که در اوایل XIXقرن، توانایی محلول های بسیاری از مواد برای هدایت جریان الکتریکی مورد توجه قرار گرفت (کشف مایکل فارادی). مطالعه رسانایی الکتریکی محلول ها نشان داد که محلول ها و مذاب های بسیاری از مواد (به عنوان مثال، نمک سفره) جریان الکتریکی را هدایت کند. اما آب مقطر مواد کریستالیو محلول های برخی از مواد دیگر (مثلا ساکارز) جریان الکتریکی را هدایت نمی کنند - اگر مدار بسته باشد لامپ روشن نمی شود.
موادی که جریان الکتریکی را هدایت می کنند نامیده می شوند الکترولیت ها ، مواد غیر رسانا – . الکترولیت ها به دو دسته قوی و ضعیف تقسیم می شوند. لامپ های قوی جریان را به خوبی هدایت می کنند، لامپ به خوبی می سوزد، لامپ های ضعیف جریان را به خوبی هدایت می کنند، لامپ ها کم می سوزند، به عنوان مثال، در محلول اسید استیک (شکل را ببینید).

دلیل هدایت الکتریکی چیست؟ چرا برخی از مواد رسانای الکتریسیته هستند و برخی دیگر نه؟

جریان الکتریکی حرکت جهت ذرات باردار تحت تأثیر اختلاف پتانسیل است. جریان الکتریکی در فلزات توسط الکترون ها انجام می شود. و در محلول ها و مذاب ها شارژ منتقل می شود یون ها . موادی که در یک محلول به یون تجزیه می شوند یا ذوب می شوند و جریان الکتریکی را هدایت می کنند الکترولیت نامیده می شوند.

یاد آوردن! الکترولیت ها - موادی که جریان الکتریکی را در محلول ها هدایت می کنند. الکترولیت های موجود در محلول ها به ذرات باردار - یون ها تجزیه می شوند که می توانند به سمت الکترودها حرکت کنند. دلیلش این است جریان الکتریسیتهدر راه حل ها

پیوند شیمیایی در الکترولیت ها یونی یا کووالانسی، بسیار قطبی (نمک ها، اسیدها، بازها) است.

غیر الکترولیت ها موادی هستند که جریان الکتریکی را در محلول ها هدایت نمی کنند. پیوند در چنین موادی کووالانسی، غیرقطبی و ضعیف قطبی است. وقتی حل می شوند، نه یون، بلکه مولکول هایی را تشکیل می دهند که قادر به حمل جریان الکتریکی نیستند، به عنوان مثال، مواد آلی(ساکارز، بنزین، الکل).

نظریه تفکیک الکترولیتیتوسط Svante Arrhenius در سال 1887 فرموله شد، اما هنوز هم مربوط به امروز است. مفاد اصلی این نظریه:

1. هنگامی که در آب حل می شوند (یا ذوب می شوند)، الکترولیت ها به یون های دارای بار مثبت و منفی تجزیه می شوند (در معرض تفکیک الکترولیتی).
2. تحت تأثیر جریان الکتریکی، کاتیون ها به سمت کاتد (-) و آنیون ها به سمت آند (+) حرکت می کنند.
3. تفکیک الکترولیتی- فرآیند برگشت پذیر است.
4. قدرت الکترولیت (تجزیه کامل به یون ها چقدر اتفاق می افتد) تعیین می شود درجه تفکیک که با α (آلفا) نشان داده می شود. نسبت تعداد مولکول های متلاشی شده به یون (n) را نشان می دهد تعداد کلمولکول های وارد شده به محلول (N). از 0 تا 1 متغیر است، یا به عبارت ساده از 0 تا 100٪ 0 به این معنی است - به هیچ وجه به یون تجزیه نمی شود، 1 یا 100٪ - همه مولکول ها به یون تجزیه می شوند.

درجه تفکیک الکترولیتی (α) به ماهیت الکترولیت و حلال، دما و غلظت بستگی دارد.

بسته به درجه تفکیک، الکترولیت ها را می توان به قوی، متوسط ​​و ضعیف تقسیم کرد.

الکترولیت های قویدارای درجه تفکیک α > 30 درصد، متوسط ​​از 3 تا 30 درصد و ضعیف کمتر از 3 درصد.

همه املاح قوی در نظر گرفته می شوند. نمک ها، همه قلیاها و برخی اسیدها. در محلول، این ترکیبات تقریباً به طور کامل به یون تجزیه می شوند.

هنگام نوشتن معادلات تفکیک، به یاد داشته باشید که بار خالص کاتیون ها و آنیون ها باید صفر باشد.

این واکنش‌های تجزیه به یون‌ها به‌طور برگشت‌ناپذیر انجام می‌شوند (فقط در یک جهت)، یون‌ها دوباره به شبکه بلوری ترکیب نمی‌شوند و مولکول‌های آب اطراف این یون‌ها (پوسته‌های هیدرات) از آنها جلوگیری می‌کنند.

به الکترولیت با قدرت متوسطشامل هیدروکسید منیزیم، اسیدهای سولفوریک و فسفریک است.
به الکترولیت های ضعیف، که فقط تا حدی به یون تجزیه می شوند، α< 3%, относят гидроксид аммония, угольную кислоту, сероводородную, уксусную кислоты и воду. Диссоциация слабых электролитов – обратимые процесс.

