberapa reaksi hanya pada suhu tinggi. Dalam kondisi normal, mereka berjalan sangat lambat atau dua arah (proses ini disebut reversibel).

Kami telah menganalisis faktor-faktor yang menentukan perilaku suatu sistem seperti larutan elektrolit. Sekarang mari kita beralih ke penerapan praktis bahan kimia yang tidak diragukan lagi sangat penting ini.

Penggunaan industri

Tentu saja, semua orang pernah mendengar kata “elektrolit” dalam kaitannya dengan baterai. Mobil ini menggunakan baterai timbal-asam, yang elektrolitnya adalah 40% asam sulfat. Untuk memahami mengapa zat ini diperlukan di sana, ada baiknya memahami fitur pengoperasian baterai.

Jadi apa prinsip pengoperasian baterai apa pun? Mereka mengalami reaksi reversibel dengan mengubah satu zat menjadi zat lain, sebagai akibatnya elektron dilepaskan. Saat mengisi daya baterai, terjadi interaksi zat yang tidak terjadi dalam kondisi normal. Hal ini dapat dianggap sebagai akumulasi listrik dalam suatu zat sebagai akibat dari reaksi kimia. Selama pengosongan, transformasi sebaliknya dimulai, membawa sistem ke keadaan awal. Kedua proses ini bersama-sama membentuk satu siklus pengisian-pengosongan.

Mari kita lihat proses di atas menggunakan contoh spesifik - baterai timbal-asam. Seperti yang Anda duga, sumber arus ini terdiri dari unsur yang mengandung timbal (serta timbal dioksida PbO 2) dan asam. Baterai apa pun terdiri dari elektroda dan ruang di antara keduanya diisi dengan elektrolit. Sebagai yang terakhir, seperti yang telah kita ketahui, dalam contoh kita, kita menggunakan asam sulfat dengan konsentrasi 40 persen. Katoda baterai semacam itu terbuat dari timbal dioksida, dan anoda terdiri dari timbal murni. Semua ini karena reaksi reversibel yang berbeda terjadi pada dua elektroda ini dengan partisipasi ion-ion yang telah terdisosiasi dengan asam:

1. PbO 2 + SO 4 2- + 4H + + 2e - = PbSO 4 + 2H 2 O (reaksi terjadi pada elektroda negatif - katoda).
2. Pb + SO 4 2- - 2e - = PbSO 4 (Reaksi terjadi pada elektroda positif – anoda).

Jika kita membaca reaksi dari kiri ke kanan, kita mendapatkan proses yang terjadi saat baterai habis, dan jika dari kanan ke kiri, kita mendapatkan proses yang terjadi saat baterai diisi. Dalam masing-masing reaksi ini, reaksi-reaksi ini berbeda, tetapi mekanisme terjadinya secara umum dijelaskan dengan cara yang sama: dua proses terjadi, di mana salah satunya elektron “diserap”, dan di proses lain, sebaliknya, mereka “ meninggalkan". Yang terpenting adalah jumlah elektron yang diserap sama dengan jumlah elektron yang dilepaskan.

Sebenarnya selain baterai, ada banyak kegunaan bahan ini. Secara umum, elektrolit, contoh yang telah kami berikan, hanyalah sebutir dari berbagai zat yang digabungkan dalam istilah ini. Mereka mengelilingi kita di mana pun, di mana pun. Misalnya, tubuh manusia. Apakah menurut Anda zat-zat ini tidak ada? Anda salah besar. Mereka ditemukan di mana-mana di dalam diri kita, dan jumlah terbesarnya terdiri dari elektrolit darah. Ini termasuk, misalnya, ion besi, yang merupakan bagian dari hemoglobin dan membantu mengangkut oksigen ke jaringan tubuh kita. Elektrolit darah juga memainkan peran penting dalam mengatur keseimbangan air-garam dan fungsi jantung. Fungsi ini dilakukan oleh ion kalium dan natrium (bahkan ada proses yang terjadi di dalam sel yang disebut pompa kalium-natrium).

