Come scoprirlo non si applica agli elettroliti forti. Elettroliti: esempi

Istruzioni

L'essenza di questa teoria è che quando sciolti (sciolti in acqua), quasi tutti gli elettroliti vengono decomposti in ioni caricati sia positivamente che negativamente (detta dissociazione elettrolitica). Sotto l'influenza della corrente elettrica, quelli negativi ("-") si muovono verso l'anodo (+) e quelli carichi positivamente (cationi, "+") si muovono verso il catodo (-). La dissociazione elettrolitica è un processo reversibile (il processo inverso è chiamato “molarizzazione”).

Il grado di (a) dissociazione elettrolitica dipende dall'elettrolita stesso, dal solvente e dalla loro concentrazione. Questo è il rapporto tra il numero di molecole (n) che si dividono in ioni e il numero totale di molecole introdotte nella soluzione (N). Ottieni: a = n / N

Pertanto, gli elettroliti forti sono sostanze che si disintegrano completamente in ioni quando disciolte in acqua. Gli elettroliti forti sono solitamente sostanze con legami altamente polari o ionici: si tratta di sali altamente solubili, acidi forti (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), nonché basi forti (KOH, NaOH, RbOH, Ba( OH)2, CsOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2). In un elettrolita forte la sostanza in esso disciolta è prevalentemente sotto forma di ioni (anioni e cationi); Praticamente non esistono molecole indissociate.

Gli elettroliti deboli sono sostanze che si dissociano in ioni solo parzialmente. Gli elettroliti deboli, insieme agli ioni in soluzione, contengono molecole non dissociate. Gli elettroliti deboli non producono una forte concentrazione di ioni in soluzione.

Quelli deboli includono:
- acidi organici (quasi tutti) (C2H5COOH, CH3COOH, ecc.);
- alcuni degli acidi inorganici (H2S, H2CO3, ecc.);
- quasi tutti i sali poco solubili in acqua, idrossido di ammonio e tutte le basi (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH);
- acqua.

Praticamente non conducono corrente elettrica o conducono, ma male.

Nota

Sebbene l’acqua pura conduca molto poco l’elettricità, ha una conduttività elettrica misurabile dovuta al fatto che l’acqua si dissocia leggermente in ioni idrossido e idrogeno.

Consigli utili

La maggior parte degli elettroliti sono sostanze aggressive, quindi quando si lavora con essi prestare estrema attenzione e seguire le norme di sicurezza.

Un elettrolita è una sostanza che allo stato solido è un dielettrico, cioè non conduce corrente elettrica, ma quando disciolta o fusa diventa un conduttore. Perché si verifica un cambiamento così brusco nelle proprietà? Il fatto è che le molecole di elettroliti in soluzioni o fusioni si dissociano in ioni caricati positivamente e caricati negativamente, grazie ai quali queste sostanze in tale stato aggregato sono in grado di condurre corrente elettrica. La maggior parte dei sali, degli acidi e delle basi hanno proprietà elettrolitiche.

Istruzioni

Quali sostanze sono considerate forti? Tali sostanze, in soluzioni o fusioni di cui è esposto quasi il 100% delle molecole, indipendentemente dalla concentrazione della soluzione. L'elenco comprende la maggioranza assoluta di alcali solubili, sali e alcuni acidi, come cloridrico, bromuro, ioduro, nitrico, ecc.

In che modo gli elettroliti di media intensità differiscono da loro? Il fatto che si dissociano in misura molto minore (dal 3% al 30% delle molecole si disintegrano in ioni). Rappresentanti classici di tali elettroliti sono gli acidi solforico e fosforico.

Nella sezione sulla domanda Quali sostanze sono gli elettroliti? dato dall'autore Olga Dubrovina la risposta migliore è Le sostanze che si disintegrano in ioni in soluzioni o si fondono e quindi conducono corrente elettrica sono chiamate elettroliti. Le sostanze che, nelle stesse condizioni, non si disintegrano in ioni e non conducono corrente elettrica sono chiamate non elettroliti. Elettroliti forti Sono sostanze che, una volta disciolte in acqua, si disintegrano quasi completamente in ioni. Di norma, gli elettroliti forti includono sostanze con legami ionici o altamente polari: tutti i sali altamente solubili, gli acidi forti (HCl, HBr, HI, HClO4, H2SO4, HNO3) e le basi forti (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba (OH)2,Sr(OH)2,Ca(OH)2).In una soluzione di un elettrolita forte, la sostanza disciolta si trova principalmente sotto forma di ioni (cationi e anioni); non esistono praticamente molecole indissociate Elettroliti deboli Sostanze che si dissociano parzialmente in ioni. Le soluzioni di elettroliti deboli contengono molecole non dissociate insieme agli ioni. Gli elettroliti deboli non possono produrre un'elevata concentrazione di ioni in soluzione. Gli elettroliti deboli includono: 1) quasi tutti gli acidi organici (CH3COOH, C2H5COOH, ecc.); 2) alcuni acidi inorganici (H2CO3, H2S, ecc.); 3) quasi tutti con parsimonia solubile in acqua, sali, basi e idrossido di ammonio (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH); 4) acqua. Conducono male l'elettricità (o quasi) CH3COOH « CH3COO- + H+Cu(OH)2 " + + OH- (primo stadio)+ " Cu2+ + OH- (secondo stadio)H2CO3 " H+ + HCO- (primo stadio)HCO3- " H+ + CO32- (secondo stadio)