دو دلیل اصلی برای عبور جریان الکتریکی از هادی ها وجود دارد: یا به دلیل انتقال الکترون ها یا به دلیل انتقال یون ها. هدایت الکترونیکی عمدتاً در فلزات ذاتی است. رسانایی یونی در بسیاری از ترکیبات شیمیایی که ساختار یونی دارند، به عنوان مثال، نمک ها در حالت جامد یا مذاب، و همچنین بسیاری از محلول های آبی و غیر آبی، ذاتی است.

همه مواد با رفتارشان در راه حل هامعمولاً به دو دسته تقسیم می شوند:

الف) موادی که محلول آنها دارای رسانایی یونی است (الکترولیت ها)؛

ب) موادی که محلول آنها رسانایی یونی ندارد (غیر الکترولیت).

الکترولیت ها شامل اکثر اسیدهای معدنی، بازها و نمک ها هستند. غیر الکترولیت ها شامل بسیاری از آنها می شود ترکیبات آلیبه عنوان مثال الکل ها و کربوهیدرات ها.

مشخص شد که محلول های الکترولیت در مقایسه با مقادیر مربوط به یک حلال خالص یا محلول غیر الکترولیت در همان حلال، نقاط ذوب کمتر و نقطه جوش بالاتری دارند. برای توضیح این حقایق، آرنیوس پیشنهاد کرد نظریه تفکیک الکترولیتی

زیر تفکیک الکترولیتی به تجزیه مولکول های الکترولیت در محلول با تشکیل یون های دارای بار مثبت و منفی - کاتیون ها و آنیون ها اشاره دارد. به عنوان مثال، یک مولکول اسید استیک در یک محلول آبی مانند زیر تجزیه می شود:

CH 3 COOH CH 3 COO - + H +

فرآیند تفکیک در همه موارد برگشت پذیر است، بنابراین هنگام نوشتن معادلات واکنش تفکیک، از علامت برگشت پذیری استفاده می شود. الکترولیت های مختلف به درجات مختلف به یون ها تجزیه می شوند. کامل بودن تجزیه به ماهیت الکترولیت، غلظت آن، ماهیت حلال و دما بستگی دارد.

الکترولیت های قوی و ضعیف درجه تفکیک. حد تفکیک. درجه تفکیک α به نام - نسبت تعداد مولکول های متلاشی شده به یون ها (n) به تعداد کل مولکول های محلول (n 0).

α = (n/n 0)?100

درجه تفکیک می تواند از 0 تا 1 متفاوت باشد، از عدم تفکیک تا تفکیک کامل. بسته به درجه تفکیک، الکترولیت های ضعیف و قوی تشخیص داده می شوند. به ضعیفالکترولیت ها شامل موادی هستند که درجه تفکیک آنها در محلول های 0.1 M کمتر از 3٪ است. اگر درجه تفکیک در یک محلول 0.1 M از 30٪ بیشتر شود، چنین الکترولیتی نامیده می شود. قویالکترولیت هایی که درجه تفکیک آنها بین 3 تا 30 درصد است، الکترولیت نامیده می شوند. استحکام متوسط

الکترولیت‌های قوی شامل اکثر نمک‌ها، برخی اسیدها هستند. HCl، HBr، HI، HNO 3، HClO 4، H 2 SO 4و پایه های فلزات قلیایی و قلیایی خاکی - قلیایی LiOH، NaOH، KOH، RbOH، CsOH، Ca(OH) 2، Sr(OH) 2، Ba(OH) 2.

معادله واکنش تفکیک الکترولیت AA به کاتیون های K + و آنیون های A - را می توان در نمای کلیبه شرح زیر ارائه شود:

KA K + + A -

و درجه تفکیک α در این حالت می توان به صورت نسبت غلظت مولی یون های تشکیل شده [K + ] یا [A - ] به اصلیغلظت مولی الکترولیت [AK] o، یعنی.

با افزایش غلظت محلول، درجه تفکیک الکترولیت کاهش می یابد.

اسیدها و بازهای پلی بازیک به صورت مرحله ای جدا می شوند - ابتدا یکی از یون ها از مولکول جدا می شود، سپس دیگری و غیره. هر مرحله تفکیک با ثابت تفکیک خود مشخص می شود.

مرحله I: H 2 SO 4 → H + + HSO 4 -

مرحله دوم: НSO 4 - Н + + SO 4 2-

معادله کلی: H 2 SO 4 2H + + SO 4 2-

فرآیند تفکیک الکترولیتی توسط ثابت تفکیک (K) . بنابراین، برای واکنش KA K + + A ثابت تفکیک است:

K = [K + ] ? [موسوم به]

بین ثابت و درجه تفکیک الکترولیتی رابطه کمی وجود دارد. در مثال داده شده، غلظت کل ماده محلول را نشان می دهیم با ، و درجه تفکیک α . سپس [K + ] = [A - ] = α?с و بر این اساس غلظت ذرات تفکیک نشده [CA] = (1 - α )با .

با جایگزینی مقادیر در عبارت ثابت تفکیک، رابطه را بدست می آوریم

از آنجا که غلظت مولیبرابر است با C = 1/V، پس

معادله داده شده است بیان ریاضیقانون پرورش استوالد: ثابت تفکیک الکترولیت به رقت محلول بستگی ندارد.