Zat apa pun yang dapat Anda larutkan meskipun sedikit adalah elektrolit. Dan tidak ada cabang industri atau kehidupan kita yang tidak menggunakannya. Bukan hanya aki dan aki mobil. Ini adalah produksi bahan kimia dan makanan, pabrik militer, pabrik pakaian, dan sebagainya.

Omong-omong, komposisi elektrolitnya bervariasi. Dengan demikian, elektrolit asam dan basa dapat dibedakan. Sifat-sifatnya pada dasarnya berbeda: seperti yang telah kami katakan, asam adalah donor proton, dan basa adalah akseptor. Namun seiring berjalannya waktu, komposisi elektrolit berubah karena hilangnya sebagian zat; konsentrasinya berkurang atau bertambah (semuanya tergantung pada apa yang hilang, air atau elektrolit).

Kita menjumpainya setiap hari, tetapi hanya sedikit orang yang tahu persis definisi istilah elektrolit. Kita telah melihat contoh zat tertentu, jadi mari beralih ke konsep yang sedikit lebih kompleks.

Sifat fisik elektrolit

Sekarang tentang fisika. Hal terpenting yang harus dipahami ketika mempelajari topik ini adalah bagaimana arus ditransmisikan dalam elektrolit. Ion memainkan peran penting dalam hal ini. Partikel bermuatan ini dapat memindahkan muatan dari satu bagian larutan ke bagian lainnya. Jadi, anion selalu cenderung ke elektroda positif, dan kation ke elektroda negatif. Jadi, dengan bekerja pada larutan dengan arus listrik, kita memisahkan muatan-muatan pada sisi sistem yang berbeda.

Ciri fisik yang sangat menarik adalah kepadatan. Banyak sifat senyawa yang kita bahas bergantung padanya. Dan pertanyaan yang sering muncul: “Bagaimana cara meningkatkan massa jenis elektrolit?” Sebenarnya jawabannya sederhana: perlu mengurangi kadar air dalam larutan. Karena kepadatan elektrolit sangat ditentukan, maka sebagian besar tergantung pada konsentrasi elektrolit. Ada dua cara untuk mencapai rencana Anda. Cara pertama cukup sederhana: rebus elektrolit yang terdapat di dalam baterai. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengisi dayanya agar suhu di dalamnya naik hingga di atas seratus derajat Celcius. Jika cara ini tidak membantu, jangan khawatir, ada cara lain: cukup ganti elektrolit lama dengan yang baru. Untuk melakukan ini, tiriskan larutan lama, bersihkan bagian dalam dari sisa asam sulfat dengan air suling, lalu isi porsi baru. Biasanya, larutan elektrolit berkualitas tinggi segera memiliki konsentrasi yang diinginkan. Setelah penggantian, Anda bisa lama lupa tentang cara meningkatkan kepadatan elektrolit.

Komposisi elektrolit sangat menentukan sifat-sifatnya. Karakteristik seperti konduktivitas dan densitas listrik, misalnya, sangat bergantung pada sifat zat terlarut dan konsentrasinya. Ada pertanyaan terpisah tentang berapa banyak elektrolit yang dapat ditampung baterai. Faktanya, volumenya berhubungan langsung dengan kekuatan produk yang dinyatakan. Semakin banyak asam sulfat di dalam baterai, semakin kuat baterai tersebut, yaitu semakin besar tegangan yang dapat dihasilkannya.

Dimanakah hal ini berguna?

Jika Anda seorang penggila mobil atau hanya tertarik dengan mobil, maka Anda sendiri yang memahami segalanya. Pasti Anda pun sudah mengetahui cara menentukan berapa banyak elektrolit yang ada di dalam baterai sekarang. Dan jika Anda jauh dari mobil, maka pengetahuan tentang sifat-sifat zat ini, kegunaannya, dan cara interaksinya satu sama lain tidak akan berlebihan. Mengetahui hal tersebut, Anda tidak akan bingung jika diminta memberi tahu apa saja kandungan elektrolit di dalam baterai. Meskipun Anda bukan penggemar mobil, tetapi Anda memiliki mobil, pengetahuan tentang struktur baterai tidak akan berlebihan dan akan membantu Anda dalam perbaikan. Melakukan semuanya sendiri akan jauh lebih mudah dan murah daripada pergi ke bengkel mobil.

