Stupeň disociace, elektrolyty a ustanovení teorie elektrolytické disociace

Tento článek je věnován takovým koncepcím, jako jsou elektrolyty a míře disociace, stejně jako popis teorie vysvětlující mechanismy vedení elektrického proudu roztoky různých látek.

Provádějí všechny látky proud?

Mnoho sloučenin, pokud jsou rozpuštěné ve vodě nebo roztavené, mají schopnost provádět elektrický proud. Například je dobře známo, že vodný roztok chloridu sodného vede elektřinu dobře. Podobná vlastnost má taveninu chloridu sodného. Všechny látky, které vedou proud v roztocích nebo taveninách, jsou kombinovány pod názvem elektrolyty. Neelektrolyty jsou sloučeniny, které nemají schopnost provádět elektrický proud v roztocích a taveninách. Další definicí elektrolytů je jejich umístění jako látky, které se rozpadají na ionty v roztoku nebo taveninách. Ale řešení mnoha jiných sloučenin, naopak, nemůže provádět elektřinu. Například roztok cukru, stejně jako většina organických látek. Vizuálně vidět pohyb proudu elektrolytickým roztokem umožňuje následující zkušenost. Chcete-li elektrický obvod dvě elektrody jsou připojeny. Pokud jsou spuštěny do roztoku elektrolytu a obvod uzavřen, rozsvítí se žárovka. Reverzní obraz lze pozorovat pomocí roztoku neelektrolytu.

Co jsou tyto látky

Elektrolyty zahrnují třídy látek, jako jsou báze, kyseliny a převážná většina solí. Téměř všechny jsou klasifikovány jako neelektrolyty. organických sloučenin stejně jako látky, jejichž molekuly mají pouze kovalentní nepolární vazby. Elektrolyty jsou velmi často nazývány vodiči druhého druhu. Proč Faktem je, že tyto sloučeniny, samy o sobě, nejsou ve stavu tání nebo roztoku, nemohou působit jako vodiče elektrického proudu. Ukazují své vlastnosti pouze v řešeních. To je způsobeno tím, že po rozpuštění se molekuly elektrolytu rozpadají na ionty, které se stanou nosiči, transportéry elektrického náboje. A ve složení molekuly ztrácejí podobné vlastnosti. To vysvětluje proč destilovanou vodou nevede proud.

Silné elektrolyty

Látky jako elektrolyty jsou rozděleny do dvou velkých skupin. Jedná se o silné a slabé elektrolyty. Jak se tyto látky navzájem liší? Silné elektrolyty se po rozpuštění ve vodě zcela rozpadají na ionty. Například to samé chlorid sodný. Takové látky zahrnují téměř všechny soli, báze aktivních kovů - alkalické a alkalické zeminy, které jsou v prvních dvou skupinách periodického systému DI Mendeleev, například draslík, sodík, hořčík a většina anorganických kyselin. Například silnými elektrolyty jsou kyselina sírová, dusičná, chlorovodíková, bromovodíková a mnoho dalších kyselin.

Slabé elektrolyty

Pokud jde o sloučeniny, které jsou jen částečně rozloženy na ionty ve vodném roztoku, jsou nazývány slabými elektrolyty. Za zmínku stojí, že většina organických kyselin (kyselina octová, citronová, mléčná, šťavelová a další), malé množství anorganických kyselin (uhličitých, dusičnanů, křemičitých a dalších) jsou základy všech kovů, s výjimkou alkalických a alkalických zemin. Voda také patří k slabým elektrolytům. Koncentrace iontů pro takové sloučeniny je velmi malá.

Teorie elektrolytické disociace

Vlastnosti výše popsaných látek byly už dávno zaznamenány chemikami a fyziky. Švédský vědec Swante August Arrhenius vyvinul teorii elektrolytické disociace, aby vysvětlil chování elektrolytů ve vodných roztocích, aby popsal mechanismus rozpouštění. On udělal dobrý začátek a jeho následovníci dále shrnuli a doplnili tuto teorii, která neztratila svou spravedlnost současnému. V roztocích se molekuly elektrolytu rozpadají na částice s kladným nebo záporným nábojem. Tento proces je nazýván vědcem elektrolytická disociace. Jádrem učení Arrheniova jsou tři ustanovení. Zvažte každého z nich.