محصول یونی آب pH راه حل.مقدار ثابت تفکیک آب K H2O = 1·10 -14. این ثابت برای آب نامیده می شود یونی محصول آب, که فقط به دما بستگی دارد.

با توجه به واکنش H 2 OH + + OH -، در هنگام تفکیک آب، یک یون OH - برای هر یون H + تشکیل می شود، بنابراین، در آب خالص غلظت این یون ها یکسان است: [H + ] = [ OH - ] = 10 -7.

pH = -log[H + ]

محلول های آبی دارای مقدار pH در محدوده 1 تا 14 هستند.بر اساس نسبت غلظت این یون ها، سه نوع محیط خنثی، اسیدی و قلیایی تشخیص داده می شود.

محیط خنثی- محیطی که در آن غلظت یون [H + ] = [OH - ] = 10-7 mol/l (pH = 7) است.

محیط اسیدی- محیطی که در آن غلظت یون های [H + ] از غلظت یون های [OH - ] بیشتر است، یعنی. [H + ] > 10-7 مول در لیتر (PH< 7).

محیط قلیایی- محیطی که در آن غلظت یون های [H + ] کمتر از غلظت یون های [OH - ] باشد، یعنی. [H+]< 10 -7 моль/л (рН > 7).

از نظر کیفی، واکنش محیط و pH محلول های آبی الکترولیت ها با استفاده از شاخص ها و pH متر تعیین می شود.

به عنوان مثال، اگر غلظت یون = 10-4 mol/l، pH = - log10 -4 = 4 و محیط محلول اسیدی است، و اگر غلظت یون [OH - ] = 10-4 mol/l باشد، آنگاه [H + ] = به(H 2 O) - [OH - ] = 10 -14 - 10 -4 = 10 -10 و pH = - log10 -10 = 10 و محلول قلیایی است.

محصول حلالیتانحلال یک جامد در آب با تشکیل یک محلول اشباع متوقف می شود، یعنی. تعادل بین برقرار می شود جامدو ذرات همان ماده در محلول. بنابراین، برای مثال، در محلول اشباع شدهتعادل کلرید نقره برقرار است:

AgCl جامد Ag + aq + Cl - aq

در محلول الکترولیت اشباع، حاصلضرب غلظت یونهای آن مقدار ثابتی استدر یک دمای معین و این مقدار از نظر کمی توانایی الکترولیت برای حل شدن را مشخص می کند، نامیده می شود. محصول حلالیت(و غیره).

PR(AgCl) = [Ag + ]

محصول حلالیت - این ثابتبرابر حاصلضرب غلظت یونهای یک الکترولیت کم محلول در محلول اشباع آن. که در مورد کلیبرای یک الکترولیت کمی محلول با ترکیب A m B n می توانیم بنویسیم: A m B n ↔ mA + nB

PR AmBn = [A] m ? [B]n

با دانستن مقادیر محصولات حلالیت، می توان مسائل مربوط به تشکیل یا انحلال رسوب را در طی واکنش های شیمیایی حل کرد که به ویژه برای شیمی تجزیه اهمیت دارد.

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چرا برخی از محلول ها الکتریسیته را هدایت می کنند و برخی دیگر نه؟ به عنوان مثال، همه می دانند که بهتر است هنگام سشوار کشیدن موهایتان حمام نکنید. از این گذشته، آب رسانای خوبی برای جریان الکتریکی است و اگر یک سشوار در حال کار در آب بیفتد، نمی توان از آن اجتناب کرد. در واقع آب رسانای خوبی برای جریان نیست. راه حل هایی وجود دارند که الکتریسیته را بسیار بهتر هدایت می کنند. چنین موادی الکترولیت نامیده می شوند. اینها شامل اسیدها، قلیاها و نمکهای محلول در آب است.

الکترولیت ها - چه کسانی هستند؟

این سوال مطرح می شود: چرا محلول های برخی از مواد الکتریسیته را منتقل می کنند، در حالی که برخی دیگر این کار را نمی کنند؟ همه چیز در مورد ذرات باردار - کاتیون ها و آنیون ها است. هنگامی که الکترولیت ها در آب حل می شوند، به یون هایی تبدیل می شوند که وقتی در معرض جریان الکتریکی قرار می گیرند، در جهت معینی حرکت می کنند. کاتیون های با بار مثبت به سمت قطب منفی یعنی کاتد و آنیون های با بار منفی به سمت قطب مثبت یعنی آند حرکت می کنند. فرآیند تجزیه یک ماده به یون هنگام ذوب یا حل شدن در آب، تفکیک الکترولیتی نامیده می شود.

این اصطلاح توسط دانشمند سوئدی S. Arrhenius هنگام مطالعه خواص محلول های انتقال الکتریسیته ابداع شد. برای انجام این کار، او مقداری ماده را از طریق محلول اتصال کوتاه کرد و روشن شدن یا نشدن لامپ را کنترل کرد. اگر یک لامپ رشته ای روشن شود، به این معنی است که محلول جریان الکتریسیته را هدایت می کند، که به این نتیجه می رسد که این ماده یک الکترولیت است. اگر لامپ خاموش بماند، محلول الکتریسیته را هدایت نمی کند، بنابراین این ماده غیرالکترولیت است. غیر الکترولیت ها شامل محلول های قند، الکل و گلوکز هستند. اما محلول های نمک خوراکی و اسید سولفوریک جریان الکتریسیته را به خوبی هدایت می کنند، بنابراین تجزیه الکترولیتی در آنها رخ می دهد.