Dan untuk mempelajari topik ini dengan lebih baik, kami merekomendasikan membaca buku teks kimia untuk sekolah dan universitas. Jika Anda mengetahui ilmu ini dengan baik dan telah membaca cukup banyak buku teks, pilihan terbaik adalah “Sumber Arus Kimia” oleh Varypaev. Seluruh teori pengoperasian baterai, berbagai baterai dan sel hidrogen diuraikan secara rinci di sana.

Kesimpulan

Kita telah sampai pada akhir. Mari kita rangkum. Di atas kita telah membahas segala sesuatu yang berkaitan dengan konsep elektrolit: contoh, teori struktur dan sifat, fungsi dan aplikasi. Sekali lagi, patut dikatakan bahwa senyawa-senyawa ini merupakan bagian dari kehidupan kita, yang tanpanya tubuh kita dan semua bidang industri tidak akan ada. Apakah Anda ingat tentang elektrolit darah? Berkat mereka kita hidup. Bagaimana dengan mobil kita? Dengan pengetahuan ini, kita dapat memperbaiki masalah apa pun yang berhubungan dengan baterai, karena sekarang kita memahami cara meningkatkan massa jenis elektrolit di dalamnya.

Tidak mungkin menceritakan semuanya, dan kami tidak menetapkan tujuan seperti itu. Lagi pula, bukan hanya itu yang bisa diceritakan tentang zat menakjubkan ini.

Ini adalah zat yang larutan atau lelehannya dapat menghantarkan arus listrik. Mereka juga merupakan komponen yang sangat diperlukan dalam cairan dan jaringan padat organisme.

Elektrolit meliputi asam, basa, dan garam. Zat yang tidak dapat menghantarkan arus listrik dalam keadaan terlarut atau cair disebut nonelektrolit. Ini termasuk banyak zat organik, seperti gula, alkohol, dll. Kemampuan larutan elektrolit untuk menghantarkan arus listrik dijelaskan oleh fakta bahwa ketika dilarutkan, molekul elektrolit terurai menjadi partikel - ion yang bermuatan listrik positif dan negatif. Jumlah muatan suatu ion secara numerik sama dengan valensi atom atau kelompok atom pembentuk ion tersebut. Ion berbeda dari atom dan molekul tidak hanya pada keberadaan muatan listriknya, tetapi juga pada sifat lainnya, misalnya ion klor tidak memiliki bau, warna, atau sifat lain dari molekul klor.

Ion yang bermuatan positif disebut kation, ion yang bermuatan negatif disebut anion. Kation membentuk atom hidrogen H+, logam: K+, Na+, Ca 2+, Fe 3+ dan beberapa gugus atom, misalnya gugus amonium NH+4; Anion membentuk atom dan gugus atom yang bersifat residu asam, misalnya Cl -, NO - 3, SO 2- 4, CO 2- 3.