Risposta da Prosyanka[guru]
acidi, alcali e alcuni sali

Risposta da europeo[guru]
Sì, acidi, sali e limi, ma in generale chi lo fa allo stato disciolto non lo fa nella sua forma pura

Risposta da Adattabilità[guru]
Tutto ciò che si dissocia in ioni nell'acqua..:-))

Risposta da Аnel Saduakasova[novizio]
Gli ELETTROLITI sono soluzioni di sali, acidi e alcali, nonché sali e metalli fusi. Gli elettroliti sono buoni conduttori di corrente elettrica.

Risposta da Oliya Titova[novizio]
tutti i sali altamente solubili, gli acidi forti (HCl, HBr, HI, HClO4, H2SO4, HNO3) e le basi forti (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba(OH)2, Sr(OH)2, Ca(OH) 2).

Risposta da Yohlana[maestro]
Gli elettroliti includono: acidi, sali, alcali

Risposta da Lin Kwon[novizio]
Con legame chimico di tipo polare ionico e covalente.

Gli elettroliti come sostanze chimiche sono conosciuti fin dall'antichità. Tuttavia, hanno conquistato la maggior parte dei settori della loro applicazione in tempi relativamente recenti. Discuteremo le aree di massima priorità del settore per l'utilizzo di queste sostanze e scopriremo cosa sono queste ultime e in che modo differiscono l'una dall'altra. Ma cominciamo con un'escursione nella storia.

Storia

I più antichi elettroliti conosciuti sono sali e acidi, scoperti nel mondo antico. Tuttavia, le idee sulla struttura e sulle proprietà degli elettroliti si sono evolute nel tempo. Le teorie su questi processi si sono evolute a partire dal 1880, quando furono fatte numerose scoperte relative alle teorie sulle proprietà degli elettroliti. Sono stati osservati numerosi salti qualitativi nelle teorie che descrivono i meccanismi di interazione degli elettroliti con l'acqua (dopo tutto, solo in soluzione acquisiscono le proprietà grazie alle quali vengono utilizzati nell'industria).

Ora esamineremo in dettaglio diverse teorie che hanno avuto la maggiore influenza sullo sviluppo di idee sugli elettroliti e sulle loro proprietà. E cominciamo con la teoria più comune e semplice, che ognuno di noi ha seguito a scuola.

Teoria di Arrhenius della dissociazione elettrolitica

Nel 1887, il chimico svedese e Wilhelm Ostwald crearono la teoria della dissociazione elettrolitica. Tuttavia, anche qui le cose non sono così semplici. Lo stesso Arrhenius era un sostenitore della cosiddetta teoria fisica delle soluzioni, che non teneva conto dell'interazione dei costituenti di una sostanza con l'acqua e sosteneva che nella soluzione esistono particelle cariche libere (ioni). A proposito, è da questa posizione che oggi a scuola viene considerata la dissociazione elettrolitica.

Parliamo di cosa prevede questa teoria e di come ci spiega il meccanismo di interazione delle sostanze con l'acqua. Come ogni altro, ha diversi postulati che usa:

1. Quando interagisce con l'acqua, la sostanza si scompone in ioni (positivo - catione e negativo - anione). Queste particelle subiscono idratazione: attraggono molecole d'acqua, che, tra l'altro, si caricano positivamente da un lato e negativamente dall'altro (formando un dipolo), di conseguenza si formano in acquacomplessi (solvati).

2. Il processo di dissociazione è reversibile, ovvero se una sostanza si è divisa in ioni, sotto l'influenza di qualsiasi fattore può tornare alla sua forma originale.

3. Se colleghi gli elettrodi alla soluzione e accendi la corrente, i cationi inizieranno a spostarsi verso l'elettrodo negativo - il catodo, e gli anioni verso quello caricato positivamente - l'anodo. Ecco perché le sostanze altamente solubili nell'acqua conducono la corrente elettrica meglio dell'acqua stessa. Per lo stesso motivo venivano chiamati elettroliti.