تفکیک چگونه رخ می دهد؟

متعاقباً، نظریه تفکیک الکترولیتی توسط دانشمندان روسی I.A. توسعه و تکمیل شد. کابلوکف و V.A. کیستیاکوفسکی با استفاده از نظریه شیمیایی محلول ها توسط D.I. مندلیف.

این دانشمندان دریافتند که تفکیک الکترولیتی اسیدها، قلیایی ها و نمک ها در نتیجه هیدراته شدن الکترولیت، یعنی برهمکنش آن با مولکول های آب اتفاق می افتد. یون‌ها، کاتیون‌ها و آنیون‌های تشکیل‌شده در نتیجه این فرآیند هیدراته می‌شوند، یعنی با مولکول‌های آب که آنها را در حلقه‌ای متراکم احاطه کرده‌اند، مرتبط می‌شوند. خواص آنها به طور قابل توجهی با یون های بدون هیدراته متفاوت است.

بنابراین، در محلول نیترات استرانسیم Sr(NO3)2، و همچنین در محلول های هیدروکسید سزیم CsOH، تفکیک الکترولیتی رخ می دهد. نمونه هایی از این فرآیند را می توان به صورت زیر بیان کرد:

Sr(NO3)2 = Sr2+ + 2NO3 -،

آن ها پس از تفکیک یک مولکول نیترات استرانسیم، یک کاتیون استرانسیم و 2 آنیون نیترات تشکیل می شود.

CsOH = Cs+ + OH-،

آن ها تفکیک یک مولکول هیدروکسید سزیم یک کاتیون سزیم و یک آنیون هیدروکسید تولید می کند.

تفکیک الکترولیتی اسیدها به طور مشابه اتفاق می افتد. برای اسید هیدرویدیک، این فرآیند را می توان با معادله زیر بیان کرد:

آن ها تفکیک یک مولکول اسید هیدرویدیک یک کاتیون هیدروژن و یک آنیون ید تولید می کند.

مکانیسم تفکیک

تفکیک الکترولیتی مواد الکترولیت در چند مرحله اتفاق می افتد. برای موادی با نوع پیوند یونی، مانند NaCl، NaOH، این فرآیند شامل سه فرآیند متوالی است:

اولین مولکول های آب دارای 2 قطب های مخالف(مثبت و منفی) و نشان دهنده یک دوقطبی، جهت یون های کریستال هستند. آنها با قطب مثبت به یون منفی کریستال و بالعکس با قطب منفی - به یون مثبت کریستال متصل می شوند.

سپس یون های کریستال توسط دوقطبی آب هیدراته می شوند،

و تنها پس از این به نظر می رسد که یون های هیدراته به آن واگرا می شوند طرف های مختلفو شروع به حرکت تصادفی در محلول یا ذوب شدن می کنند تا زمانی که تحت تأثیر میدان الکتریکی قرار گیرند.

برای موادی مانند HCl و سایر اسیدها، فرآیند تفکیک مشابه است، با این تفاوت که در مرحله اولیه انتقال از پیوند کووالانسی به پیوند یونی به دلیل عمل دوقطبی های آب رخ می دهد. اینها نکات اصلی تئوری تفکیک مواد هستند.

توانایی مولکول های حلال برای ایفای نقش خاصی در تفکیک الکترولیتی نیز توسط خاصیت ماکروسکوپی حلال - ثابت دی الکتریک آن (نمودار تفکیک الکترولیتی) بازی می شود.

تفکیک ذوب

تحت تأثیر دماهای بالا، یون‌های شبکه کریستالی شروع به نوسان می‌کنند، انرژی جنبشی افزایش می‌یابد و لحظه‌ای فرا می‌رسد (در دمای ذوب ماده) که از انرژی برهمکنش یون‌ها فراتر می‌رود. نتیجه این امر تجزیه ماده به یون است.

نظریه کلاسیک تفکیک الکترولیتی

نظریه کلاسیک تفکیک الکترولیتی توسط S. Arrhenius و W. Ostwald در سال 1887 ایجاد شد. آرنیوس به تئوری فیزیکی محلول ها پایبند بود، برهمکنش الکترولیت با آب را در نظر نگرفت و معتقد بود که یون های آزاد در محلول ها وجود دارد. شیمیدانان روسی I. A. Kablukov و V. A. Kistyakovsky از نظریه شیمیایی محلولهای D.I. Mendeleev برای توضیح تفکیک الکترولیتی استفاده کردند و ثابت کردند که وقتی الکترولیت حل می شود، واکنش شیمیاییبا آب، در نتیجه الکترولیت به یون تجزیه می شود.

تئوری کلاسیک تفکیک الکترولیتی مبتنی بر فرض تفکیک ناقص املاح است که با درجه تفکیک α، یعنی نسبت مولکول های الکترولیت متلاشی شده مشخص می شود. تعادل دینامیکی بین مولکول‌های تفکیک نشده و یون‌ها با قانون عمل جرم توصیف می‌شود. به عنوان مثال، تفکیک الکترولیتی یک الکترولیت دوتایی KA با معادله ای مانند:

ثابت تفکیک توسط فعالیت کاتیون ها، آنیون ها و مولکول های تفکیک نشده به شرح زیر تعیین می شود:

مقدار به ماهیت املاح و حلال و همچنین دما بستگی دارد و می تواند توسط چندین مورد تعیین شود روش های تجربی. درجه تفکیک ( α ) را می توان در هر غلظت الکترولیت با استفاده از رابطه محاسبه کرد:

,

ضریب فعالیت متوسط ​​الکترولیت کجاست.

