Степента на дисоциация, електролитите и разпоредбите на теорията за електролитна дисоциация

Тази статия е посветена на такива понятия като електролити и степента на дисоциация, както и на описание на теория, обясняваща механизмите на провеждане на електрически ток с разтвори на различни вещества.

Дали всички вещества провеждат ток?

Много съединения, ако са разтворени във вода или са разтопени, имат способността да провеждат електрически ток. Например, добре е известно, че воден разтвор на натриев хлорид провежда добре електричеството. Подобно свойство има стопилка натриев хлорид. Всички вещества, които провеждат ток в разтвори или стопилки, се комбинират под наименованието електролити. Неелектролитите са съединения, които нямат способността да провеждат електрически ток в разтвори и се топи. Друга дефиниция на електролитите е позиционирането им като вещества, които се разпадат на йони в разтвори или се разтопяват. Но решенията на много други съединения, напротив, не могат да провеждат електричество. Например, захарен разтвор, както и повечето органични вещества. Визуално вижте движението на тока през електролитния разтвор позволява следния опит. K електрическа верига два електрода са свързани. Ако се спуснат в разтвора на електролита и затворят веригата, лампичката светва. Обратната картина може да се наблюдава с помощта на разтвор от неелектролит.

Какви са тези вещества

Електролитите включват класове вещества като бази, киселини и по-голямата част от солите. Почти всички са класифицирани като неелектролити. органични съединения както и вещества, чиито молекули притежават само ковалентни неполярни връзки. Много често електролитите се наричат ​​проводници от втори вид. Защо? Факт е, че сами по себе си, които не са в състояние на стопилка или разтвор, тези съединения не могат да действат като проводници на електрически ток. Те показват своите свойства само в решения. Това се дължи на факта, че когато се разтворят, електролитните молекули се разпадат в йони, които стават носители, транспортери на електрически заряд. И тъй като са в състава на молекулата, те губят подобни свойства. Това обяснява защо дестилирана вода не провежда ток.

Силни електролити

Вещества като електролити се разделят на две големи групи. Това са силни и слаби електролити. Как тези вещества се различават един от друг? Силните електролити се разграждат напълно в йони, когато се разтворят във вода. Например, същото натриев хлорид. Такива вещества включват почти всички соли, бази на активни метали - алкални и алкалоземни, които са в първите две групи на периодичната система на Д. И. Менделеев, например калиеви, натриеви, магнезиеви и повечето неорганични киселини. Например, силните електролити са сярна, азотна, солна, бромоводородна и много други киселини.

Слаби електролити

Що се отнася до съединенията, които само частично се разпадат в йони във воден разтвор, те се наричат ​​слаби електролити. Заслужава да се отбележи, че по-голямата част от органичните киселини (оцетна, лимонена, млечна, оксалова и др.), Малко количество неорганични киселини (въглеродни, азотни, силициеви и други), основите на всички метали, с изключение на алкалните и алкалоземните киселини, се считат за такива вещества. Водата също принадлежи към слаби електролити. Концентрацията на йони за такива съединения е много малка.

Теория на електролитна дисоциация

Свойствата на описаните по-горе вещества бяха забелязани от химиците и физиците отдавна. Шведският учен Swante August Arrhenius разработи теория за електролитна дисоциация, за да обясни поведението на електролитите във водни разтвори, за да опише механизма на разтваряне. Той положи добро начало и последователите му допълнително обобщиха и допълниха тази теория, която не е загубила справедливостта си към настоящето. В разтвори, електролитните молекули се дезинтегрират в частици с положителен или отрицателен заряд. Този процес е наречен учен електролитна дисоциация. В основата на ученията на Арений са три разпоредби. Помислете за всеки от тях.

Позиционирайте един

Електролитите в процеса на разтваряне или топене се разпадат на отрицателни и положително заредени частици - йони. Те могат да бъдат прости и сложни. Примери за прости йони са K ⁺ , Mg2 ⁺ , Na ⁺ . Комплексът може да бъде приписан на SO ₄ ^2- , NO ₃ и други.