4. l'elettrolita caratterizza la percentuale di una sostanza che ha subito dissoluzione. Questo indicatore dipende dalle proprietà del solvente e della sostanza disciolta stessa, dalla concentrazione di quest'ultima e dalla temperatura esterna.

Ecco, infatti, tutti i principali postulati di questa semplice teoria. Li useremo in questo articolo per descrivere cosa succede in una soluzione elettrolitica. Considereremo esempi di queste connessioni un po’ più tardi, ma ora esaminiamo un’altra teoria.

Teoria di Lewis degli acidi e delle basi

Secondo la teoria della dissociazione elettrolitica, un acido è una sostanza nella cui soluzione è presente un catione idrogeno e una base è un composto che si disintegra in soluzione in un anione idrossido. Esiste un'altra teoria, che prende il nome dal famoso chimico Gilbert Lewis. Ci permette di espandere leggermente il concetto di acido e base. Secondo la teoria di Lewis, gli acidi sono molecole di una sostanza che hanno orbitali elettronici liberi e sono in grado di accettare un elettrone da un'altra molecola. È facile intuire che le basi saranno particelle capaci di donare uno o più dei loro elettroni all'“uso” dell'acido. Ciò che è molto interessante qui è che non solo un elettrolita, ma anche qualsiasi sostanza, anche insolubile in acqua, può essere un acido o una base.

Teoria protolitica di Brendsted-Lowry

Nel 1923, indipendentemente l'uno dall'altro, due scienziati - J. Brønsted e T. Lowry - proposero una teoria che ora viene utilizzata attivamente dagli scienziati per descrivere i processi chimici. L'essenza di questa teoria è che il significato della dissociazione si riduce al trasferimento di un protone da un acido a una base. Pertanto, quest'ultimo è qui inteso come un accettore di protoni. Quindi l'acido è il loro donatore. La teoria spiega anche bene l'esistenza di sostanze che presentano le proprietà sia degli acidi che delle basi. Tali composti sono chiamati anfoteri. Nella teoria di Bronsted-Lowry, per loro viene utilizzato anche il termine anfoliti, mentre gli acidi o le basi sono solitamente chiamati protoliti.

Veniamo alla parte successiva dell'articolo. Qui ti diremo quanto differiscono gli elettroliti forti e deboli e discuteremo l'influenza di fattori esterni sulle loro proprietà. E poi inizieremo a descrivere la loro applicazione pratica.

Elettroliti forti e deboli

Ogni sostanza interagisce con l'acqua individualmente. Alcuni si dissolvono bene (ad esempio il sale da cucina), mentre altri non si dissolvono affatto (ad esempio il gesso). Pertanto, tutte le sostanze sono divise in elettroliti forti e deboli. Queste ultime sono sostanze che interagiscono male con l'acqua e si depositano sul fondo della soluzione. Ciò significa che hanno un grado di dissociazione molto basso e un'elevata energia di legame, che non consente alla molecola di disintegrarsi nei suoi ioni costituenti in condizioni normali. La dissociazione degli elettroliti deboli avviene molto lentamente o con l'aumento della temperatura e della concentrazione di questa sostanza in soluzione.

Parliamo di elettroliti forti. Questi includono tutti i sali solubili, nonché gli acidi forti e gli alcali. Si disintegrano facilmente in ioni e sono molto difficili da raccogliere nelle precipitazioni. La corrente negli elettroliti, tra l'altro, viene effettuata proprio grazie agli ioni contenuti nella soluzione. Pertanto, gli elettroliti forti conducono meglio la corrente. Esempi di questi ultimi: acidi forti, alcali, sali solubili.

Fattori che influenzano il comportamento degli elettroliti

Ora scopriamo come influiscono i cambiamenti nell'ambiente esterno. La concentrazione influisce direttamente sul grado di dissociazione dell'elettrolita. Inoltre, questa relazione può essere espressa matematicamente. La legge che descrive questa relazione è chiamata legge di diluizione di Ostwald ed è scritta come segue: a = (K / c) 1/2. Qui a è il grado di dissociazione (preso in frazioni), K è la costante di dissociazione, diversa per ciascuna sostanza, e c è la concentrazione dell'elettrolita nella soluzione. Usando questa formula, puoi imparare molto su una sostanza e sul suo comportamento in soluzione.