Istilah E. diperkenalkan ke dalam sains oleh Faraday. Sampai saat ini, K. E. memasukkan garam, asam dan basa, serta air. Studi tentang larutan non-air, serta studi pada suhu yang sangat tinggi, telah memperluas bidang ini. I. A. Kablukov, Kadi, Karara, P. I. Walden dan lain-lain menunjukkan bahwa tidak hanya larutan berair dan alkohol menghantarkan arus secara nyata, tetapi juga larutan dalam sejumlah zat lain, seperti, misalnya, amonia cair, sulfur dioksida cair anhidrida, dll. juga telah ditemukan bahwa banyak zat dan campuran merupakan isolator yang sangat baik pada suhu biasa, seperti oksida logam anhidrat (kalsium oksida, magnesium oksida, dll.), dan menjadi konduktor elektrolitik ketika suhu meningkat. Lampu pijar Nernst yang terkenal, yang prinsip pengoperasiannya ditemukan oleh Yablochkov yang brilian, memberikan ilustrasi yang sangat bagus tentang fakta-fakta ini. Campuran oksida - sebuah "benda pijar" dalam lampu Nernst, yang tidak konduktif pada suhu biasa, menjadi sangat baik pada suhu 700° dan, terlebih lagi, mempertahankan keadaan padat elektrolitik konduktor. Dapat diasumsikan bahwa sebagian besar zat kompleks yang dipelajari dalam kimia anorganik, dengan pelarut yang sesuai atau pada suhu yang cukup tinggi, dapat memperoleh sifat-sifat elektron, dengan pengecualian, tentu saja, logam dan paduannya serta zat kompleks yang memiliki konduktivitas logam. telah terbukti. Saat ini, indikasi konduktivitas logam dari lelehan perak iodida, dll. harus dianggap belum cukup dibuktikan. Hal lain yang harus dikatakan tentang sebagian besar zat yang mengandung karbon, yaitu zat yang dipelajari dalam kimia organik. Kecil kemungkinannya akan ada pelarut yang dapat membuat hidrokarbon atau campurannya (parafin, minyak tanah, bensin, dll.) menjadi penghantar arus. Namun, dalam kimia organik kita mengalami transisi bertahap dari elektrolit biasa ke non-elektrolit biasa: mulai dari asam organik hingga fenol yang mengandung gugus nitro, hingga fenol yang tidak mengandung gugus tersebut, hingga alkohol, yang larutan berairnya termasuk dalam isolator dengan daya rendah. gaya eksitasi listrik dan , akhirnya, hidrokarbon - isolator tipikal. Bagi banyak senyawa organik, dan juga sebagian anorganik, sulit untuk mengharapkan bahwa peningkatan suhu akan menjadikannya E., karena zat-zat ini terurai lebih awal akibat aksi panas.

Pertanyaan tentang apa itu elektrolit berada dalam keadaan yang tidak pasti sampai teori disosiasi elektrolitik dihadirkan untuk memecahkannya.

Disosiasi elektrolitik.

Peluruhan molekul elektrolit menjadi ion disebut disosiasi elektrolitik, atau ionisasi, dan merupakan proses reversibel, yaitu keadaan setimbang dapat terjadi dalam suatu larutan dimana banyak molekul elektrolit yang terurai menjadi ion, sehingga banyak pula yang terbentuk kembali dari ion. .

Disosiasi elektrolit menjadi ion dapat dinyatakan dengan persamaan umum: , dimana KmAn adalah molekul yang tidak terdisosiasi, K z+ 1 adalah kation yang membawa z 1 muatan positif, Dan z- 2 adalah anion yang memiliki z 2 muatan negatif, m dan n adalah jumlah kation dan anion , terbentuk selama disosiasi satu molekul elektrolit. Misalnya, .
Jumlah ion positif dan negatif dalam suatu larutan mungkin berbeda, namun muatan total kation selalu sama dengan muatan total anion, sehingga larutan secara keseluruhan netral secara listrik.
Elektrolit kuat hampir seluruhnya terdisosiasi menjadi ion pada konsentrasi berapa pun dalam larutan. Ini termasuk asam kuat (lihat), basa kuat dan hampir semua garam (lihat). Elektrolit lemah, yang meliputi asam dan basa lemah serta beberapa garam, seperti sublimasi HgCl 2, hanya terdisosiasi sebagian; derajat disosiasinya, yaitu proporsi molekul yang terurai menjadi ion, meningkat seiring dengan menurunnya konsentrasi larutan.
Ukuran kemampuan elektrolit untuk terurai menjadi ion dalam larutan dapat berupa konstanta disosiasi elektrolitik (konstanta ionisasi), sama dengan
di mana konsentrasi partikel-partikel yang bersangkutan dalam larutan ditunjukkan dalam tanda kurung siku.