Pozice jedna

Elektrolyty v procesu rozpouštění nebo tavení se rozpadají na negativní a kladně nabité částice - ionty. Mohou být jednoduché a složité. Příklady jednoduchých iontů jsou K ⁺ , Mg ²⁺ , Na ⁺ . Komplex může být přičítán SO ₄ ^2- , NO ₃ ^- a jiným.

Druhá pozice

Vliv elektrického proudu vede k tomu, že se ionty začnou pohybovat určitým směrem. Při takovém pohybu se negativně nabité částice pohybují směrem k anodě a kladně nabité částice se pohybují směrem k katodě. V tomto ohledu první dostal název aniontů a druhý - kationty. Proč dochází k směrovému pohybu iontů? To je způsobeno skutečností, že opačně nabité elektrody přitahují odpovídající částice k sobě.

Poloha tři

Disociace je reverzibilní proces, jelikož současně s rozpadem některých molekul na ionty dochází k tvorbě ostatních kvůli kombinaci iontů (tzv. Asociaci). Tento proces je velmi dynamický a rozpad některých molekul je neustále nahrazován kombinací jiných. Teorie, kterou založil S. Arrhenius, se stala jednou z nejdůležitějších teorií moderní anorganické chemie.

Disociační mechanismus

Iontová vazba je rozhodující pro schopnost látky disociovat ionty ve vodném roztoku. Sloučeniny s tímto typem vazby ve svých molekulách se rozkládají rychleji a jednodušeji než jiné látky. Každá molekula vody má dva opačně nabité tyče nebo dipoly. Na jedné straně - kyslík, na straně druhé - vodík. V důsledku této distribuce nábojů ve vodní molekule dochází k rozkladu rozpuštěných sloučenin, které jsou elektrolyty, do iontů. Ióny, které tvoří molekuly takových elektrolytů, jsou při jejich oddělení přitahovány dipoly vody, které obklopují každý ion, jakoby rozdělily ho. Takový mechanismus je založen na vzájemných přitažlivých silách opačných nábojů. Ionty obklopené molekulami vody se nazývají hydratované. Stejným způsobem dochází k disociaci látek s polární kovalentní vazbou v jejich molekulách. Pokud se však iontové látky úplně rozpadají, pak mezi polárními elektrolyty existuje mnoho z nich, které částečně disociují.

Stupeň disociace

Takže elektrolyty jsou látky, jejichž atomy v molekulách jsou vázány iontovou nebo kovalentní polární vazbou. Hlavními skupinami těchto sloučenin jsou kyseliny, soli a báze. Kyseliny se oddělí tvorbou vodíkových iontů a kyselých zbytků, iontů bazických kovů a hydroxylové skupiny, iontů soli a kovů a kyselých zbytků. Podle třetí polohy elektrolytické disociace je rozpad elektrolytu na ionty reverzibilním procesem. To znamená, že v řešení existují jak jednotlivé ionty, tak celé molekuly. To umožnilo vědcům představit takovou hodnotu jako stupeň oddělení. Je poměr počtu molekul n rozdělených na ionty na celkový počet molekul elektrolytu N. Stupeň disociace má své vlastní označení - α. To vše lze vyjádřit vzorcem α = n / N. Čím více molekul se rozkládá na ionty, tím větší je stupeň disociace. A co se stane, když se všechny molekuly elektrolytu rozpadnou na ionty? V takových případech se stupeň disociace bude rovnat jednomu a to je největší hodnota, kterou může trvat. To je zpravidla charakteristické pro silné elektrolyty, které jsou zcela rozloženy na ionty ve vodném roztoku. Kromě podílu lze jednotky konstanty a stupeň disociace vyjádřit v procentech. Toto číslo závisí nejen na povaze elektrolytu, ale také na podmínkách, jako je teplota roztoku a jeho koncentrace. Disociační konstanta je poměr koncentrací iontů elektrolytů v roztoku k koncentraci celých molekul. Navíc pro řešení silných elektrolytů byla zavedena taková věc jako zdánlivý stupeň disociace. Faktem je, že roztoky silných elektrolytů nemají molekuly, které se nerozpouští do nabitých částic, a takové řešení má zvláštní iontovou strukturu, která poněkud mění své vlastnosti. Obvyklý stupeň disociace proto není pro něj použitelný. Zdánlivý stupeň disociace lze chápat jako podmíněný, protože není možné tuto hodnotu zrušit pro řešení silných elektrolytů, ale zároveň její hodnota téměř vždy zůstává stejná a neodchyluje se od jednoty.