Ma abbiamo deviato dall'argomento. Oltre alla concentrazione, il grado di dissociazione è influenzato anche dalla temperatura dell'elettrolita. Per la maggior parte delle sostanze, aumentandolo si aumenta la solubilità e l'attività chimica. Questo è esattamente ciò che può spiegare il verificarsi di alcune reazioni solo a temperature elevate. In condizioni normali, procedono molto lentamente o in entrambe le direzioni (questo processo è chiamato reversibile).

Abbiamo analizzato i fattori che determinano il comportamento di un sistema come una soluzione elettrolitica. Passiamo ora all'applicazione pratica di queste sostanze chimiche, senza dubbio, molto importanti.

Uso industriale

Naturalmente tutti hanno sentito la parola “elettrolita” in relazione alle batterie. L'auto utilizza batterie al piombo, il cui elettrolita è costituito per il 40% da acido solforico. Per capire perché questa sostanza è necessaria lì, vale la pena comprendere le caratteristiche operative delle batterie.

Allora qual è il principio di funzionamento di qualsiasi batteria? Subiscono una reazione reversibile di conversione di una sostanza in un'altra, a seguito della quale vengono rilasciati elettroni. Quando si carica una batteria si verifica un'interazione di sostanze che non si verifica in condizioni normali. Questo può essere pensato come l'accumulo di elettricità in una sostanza a seguito di una reazione chimica. Durante la scarica inizia la trasformazione inversa che porta il sistema allo stato iniziale. Questi due processi insieme costituiscono un ciclo di carica-scarica.

Diamo un'occhiata al processo sopra descritto utilizzando un esempio specifico: una batteria al piombo. Come puoi immaginare, questa fonte attuale è costituita da un elemento contenente piombo (oltre al biossido di piombo PbO 2) e acido. Qualsiasi batteria è costituita da elettrodi e lo spazio tra loro riempito con elettrolita. Come quest'ultimo, come abbiamo già scoperto, nel nostro esempio utilizziamo acido solforico con una concentrazione del 40%. Il catodo di tale batteria è costituito da biossido di piombo e l'anodo è costituito da piombo puro. Tutto ciò perché su questi due elettrodi avvengono diverse reazioni reversibili con la partecipazione di ioni in cui si è dissociato l'acido:

1. PbO 2 + SO 4 2- + 4H + + 2e - = PbSO 4 + 2H 2 O (reazione che avviene sull'elettrodo negativo - catodo).
2. Pb + SO 4 2- - 2e - = PbSO 4 (Reazione che avviene sull'elettrodo positivo - anodo).

Se leggiamo le reazioni da sinistra a destra, otteniamo processi che si verificano quando la batteria è scarica, mentre se leggiamo da destra a sinistra, otteniamo processi che si verificano quando la batteria è carica. In ciascuna di queste reazioni, queste reazioni sono diverse, ma il meccanismo del loro verificarsi è generalmente descritto allo stesso modo: si verificano due processi, in uno dei quali gli elettroni vengono “assorbiti”, e nell'altro, al contrario, “ vattene". La cosa più importante è che il numero di elettroni assorbiti sia uguale al numero di elettroni rilasciati.

In realtà, oltre alle batterie, le applicazioni di queste sostanze sono molteplici. In generale, gli elettroliti, di cui abbiamo fornito gli esempi, sono solo un granello della varietà di sostanze riunite sotto questo termine. Ci circondano ovunque, ovunque. Qui, ad esempio, c'è il corpo umano. Pensi che queste sostanze non ci siano? Ti sbagli di grosso. Si trovano ovunque in noi e la maggior parte è costituita dagli elettroliti del sangue. Tra questi ci sono, ad esempio, gli ioni ferro, che fanno parte dell'emoglobina e aiutano a trasportare l'ossigeno ai tessuti del nostro corpo. Gli elettroliti del sangue svolgono anche un ruolo chiave nella regolazione dell’equilibrio salino e della funzione cardiaca. Questa funzione è svolta dagli ioni potassio e sodio (esiste anche un processo che avviene nelle cellule chiamato pompa potassio-sodio).

Tutte le sostanze che puoi sciogliere anche solo leggermente sono elettroliti. E non c'è ramo dell'industria o della nostra vita in cui non vengano utilizzati. Non si tratta solo di batterie e batterie per auto. Si tratta di qualsiasi produzione chimica e alimentare, fabbriche militari, fabbriche di abbigliamento e così via.

La composizione dell'elettrolita, tra l'altro, varia. Pertanto, è possibile distinguere gli elettroliti acidi da quelli alcalini. Sono fondamentalmente diversi nelle loro proprietà: come abbiamo già detto, gli acidi sono donatori di protoni e gli alcali sono accettori. Ma nel tempo, la composizione dell'elettrolita cambia a causa della perdita di parte della sostanza; la concentrazione diminuisce o aumenta (tutto dipende da cosa si perde, acqua o elettrolita).