Penghantar arus listrik yang sangat baik adalah emas, tembaga, besi, aluminium, dan paduan. Bersamaan dengan mereka, ada sekelompok besar zat non-logam, yang lelehannya dan larutan berairnya juga memiliki sifat konduktivitas. Ini adalah basa kuat, asam, dan beberapa garam, yang secara kolektif disebut “elektrolit.” Apa itu konduktivitas ionik? Mari kita cari tahu bagaimana hubungan zat elektrolit dengan fenomena umum ini.

Partikel apa yang membawa muatan?

Dunia sekitar penuh dengan berbagai konduktor dan isolator. Sifat-sifat benda dan zat ini telah diketahui sejak zaman dahulu kala. Matematikawan Yunani Thales melakukan percobaan dengan amber (dalam bahasa Yunani - “elektron”). Setelah menggosokkannya pada sutra, ilmuwan mengamati fenomena tarikan serat rambut dan wol. Belakangan diketahui bahwa amber merupakan isolator. Tidak ada partikel dalam zat ini yang dapat membawa muatan listrik. Logam merupakan konduktor yang baik. Mereka mengandung atom, ion positif dan partikel negatif bebas yang sangat kecil - elektron. Merekalah yang menjamin perpindahan muatan ketika arus lewat. Elektrolit kuat dalam bentuk kering tidak mengandung partikel bebas. Tetapi ketika dilarutkan dan dicairkan, kisi kristal hancur, begitu pula polarisasi ikatan kovalen.

Air, non-elektrolit dan elektrolit. Apa itu pembubaran?

Dengan menyumbangkan atau memperoleh elektron, atom unsur logam dan nonlogam menjadi ion. Ada hubungan yang cukup kuat di antara keduanya dalam kisi kristal. Pelarutan atau peleburan senyawa ionik, seperti natrium klorida, menyebabkan kehancurannya. Molekul polar tidak memiliki ion terikat atau bebas; mereka muncul ketika berinteraksi dengan air. Pada tahun 30-an abad ke-19, M. Faraday menemukan bahwa larutan beberapa zat menghantarkan arus. Ilmuwan memperkenalkan konsep-konsep penting berikut ke dalam sains:

• ion (partikel bermuatan);
• elektrolit (konduktor jenis kedua);
• katoda;
• anoda.

Ada senyawa - elektrolit kuat, kisi kristalnya hancur total dengan pelepasan ion.

Ada zat yang tidak larut dan ada yang disimpan dalam bentuk molekul, misalnya gula, formaldehida. Senyawa semacam ini disebut non-elektrolit. Mereka tidak dicirikan oleh pembentukan partikel bermuatan. Elektrolit lemah (asam karbonat dan asam asetat, serta sejumlah zat lainnya) mengandung sedikit ion.

Teori disosiasi elektrolitik

Dalam karyanya, ilmuwan Swedia S. Arrhenius (1859-1927) mengandalkan kesimpulan Faraday. Selanjutnya, ketentuan teorinya diklarifikasi oleh peneliti Rusia I. Kablukov dan V. Kistyakovsky. Mereka menemukan bahwa ketika dilarutkan dan dicairkan, tidak semua zat membentuk ion, tetapi hanya elektrolit. Apa yang dimaksud dengan disosiasi menurut S. Arrhenius? Ini adalah penghancuran molekul, yang menyebabkan munculnya partikel bermuatan dalam larutan dan meleleh. Prinsip dasar teori S. Arrhenius:

1. Basa, asam dan garam berada dalam bentuk terdisosiasi dalam larutan.
2. Elektrolit kuat terurai secara reversibel menjadi ion.
3. Yang lemah membentuk sedikit ion.

Indikator suatu zat (sering dinyatakan dalam persentase) adalah perbandingan jumlah molekul yang terurai menjadi ion dan jumlah total partikel dalam larutan. Elektrolit kuat jika nilai indikator ini lebih dari 30%, untuk elektrolit lemah - kurang dari 3%.