Втора позиция

Въздействието на електрически ток води до факта, че йоните започват да се движат в определена посока. При такова движение отрицателно заредените частици се движат към анода и положително заредените частици се движат към катода. В тази връзка първото получи името на анионите, а второто - катиони. Защо възниква насоченото движение на йони? Това се дължи на факта, че противоположно заредените електроди привличат съответните частици към себе си.

Позиция три

Дисоциацията е обратим процес, тъй като едновременно с разграждането на някои молекули в йони, образуването на други се дължи на комбинацията от йони (така наречената асоциация). Този процес е много динамичен и разрушаването на някои молекули се замества постоянно от комбинацията от други. Теорията, установена от S. Arrhenius, се превърна в една от най-важните теории за съвременната неорганична химия.

Механизъм на дисоциация

Йонната връзка е решаваща за способността на веществото да се дисоциира в йони във воден разтвор. Съединения с този вид връзка в молекулите им се разграждат по-бързо и по-лесно от други вещества. Всяка водна молекула има две противоположно заредени полюси или диполи. От една страна - кислород, а от друга - водород. Поради това разпределение на зарядите във водната молекула се получава разлагане на йони на разтворените съединения, които са електролити. Ионите, които образуват молекулите на такива електролити, когато са дисоциирани, са привлечени от диполите на водата, които заобикалят всеки йон, така че да го разделят. Такъв механизъм се основава на взаимното привличане на противоположни заряди. Ионите, заобиколени от водни молекули, се наричат ​​хидратирани. По същия принцип настъпва дисоциация на вещества, имащи полярна ковалентна връзка в техните молекули. Но ако йонните вещества се разпаднат напълно, то тогава сред полярните електролити има много от тях, които частично се разделят.

Степен на дисоциация

Електролитите са вещества, чиито атоми в молекули са свързани с йонна или ковалентна полярна връзка. Основните групи от такива съединения са киселини, соли и основи. Киселини дисоциират с образуването на водородни йони и киселинни остатъци, а основата - метални йони и хидроксилни групи, соли - метални йони и киселинни остатъци. Според третата позиция на електролитна дисоциация, разпадането на електролита в йони е обратим процес. Това означава, че в разтвора има както отделни йони, така и цели молекули. Това позволи на учените да въведат такава стойност като степента на дисоциация. Това е съотношението на броя на молекулите n, разбити на йони, до общия брой електролитни молекули N. Степента на дисоциация има собствено обозначение - α. Всичко това може да се изрази с формулата α = n / N. Колкото повече молекули се разграждат на йони, толкова по-голяма е степента на дисоциация. И какво ще стане, ако всички електролитни молекули се разпаднат на йони? В такива случаи степента на дисоциация ще бъде равна на единица и това е най-голямата стойност, която може да поеме. По правило това е характерно за силни електролити, които се разграждат напълно в йони във воден разтвор. В допълнение към дела, единиците на константа и степента на дисоциация могат да бъдат изразени като процент. Този брой зависи не само от естеството на електролита, но и от такива условия като температурата на разтвора и неговата концентрация. Константата на дисоциация е отношението на концентрациите на електролитни йони в разтвор към концентрацията на цели молекули. В допълнение, за разтвори на силни електролити са въведени такова нещо като видима степен на дисоциация. Факт е, че разтвори на силни електролити нямат молекули, които не се разтварят в заредени частици, а такова решение има специална йонна структура, която до известна степен променя нейните свойства. Следователно обичайната степен на дисоциация не е приложима за него. Видимата степен на дисоциация може да се разбира като условна, тъй като е невъзможно да се отмени тази стойност за разтвори на силни електролити, но в същото време нейната стойност почти винаги остава същата, без да се отклонява от единството.