Li incontriamo ogni giorno, ma poche persone conoscono esattamente la definizione di un termine come elettroliti. Abbiamo esaminato esempi di sostanze specifiche, quindi passiamo a concetti leggermente più complessi.

Proprietà fisiche degli elettroliti

Ora parliamo di fisica. La cosa più importante da capire quando si studia questo argomento è come viene trasmessa la corrente negli elettroliti. In questo gli ioni svolgono un ruolo decisivo. Queste particelle cariche possono trasferire la carica da una parte all'altra della soluzione. Pertanto, gli anioni tendono sempre all'elettrodo positivo e i cationi a quello negativo. Pertanto, agendo sulla soluzione con corrente elettrica, separiamo le cariche sui diversi lati del sistema.

Una caratteristica fisica molto interessante è la densità. Molte proprietà dei composti di cui stiamo discutendo dipendono da questo. E spesso sorge la domanda: "Come aumentare la densità dell'elettrolita?" In effetti la risposta è semplice: è necessario ridurre il contenuto di acqua nella soluzione. Poiché la densità dell'elettrolita è in gran parte determinata, dipende in gran parte dalla concentrazione di quest'ultimo. Esistono due modi per realizzare il tuo piano. Il primo è abbastanza semplice: far bollire l'elettrolito contenuto nella batteria. Per fare ciò, è necessario caricarlo in modo che la temperatura all'interno salga appena sopra i cento gradi Celsius. Se questo metodo non aiuta, non preoccuparti, ce n'è un altro: basta sostituire semplicemente il vecchio elettrolita con uno nuovo. Per fare ciò, scaricare la vecchia soluzione, pulire l'interno dall'acido solforico residuo con acqua distillata, quindi riempire una nuova porzione. Di norma, le soluzioni elettrolitiche di alta qualità hanno immediatamente la concentrazione desiderata. Dopo la sostituzione, puoi dimenticare per molto tempo come aumentare la densità dell'elettrolito.

La composizione dell'elettrolita determina in gran parte le sue proprietà. Caratteristiche come la conduttività elettrica e la densità, ad esempio, dipendono fortemente dalla natura del soluto e dalla sua concentrazione. C'è una domanda separata sulla quantità di elettrolito che può contenere una batteria. Il suo volume, infatti, è direttamente correlato alla potenza dichiarata del prodotto. Quanto più acido solforico si trova nella batteria, tanto più potente è, cioè maggiore è la tensione che può produrre.

Dove sarà utile?

Se sei un appassionato di auto o sei semplicemente interessato alle auto, allora capisci tutto da solo. Sicuramente ora sai anche come determinare la quantità di elettrolito presente nella batteria. E se sei lontano dalle auto, la conoscenza delle proprietà di queste sostanze, del loro utilizzo e del modo in cui interagiscono tra loro non sarà superflua. Sapendo questo, non rimarrai confuso se ti viene chiesto di dire quale elettrolito c'è nella batteria. Tuttavia, anche se non sei un appassionato di auto, ma hai un'auto, la conoscenza della struttura della batteria non sarà superflua e ti aiuterà con le riparazioni. Sarà molto più semplice ed economico fare tutto da solo che andare in un centro automobilistico.

E per studiare meglio questo argomento, ti consigliamo di leggere un libro di testo di chimica per la scuola e l'università. Se conosci bene questa scienza e hai letto abbastanza libri di testo, l'opzione migliore sarebbe "Fonti di corrente chimica" di Varypaev. Qui viene descritta in dettaglio l'intera teoria del funzionamento delle batterie, delle varie batterie e delle celle a idrogeno.

Conclusione

Siamo arrivati ​​alla fine. Riassumiamo. Sopra abbiamo discusso tutto ciò che riguarda un concetto come gli elettroliti: esempi, teoria della struttura e delle proprietà, funzioni e applicazioni. Ancora una volta vale la pena dire che questi composti fanno parte della nostra vita, senza la quale il nostro corpo e tutti i settori industriali non potrebbero esistere. Ti ricordi degli elettroliti nel sangue? Grazie a loro viviamo. E le nostre auto? Con questa conoscenza possiamo risolvere qualsiasi problema relativo alla batteria, poiché ora sappiamo come aumentare la densità dell'elettrolito al suo interno.

È impossibile raccontare tutto e non ci siamo prefissati un obiettivo del genere. Dopotutto, questo non è tutto ciò che si può dire su queste straordinarie sostanze.