الکترولیت های ضعیف

الکترولیت های ضعیف - ترکیبات شیمیاییکه مولکول های آن حتی در محلول های بسیار رقیق اندکی به یون هایی تفکیک می شوند که با مولکول های تفکیک نشده در تعادل دینامیکی هستند. الکترولیت های ضعیف شامل اکثر اسیدهای آلی و بسیاری از بازهای آلی به صورت آبی و غیر آبی است محلول آبی.

الکترولیت های ضعیف عبارتند از:

• تقریبا تمام اسیدهای آلی و آب؛
• مقداری اسیدهای معدنی: HF، HClO، HClO 2، HNO 2، HCN، H 2 S، HBrO، H 3 PO 4، H 2 CO 3، H 2 SiO 3، H 2 SO 3، و غیره.
• برخی از هیدروکسیدهای فلزی کم محلول: Fe(OH) 3، Zn(OH) 2 و غیره.

الکترولیت های قوی

الکترولیت های قوی- ترکیبات شیمیایی که مولکول های آنها در محلول های رقیق تقریباً به طور کامل به یون تجزیه می شوند. درجه تفکیک چنین الکترولیت هایی نزدیک به 1 است. الکترولیت های قوی شامل بسیاری از نمک های معدنی، برخی از اسیدهای معدنی و بازها در محلول های آبی و همچنین در حلال هایی با قابلیت تفکیک بالا (الکل ها، آمیدها و غیره) می باشند.

تئوری کلاسیک تفکیک الکترولیتی فقط برای محلول های رقیق الکترولیت های ضعیف قابل استفاده است. الکترولیت‌های قوی در محلول‌های رقیق تقریباً به طور کامل تفکیک می‌شوند، بنابراین مفهوم تعادل بین یون‌ها و مولکول‌های تفکیک نشده منطقی نیست. با توجه به ایده های مطرح شده در دهه 20-30. قرن بیستم V.K Semenchenko (اتحادیه شوروی)، N. Bjerrum (دانمارک)، R.M Fuoss (ایالات متحده آمریکا) و سایرین، جفت های یونی و سنگدانه های پیچیده تر در محلول های الکترولیت های قوی در غلظت های متوسط ​​و بالا تشکیل می شوند. شواهد طیف‌سنجی مدرن نشان می‌دهد که یک جفت یون متشکل از دو یون با علامت مخالف است، یا در تماس ("جفت یون تماس") یا جدا شده توسط یک یا چند مولکول حلال ("جفت یون جدا شده"). جفت یون ها از نظر الکتریکی خنثی هستند و در انتقال الکتریسیته شرکت نمی کنند. در محلول‌های نسبتاً رقیق الکترولیت‌های قوی، تعادل بین یون‌های حل‌شده منفرد و جفت‌های یونی را می‌توان تقریباً مشابه تئوری کلاسیک تفکیک الکترولیتی، با ثابت تفکیک (یا مقدار متقابل آن، ثابت انجمن) مشخص کرد. این اجازه می دهد تا از معادله فوق برای محاسبه درجه تفکیک مناسب از داده های تجربی استفاده شود.

در ساده‌ترین موارد (یون‌های تک اتمی تک‌باردار بزرگ)، مقادیر تقریبی ثابت تفکیک در محلول‌های رقیق الکترولیت‌های قوی را می‌توان بر اساس مفهوم برهم‌کنش الکترواستاتیکی خالص بین یون‌ها در یک محیط پیوسته - یک حلال، محاسبه کرد.

نمونه هایی از الکترولیت های قوی: برخی اسیدها (HClO 4، HMnO 4، H 2 SO 4، HCl، HBr؛ HI)، هیدروکسیدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی (NaOH، KOH، Ba(OH) 2). اکثر نمک ها

همچنین ببینید

پیوندها

بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید «تفکیک الکترولیتی» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

تفکیک الکترولیتی- تفکیک p r. مواد موجود در محلول یا مذاب الکترولیت ها. موضوعات: متالورژی به طور کلی EN تفکیک الکترولیتی ... راهنمای مترجم فنی

تجزیه الکترولیتی- سانتی متر … دایره المعارف بزرگ پلی تکنیک

تجزیه کامل یا جزئی مولکول های املاح به یون ها در نتیجه برهمکنش با یک حلال. شرایط هدایت یونیمحلول های الکترولیت ... بزرگ فرهنگ لغت دایره المعارفی

تفکیک الکترولیتی- تجزیه کامل یا جزئی ماده محلول به یون. شیمی عمومی: کتاب درسی / A. V. Zholnin ... اصطلاحات شیمیایی

تفکیک الکترولیتی- تجزیه کامل یا جزئی مولکولهای یک ماده محلول در نتیجه برهمکنش با یک حلال. هدایت یونی محلول های الکترولیت را تعیین می کند. [ فرهنگ لغت اصطلاحاتروی بتن و بتن مسلح. مرکز تحقیقات علمی FSUE... ... دایره المعارف اصطلاحات، تعاریف و توضیحات مصالح ساختمانی