Sifat-sifat elektrolit

Kesimpulan teoretis S. Arrhenius dilengkapi dengan studi selanjutnya tentang proses fisikokimia dalam larutan dan lelehan yang dilakukan oleh para ilmuwan Rusia. Kami mendapat penjelasan tentang sifat-sifat basa dan asam. Yang pertama mencakup senyawa dalam larutan yang hanya ion logam yang dapat ditemukan di antara kationnya; anionnya adalah partikel OH -. Molekul asam terurai menjadi ion negatif dari residu asam dan proton hidrogen (H+). Pergerakan ion dalam larutan dan lelehan terjadi secara kacau. Mari kita pertimbangkan hasil percobaan di mana Anda perlu merakit rangkaian dan memasukkan bola lampu pijar biasa ke dalamnya. Mari kita periksa konduktivitas larutan berbagai zat: garam meja, asam asetat, dan gula (dua yang pertama adalah elektrolit). Apa itu rangkaian listrik? Ini adalah sumber arus dan konduktor yang terhubung satu sama lain. Saat rangkaian ditutup, bola lampu akan menyala lebih terang dalam larutan garam meja. Pergerakan ion menjadi teratur. Anion diarahkan ke elektroda positif, dan kation diarahkan ke elektroda negatif.

Sejumlah kecil partikel bermuatan terlibat dalam proses ini dalam asam asetat. Gula bukanlah elektrolit dan tidak menghantarkan arus. Akan ada lapisan isolasi di antara elektroda dalam larutan ini; bola lampu tidak akan menyala.

Interaksi kimia antar elektrolit

Saat mengeringkan larutan, Anda dapat mengamati bagaimana perilaku elektrolit. Apa persamaan ionik untuk reaksi tersebut? Mari kita lihat contoh interaksi kimia antara dan natrium nitrat:

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

Kami menulis rumus elektrolit dalam bentuk ionik:

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

Zat yang diambil untuk reaksi adalah elektrolit kuat. Komposisi ion tidak berubah. Interaksi kimia antara keduanya dimungkinkan dalam tiga kasus:

1. Jika salah satu produk merupakan zat yang tidak larut.

Persamaan molekul: Na 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + 2NaCl.

Mari kita tuliskan komposisi elektrolit dalam bentuk ion:

2Na + + SO 4 2- + Ba 2+ + 2Cl - = BaSO 4 (endapan putih) + 2Na + 2Cl - .

2. Salah satu zat yang terbentuk adalah gas.

3. Di antara produk reaksi terdapat elektrolit lemah.

Air adalah salah satu elektrolit terlemah

Murni secara kimia tidak dapat menghantarkan arus listrik. Tapi itu mengandung sejumlah kecil partikel bermuatan. Ini adalah proton H + dan anion OH -. Sejumlah kecil molekul air mengalami disosiasi. Ada kuantitas - produk ionik air, yang konstan pada suhu 25 ° C. Hal ini memungkinkan Anda untuk mengetahui konsentrasi H + dan OH -. Ion hidrogen mendominasi dalam larutan asam, anion hidroksida lebih banyak terdapat dalam basa. Dalam keadaan netral, jumlah H+ dan OH- sama. Lingkungan larutan juga dicirikan oleh nilai pH-nya. Semakin tinggi, semakin banyak ion hidroksida yang ada. Mediumnya netral dengan kisaran pH mendekati 6-7. Dengan adanya ion H + dan OH -, zat indikator berubah warna: lakmus, fenolftalein, jingga metil dan lain-lain.

Sifat larutan dan lelehan elektrolit banyak digunakan dalam industri, teknologi, pertanian dan kedokteran. Dasar ilmiahnya terletak pada karya sejumlah ilmuwan terkemuka yang menjelaskan perilaku partikel penyusun garam, asam, dan basa. Berbagai reaksi pertukaran ion terjadi dalam larutannya. Mereka digunakan dalam banyak proses produksi, dalam elektrokimia, dan pelapisan listrik. Proses pada makhluk hidup juga terjadi antar ion dalam larutan. Banyak non-logam dan logam, beracun dalam bentuk atom dan molekul, tidak tergantikan dalam bentuk partikel bermuatan (natrium, kalium, magnesium, klor, fosfor dan lain-lain).