Si tratta di sostanze le cui soluzioni o fusioni conducono corrente elettrica. Sono anche una componente indispensabile dei liquidi e dei tessuti densi degli organismi.

Gli elettroliti includono acidi, basi e sali. Le sostanze che non conducono corrente elettrica allo stato disciolto o fuso sono chiamate non elettroliti. Questi includono molte sostanze organiche, come zuccheri, alcoli, ecc. La capacità delle soluzioni elettrolitiche di condurre corrente elettrica è spiegata dal fatto che quando disciolte, le molecole di elettroliti si disintegrano in particelle - ioni caricate elettricamente positivamente e negativamente. La quantità di carica su uno ione è numericamente uguale alla valenza dell'atomo o del gruppo di atomi che formano lo ione. Gli ioni differiscono dagli atomi e dalle molecole non solo per la presenza di cariche elettriche, ma anche per altre proprietà, ad esempio gli ioni di cloro non hanno odore, colore o altre proprietà delle molecole di cloro.

Gli ioni con carica positiva sono chiamati cationi, gli ioni con carica negativa sono chiamati anioni. I cationi formano atomi di idrogeno H+, metalli: K+, Na+, Ca 2+, Fe 3+ e alcuni gruppi di atomi, ad esempio il gruppo ammonio NH+ 4; Gli anioni formano atomi e gruppi di atomi che sono residui acidi, ad esempio Cl -, NO - 3, SO 2- 4, CO 2- 3.

Il termine E. è stato introdotto nella scienza da Faraday. Fino a tempi molto recenti, K.E. includeva sali, acidi e alcali tipici, nonché acqua. Gli studi su soluzioni non acquose, così come gli studi a temperature molto elevate, hanno notevolmente ampliato questo campo. I. A. Kablukov, Kadi, Karara, P. I. Walden e altri hanno dimostrato che non solo le soluzioni acquose e alcoliche conducono corrente in modo evidente, ma anche soluzioni in una serie di altre sostanze, come, ad esempio, ammoniaca liquida, anidride solforosa liquida, ecc. si è inoltre scoperto che molte sostanze e miscele sono ottimi isolanti a temperature ordinarie, come gli ossidi metallici anidri (ossido di calcio, ossido di magnesio, ecc.), e diventano conduttori elettrolitici quando la temperatura aumenta. La famosa lampada a incandescenza Nernst, il cui principio fu scoperto dal geniale Yablochkov, fornisce un eccellente esempio di questi fatti. Una miscela di ossidi - un “corpo incandescente” in una lampada Nernst, che non è conduttivo alle temperature ordinarie, diventa ottimo a 700° e inoltre mantiene lo stato solido elettrolitico conduttore. Si può presumere che la maggior parte delle sostanze complesse studiate in chimica inorganica, con solventi appropriati o a temperatura sufficientemente elevata, possano acquisire le proprietà degli elettroni, ad eccezione, ovviamente, dei metalli e delle loro leghe e di quelle sostanze complesse per le quali la conduttività metallica è stato dimostrato. Al momento, le indicazioni sulla conduttività metallica dello ioduro d'argento fuso, ecc. sono da considerarsi non ancora sufficientemente comprovate. Un'altra cosa va detta per la maggior parte delle sostanze contenenti carbonio, cioè quelle studiate in chimica organica. È improbabile che esistano solventi che rendano gli idrocarburi o le loro miscele (paraffina, cherosene, benzina, ecc.) conduttori di corrente. Tuttavia, in chimica organica abbiamo una transizione graduale dai tipici elettroliti ai tipici non elettroliti: partendo dagli acidi organici ai fenoli contenenti un gruppo nitro, ai fenoli non contenenti tale gruppo, agli alcoli, le cui soluzioni acquose appartengono ad isolanti con basso forze elettriche eccitanti e, infine, agli idrocarburi, tipici isolanti. Per molti composti organici, e in parte anche per alcuni inorganici, è difficile aspettarsi che un aumento della temperatura li trasformi in E., poiché queste sostanze si decompongono prima per l'azione del calore.

La questione su cosa fosse l'elettrolita era in uno stato così incerto finché non fu introdotta la teoria della dissociazione elettrolitica per risolverla.

Dissociazione elettrolitica.

La disintegrazione delle molecole di elettrolita in ioni è chiamata dissociazione elettrolitica, o ionizzazione, ed è un processo reversibile, cioè in una soluzione può verificarsi uno stato di equilibrio in cui tante molecole di elettrolita si disintegrano in ioni, tante di esse si formano nuovamente da ioni .