تفکیک الکترولیتی- تجزیه الکترولیتی، تجزیه کامل یا جزئی یک ماده محلول به یون در نتیجه برهمکنش با یک حلال. هدایت الکتریکی الکترولیت ها را تعیین می کند. ... فرهنگ لغت دایره المعارف مصور

یا یونیزاسیون (liter. Svante Arrhenius, Ueber die Dissociation der in Wasser gelösten Stoffe, Zeitschr. für physikalische Chemie, 1887؛ Sv. Arrhenius, La dissociation électrolytique des solutions. Rapport au Congrès Paris ...1900; فرهنگ لغت دایره المعارف F.A. بروکهاوس و I.A. افرون

تجزیه کامل یا جزئی مولکول های املاح به یون در نتیجه برهمکنش با یک حلال. هدایت یونی محلول های الکترولیت را تعیین می کند. * * * تجزیه الکترولیتی انفصال الکترولیتی، کامل... ... فرهنگ لغت دایره المعارفی

تفکیک الکترولیتی- elektrolitinė disociacija statusas T sritis chemija apibrėžtis Ištirpintos medžiagos virtimas jonais jai sąveikaujant su tirpiklio molekulėmis. atitikmenys: انگلیسی. تفکیک الکترولیتی rus. تفکیک الکترولیتی ... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

تفکیک الکترولیتی- elektrolitinė disociacija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. vok تجزیه الکترولیتی elektrolytische Dissoziation, f rus. تفکیک الکترولیتی، f pranc. تفکیک électrolytique، f … Fizikos terminų žodynas

کتاب ها

• تست های شیمی تفکیک الکترولیتی. اکسیژن و گوگرد. کلاس نهم. به کتاب درسی G. E. Rudzitis، F. G. Feldman Chemistry. کلاس نهم،

الکترولیت ها و غیر الکترولیت ها

از درس های فیزیک مشخص است که محلول های برخی از مواد قادر به هدایت جریان الکتریکی هستند، در حالی که برخی دیگر اینگونه نیستند.

موادی که محلول آنها رسانای جریان الکتریکی هستند نامیده می شوند الکترولیت ها.

موادی که محلول آنها رسانای جریان الکتریکی نیست نامیده می شوند غیر الکترولیت ها. به عنوان مثال محلول های قند، الکل، گلوکز و برخی مواد دیگر رسانای الکتریسیته نیستند.

تفکیک و تداعی الکترولیتی

چرا محلول های الکترولیت جریان الکتریکی را هدایت می کنند؟

دانشمند سوئدی S. Arrhenius، در حال مطالعه هدایت الکتریکی مواد مختلف، در سال 1877 به این نتیجه رسید که علت هدایت الکتریکی وجود در محلول است یون ها، که با حل شدن یک الکترولیت در آب تشکیل می شوند.

فرآیند تجزیه الکترولیت به یون نامیده می شود تفکیک الکترولیتی.

S. Arrhenius که به نظریه فیزیکی محلول ها پایبند بود، برهمکنش الکترولیت با آب را در نظر نگرفت و معتقد بود که یون های آزاد در محلول ها وجود دارد. در مقابل، شیمیدانان روسی I.A. Kablukov و V.A.Kistyakovsky نظریه شیمیایی D.I. آنها به یون تجزیه می شوند. آنها معتقد بودند که محلول‌ها حاوی یون‌های آزاد، نه «برهنه»، بلکه حاوی یون‌های هیدراته، یعنی «پوشش» از مولکول‌های آب هستند.

مولکول های آب هستند دوقطبی ها(دو قطب)، از آنجایی که اتم های هیدروژن در زاویه 104.5 درجه قرار دارند، به همین دلیل مولکول یک شکل زاویه ای دارد. مولکول آب به صورت شماتیک در زیر نشان داده شده است.

به عنوان یک قاعده، مواد به راحتی از هم جدا می شوند پیوند یونیو بر این اساس با یونی شبکه کریستالی، زیرا آنها قبلاً از یونهای آماده تشکیل شده اند. هنگامی که آنها حل می شوند، دوقطبی های آب با انتهای بار مخالف در اطراف یون های مثبت و منفی الکترولیت جهت گیری می کنند.

نیروهای جاذبه متقابل بین یون های الکترولیت و دوقطبی آب ایجاد می شود. در نتیجه پیوند بین یون ها ضعیف می شود و یون ها از کریستال به محلول حرکت می کنند. بدیهی است که توالی فرآیندهایی که در حین تفکیک مواد با پیوندهای یونی (نمک ها و قلیاها) اتفاق می افتد به شرح زیر خواهد بود:

1) جهت گیری مولکول های آب (دو قطبی) در نزدیکی یون های کریستال.

2) هیدراتاسیون (تقابل) مولکول های آب با یون های لایه سطحی کریستال.

3) تجزیه (واپاشی) کریستال الکترولیت به یون های هیدراته.

فرآیندهای ساده شده را می توان با استفاده از معادله زیر منعکس کرد:

الکترولیت ها به طور مشابهی در مولکول های آن تفکیک می شوند پیوند کووالانسی(به عنوان مثال، مولکول های کلرید هیدروژن HCl، به زیر مراجعه کنید). فقط در این مورد، تحت تأثیر دوقطبی های آب، تبدیل یک پیوند قطبی کووالانسی به یک پیوند یونی رخ می دهد. توالی فرآیندهایی که در این مورد اتفاق می افتد به شرح زیر خواهد بود:

1) جهت گیری مولکول های آب در اطراف قطب های مولکول های الکترولیت.