La dissociazione degli elettroliti in ioni può essere rappresentata dall'equazione generale: , dove KmAn è una molecola non dissociata, K z+ 1 è un catione che trasporta z 1 cariche positive, E z- 2 è un anione con z 2 cariche negative, m e n sono il numero di cationi e anioni, formati durante la dissociazione di una molecola di elettrolita. Per esempio, .
Il numero di ioni positivi e negativi in ​​una soluzione può essere diverso, ma la carica totale dei cationi è sempre uguale alla carica totale degli anioni, quindi la soluzione nel suo insieme è elettricamente neutra.
Gli elettroliti forti si dissociano quasi completamente in ioni a qualsiasi concentrazione in soluzione. Questi includono acidi forti (vedi), basi forti e quasi tutti i sali (vedi). Gli elettroliti deboli, che includono acidi e basi deboli e alcuni sali, come il sublimato HgCl 2, si dissociano solo parzialmente; il grado della loro dissociazione, cioè la proporzione delle molecole disintegrate in ioni, aumenta con la diminuzione della concentrazione della soluzione.
Una misura della capacità degli elettroliti di disintegrarsi in ioni nelle soluzioni può essere la costante di dissociazione elettrolitica (costante di ionizzazione), pari a
dove tra parentesi quadre sono indicate le concentrazioni delle particelle corrispondenti nella soluzione.

Ottimi conduttori di corrente elettrica sono l'oro, il rame, il ferro, l'alluminio e le leghe. Insieme a loro c'è un folto gruppo di sostanze non metalliche, le cui fusioni e soluzioni acquose hanno anche la proprietà di conduttività. Si tratta di basi forti, acidi e alcuni sali, collettivamente chiamati “elettroliti”. Cos'è la conduttività ionica? Scopriamo come le sostanze elettrolitiche si relazionano a questo fenomeno comune.

Quali particelle trasportano cariche?

Il mondo intorno è pieno di vari conduttori e isolanti. Queste proprietà dei corpi e delle sostanze sono note fin dall'antichità. Il matematico greco Talete condusse un esperimento con l'ambra (in greco - "elettrone"). Dopo averlo strofinato sulla seta, lo scienziato ha osservato il fenomeno dell'attrazione dei capelli e delle fibre di lana. Successivamente si è saputo che l'ambra è un isolante. Non ci sono particelle in questa sostanza che potrebbero trasportare una carica elettrica. I metalli sono buoni conduttori. Contengono atomi, ioni positivi e particelle negative libere e infinitesimali: gli elettroni. Sono loro che assicurano il trasferimento delle spese al passaggio della corrente. Gli elettroliti forti in forma secca non contengono particelle libere. Ma durante la dissoluzione e la fusione, il reticolo cristallino viene distrutto, così come la polarizzazione del legame covalente.

Acqua, non elettroliti ed elettroliti. Cos'è lo scioglimento?

Donando o acquistando elettroni, gli atomi di elementi metallici e non metallici diventano ioni. C'è una connessione abbastanza forte tra loro nel reticolo cristallino. La dissoluzione o la fusione dei composti ionici, come il cloruro di sodio, porta alla sua distruzione. Le molecole polari non contengono né ioni legati né liberi; si formano quando interagiscono con l'acqua. Negli anni '30 del XIX secolo, M. Faraday scoprì che le soluzioni di alcune sostanze conducono corrente. Lo scienziato ha introdotto nella scienza i seguenti concetti importanti:

• ioni (particelle cariche);
• elettroliti (conduttori del secondo tipo);
• catodo;
• anodo.

Esistono composti: elettroliti forti, i cui reticoli cristallini vengono completamente distrutti con il rilascio di ioni.

Esistono sostanze insolubili e quelle immagazzinate in forma molecolare, ad esempio zucchero, formaldeide. Tali composti sono chiamati non elettroliti. Non sono caratterizzati dalla formazione di particelle cariche. Gli elettroliti deboli (acido carbonico e acetico e una serie di altre sostanze) contengono pochi ioni.

Teoria della dissociazione elettrolitica

Nelle sue opere, lo scienziato svedese S. Arrhenius (1859-1927) si affidò alle conclusioni di Faraday. Successivamente, le disposizioni della sua teoria furono chiarite dai ricercatori russi I. Kablukov e V. Kistyakovsky. Hanno scoperto che quando disciolte e sciolte, non tutte le sostanze formano ioni, ma solo elettroliti. Cos'è la dissociazione secondo S. Arrhenius? Questa è la distruzione delle molecole, che porta alla comparsa di particelle cariche in soluzioni e fusioni. Principi teorici fondamentali di S. Arrhenius:

1. Basi, acidi e sali sono in forma dissociata nelle soluzioni.
2. Gli elettroliti forti si disintegrano reversibilmente in ioni.
3. Quelli deboli formano pochi ioni.