2) هیدراتاسیون (تعامل) مولکول های آب با مولکول های الکترولیت.

3) یونیزاسیون مولکول های الکترولیت (تبدیل یک پیوند قطبی کووالانسی به یک پیوند یونی).

4) تفکیک (واپاشی) مولکول های الکترولیت به یون های هیدراته.

به روشی ساده، فرآیند تفکیک اسید هیدروکلریک را می توان با استفاده از معادله زیر منعکس کرد:

باید در نظر داشت که در محلول های الکترولیت، یون های هیدراته متحرک هرج و مرج می توانند با یکدیگر برخورد کرده و دوباره ترکیب شوند. این فرآیند معکوس، تداعی نامیده می شود. ارتباط در محلول ها به موازات تفکیک اتفاق می افتد، بنابراین علامت برگشت پذیری در معادلات واکنش قرار می گیرد.

خواص یون های هیدراته با یون های غیر هیدراته متفاوت است. به عنوان مثال، یون مس بدون هیدراته Cu 2+ در کریستال های بی آب سولفات مس (II) سفید است و هنگامی که هیدراته می شود، رنگ آبی دارد، یعنی با مولکول های آب Cu 2 + nH 2 O همراه است. یون های هیدراته دارای تعداد ثابت و متغیر هستند. از مولکول های آب

درجه تفکیک الکترولیتی

در محلول های الکترولیت همراه با یون ها مولکول هایی نیز وجود دارد. بنابراین، محلول های الکترولیت مشخص می شوند درجه تفکیک، که نشان داده شده است نامه یونانی a ("آلفا").

این نسبت تعداد ذرات شکسته شده به یون (Ng) به تعداد کل ذرات محلول (N p) است.

درجه تفکیک الکترولیت به صورت تجربی تعیین می شود و به صورت کسری یا درصد بیان می شود. اگر a = 0 باشد، تجزیه وجود ندارد و اگر a = 1 یا 100٪ باشد، الکترولیت کاملاً به یون تجزیه می شود. الکترولیت های مختلف درجات تفکیک متفاوتی دارند، یعنی درجه تفکیک به ماهیت الکترولیت بستگی دارد. همچنین به غلظت بستگی دارد: با رقیق شدن محلول، درجه تفکیک افزایش می یابد.

با توجه به درجه تفکیک الکترولیتی، الکترولیت ها به قوی و ضعیف تقسیم می شوند.

الکترولیت های قوی- اینها الکترولیت هایی هستند که وقتی در آب حل می شوند تقریباً به طور کامل به یون ها تجزیه می شوند. برای چنین الکترولیت هایی، درجه تفکیک به وحدت گرایش دارد.

الکترولیت های قوی عبارتند از:

1) تمام نمک های محلول؛

2) اسیدهای قوی، به عنوان مثال: H 2 SO 4، HCl، HNO 3.

3) همه قلیاها، به عنوان مثال: NaOH، KOH.

الکترولیت های ضعیف- اینها الکترولیت هایی هستند که وقتی در آب حل می شوند تقریباً به یون تجزیه نمی شوند. برای چنین الکترولیت هایی، درجه تفکیک به صفر میل می کند.

الکترولیت های ضعیف عبارتند از:

1) اسیدهای ضعیف - H2S، H2CO3، HNO2.

2) محلول آبی آمونیاک NH 3 H 2 O.

4) مقداری نمک

حد تفکیک

در محلول های الکترولیت های ضعیف به دلیل تفکیک ناقص آنها، تعادل دینامیکی بین مولکول ها و یون های تفکیک نشده. به عنوان مثال، برای اسید استیک:

می توانید قانون عمل جرم را برای این تعادل اعمال کنید و عبارت ثابت تعادل را بنویسید:

ثابت تعادلی که فرآیند تفکیک یک الکترولیت ضعیف را مشخص می کند نامیده می شود حد تفکیک.

ثابت تفکیک توانایی یک الکترولیت (اسید، باز، آب) را مشخص می کند. به یون تجزیه می شود. هرچه این ثابت بزرگتر باشد، الکترولیت راحت‌تر به یون‌ها تجزیه می‌شود، بنابراین، قوی‌تر است. مقادیر ثابت های تفکیک برای الکترولیت های ضعیف در کتاب های مرجع آورده شده است.

اصول اولیه تئوری تفکیک الکترولیتی

1. هنگامی که الکترولیت ها در آب حل می شوند، به یون های مثبت و منفی تجزیه می شوند.

یون هایکی از اشکال وجود یک عنصر شیمیایی است. به عنوان مثال، اتم های فلز سدیم Na 0 به شدت با آب برهم کنش می دهند و قلیایی (NaOH) و هیدروژن H 2 را تشکیل می دهند، در حالی که یون های سدیم Na + چنین محصولاتی را تشکیل نمی دهند. کلر Cl 2 دارای رنگ زرد مایل به سبز و بوی تند و سمی است، در حالی که یون های کلر Cl بی رنگ، غیر سمی و بی بو هستند.

یون ها- اینها ذرات باردار مثبت یا منفی هستند که اتم ها یا گروه هایی از اتم های یک یا چند به آنها تبدیل می شوند. عناصر شیمیاییدر نتیجه اهدا یا به دست آوردن الکترون.