L'indicatore di una sostanza (spesso espresso in percentuale) è il rapporto tra il numero di molecole che si sono scomposte in ioni e il numero totale di particelle nella soluzione. Gli elettroliti sono forti se il valore di questo indicatore è superiore al 30%, per quelli deboli - inferiore al 3%.

Proprietà degli elettroliti

Le conclusioni teoriche di S. Arrhenius furono integrate da studi successivi sui processi fisico-chimici in soluzioni e fusioni condotti da scienziati russi. Abbiamo ricevuto una spiegazione delle proprietà delle basi e degli acidi. I primi comprendono composti nelle cui soluzioni tra i cationi si possono trovare solo ioni metallici; gli anioni sono particelle OH -. Le molecole di acido si scompongono in ioni negativi del residuo acido e protoni di idrogeno (H+). Il movimento degli ioni in soluzione e nella fusione è caotico. Consideriamo i risultati di un esperimento per il quale dovrai assemblare un circuito e includervi una normale lampadina a incandescenza. Controlliamo la conduttività di soluzioni di diverse sostanze: sale da cucina, acido acetico e zucchero (i primi due sono elettroliti). Cos'è un circuito elettrico? Questa è una sorgente di corrente e conduttori collegati tra loro. Quando il circuito è chiuso, la lampadina avrà una luminosità maggiore in una soluzione di sale da cucina. Il movimento degli ioni diventa ordinato. Gli anioni sono diretti all'elettrodo positivo e i cationi sono diretti all'elettrodo negativo.

Un piccolo numero di particelle cariche sono coinvolte in questo processo nell'acido acetico. Lo zucchero non è un elettrolita e non conduce corrente. Ci sarà uno strato isolante tra gli elettrodi in questa soluzione; la lampadina non si accenderà.

Interazioni chimiche tra elettroliti

Durante il drenaggio delle soluzioni è possibile osservare il comportamento degli elettroliti. Quali sono le equazioni ioniche per tali reazioni? Diamo un'occhiata all'esempio dell'interazione chimica tra e nitrato di sodio:

2NaNO3 + BaCl2 + = 2NaCl + Ba(NO3) 2.

Scriviamo le formule degli elettroliti in forma ionica:

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

Le sostanze prelevate per la reazione sono elettroliti forti. In questo caso la composizione degli ioni non cambia. L'interazione chimica tra è possibile in tre casi:

1. Se uno dei prodotti è una sostanza insolubile.

Equazione molecolare: Na 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + 2NaCl.

Scriviamo la composizione degli elettroliti sotto forma di ioni:

2Na + + SO 4 2- + Ba 2+ + 2Cl - = BaSO 4 (precipitato bianco) + 2Na + 2Cl - .

2. Una delle sostanze formate è il gas.

3. Tra i prodotti della reazione c'è un elettrolita debole.

L'acqua è uno degli elettroliti più deboli

Chimicamente puro non conduce corrente elettrica. Ma contiene una piccola quantità di particelle cariche. Questi sono protoni H + e anioni OH -. Un numero trascurabile di molecole d'acqua subisce la dissociazione. Esiste una quantità: il prodotto ionico dell'acqua, che è costante ad una temperatura di 25 ° C. Permette di scoprire le concentrazioni di H+ e OH -. Gli ioni idrogeno predominano nelle soluzioni acide, gli anioni idrossido sono più abbondanti negli alcali. Nei neutri la quantità di H+ e OH- è la stessa. L'ambiente della soluzione è caratterizzato anche dal suo valore pH. Più è alto, più sono presenti ioni idrossido. Il terreno è neutro con un intervallo di pH vicino a 6-7. In presenza di ioni H + e OH -, le sostanze indicatrici cambiano colore: tornasole, fenolftaleina, metilarancio e altre.

Le proprietà delle soluzioni e delle fusioni degli elettroliti sono ampiamente utilizzate nell'industria, nella tecnologia, nell'agricoltura e nella medicina. La base scientifica risiede nel lavoro di numerosi scienziati eccezionali che hanno spiegato il comportamento delle particelle che compongono sali, acidi e basi. Nelle loro soluzioni si verificano varie reazioni di scambio ionico. Sono utilizzati in molti processi produttivi, nell'elettrochimica e nella galvanica. I processi negli esseri viventi avvengono anche tra gli ioni nelle soluzioni. Molti non metalli e metalli, tossici sotto forma di atomi e molecole, sono insostituibili sotto forma di particelle cariche (sodio, potassio, magnesio, cloro, fosforo e altri).