در محلول ها، یون ها به طور تصادفی در جهات مختلف حرکت می کنند.

با توجه به ترکیب آنها، یون ها به دو دسته تقسیم می شوند ساده- Cl - ، Na + و مجتمع- NH 4 + , SO 2 - .

2. دلیل تفکیک الکترولیت در محلول های آبی هیدراته شدن آن است، یعنی برهمکنش الکترولیت با مولکول های آب و پاره شدن آن. پیوند شیمیاییدر او.

در نتیجه این فعل و انفعال، یون های هیدراته تشکیل می شوند، یعنی با مولکول های آب مرتبط می شوند. در نتیجه، با توجه به وجود یک پوسته آب، یون ها به تقسیم می شوند هیدراته شده(در محلول ها و هیدرات های کریستالی) و هیدراته نشده(در نمکهای بی آب).

3. تحت تأثیر جریان الکتریکی، یون‌های دارای بار مثبت به سمت قطب منفی منبع جریان - کاتد حرکت می‌کنند و به همین دلیل کاتیون نامیده می‌شوند و یون‌های دارای بار منفی به قطب مثبت منبع جریان - آند می‌روند و بنابراین آنیون نامیده می‌شوند. .

در نتیجه، طبقه بندی دیگری از یون ها وجود دارد - با توجه به علامت اتهام آنها.

مجموع بارهای کاتیون ها (H +، Na +، NH 4 +، Cu 2+) برابر است با مجموع بارهای آنیون ها (Cl -، OH -، SO 4 2-) که در نتیجه آن محلول های الکترولیت (HCl، (NH 4) 2 SO 4، NaOH، CuSO 4) از نظر الکتریکی خنثی می مانند.

4. تفکیک الکترولیتی یک فرآیند برگشت پذیر برای الکترولیت های ضعیف است.

همراه با فرآیند تفکیک (تجزیه الکترولیت به یون)، فرآیند معکوس نیز رخ می دهد - اتحادیه(ترکیب یونها). بنابراین در معادلات تفکیک الکترولیتی به جای علامت مساوی از علامت برگشت پذیری استفاده می شود به عنوان مثال:

5. همه الکترولیت ها به یک اندازه به یون ها تجزیه نمی شوند.

بستگی به ماهیت الکترولیت و غلظت آن دارد. خواص شیمیاییمحلول های الکترولیت توسط خواص یون هایی که در حین تفکیک تشکیل می دهند تعیین می شوند.

خواص محلول های الکترولیت ضعیف توسط مولکول ها و یون های تشکیل شده در طی فرآیند تفکیک تعیین می شود که در تعادل دینامیکی با یکدیگر هستند.

بوی اسید استیک به دلیل وجود مولکول های CH 3 COOH است، طعم ترش و تغییر رنگ شاخص ها با وجود یون های H + در محلول همراه است.

خواص محلول های الکترولیت های قوی با خواص یون هایی که در حین تفکیک آنها تشکیل می شوند تعیین می شود.

به عنوان مثال، خواص کلی اسیدها مانند طعم ترش، تغییر رنگ نشانگرها و غیره به دلیل وجود کاتیون های هیدروژن (به طور دقیق تر، یون های اکسونیوم H 3 O +) در محلول های آنها است. خواص عمومیمواد قلیایی مانند صابون بودن در لمس، تغییر رنگ نشانگرها و غیره با وجود یون های هیدروکسید OH - در محلول های آنها و خواص نمک ها با تجزیه آنها در محلول به فلز (یا آمونیوم) مرتبط است. ) کاتیونها و آنیونهای باقیمانده اسید.

با توجه به تئوری تفکیک الکترولیتی تمام واکنش‌ها در محلول‌های آبی الکترولیت‌ها، واکنش‌های بین یون‌ها هستند. این ناشی از سرعت بالابسیاری از واکنش های شیمیایی در محلول های الکترولیت

واکنش هایی که بین یون ها رخ می دهد نامیده می شود واکنش های یونی ، و معادلات این واکنش ها هستند معادلات یونی.

واکنش های تبادل یونی در محلول های آبی ممکن است رخ دهد:

1. برگشت ناپذیر، به پایان برسد.

2. برگشت پذیریعنی به طور همزمان در دو جهت مخالف جریان داشته باشد. واکنش‌های تبادل بین الکترولیت‌های قوی در محلول‌ها زمانی که یون‌ها با یکدیگر ترکیب می‌شوند و مواد تشکیل می‌دهند تا پایان کامل می‌شوند یا عملاً غیرقابل برگشت هستند:

الف) نامحلول؛

ب) تجزیه کم (الکترولیت های ضعیف)؛

ج) گازی

در اینجا چند نمونه از معادلات یونی مولکولی و خلاصه شده آورده شده است:

واکنش غیر قابل برگشت است، زیرا یکی از فرآورده های آن ماده ای نامحلول است.

واکنش خنثی سازی برگشت ناپذیر است، زیرا یک ماده کم تفکیک تشکیل می شود - آب.

واکنش غیر قابل برگشت است، زیرا گاز CO 2 و یک ماده کم تفکیک - آب - تشکیل می شود.

اگر در بین مواد اولیه و در بین محصولات واکنش، الکترولیت های ضعیف یا مواد کم محلول وجود داشته باشد، چنین واکنش هایی برگشت پذیر هستند، یعنی به پایان نمی رسند.

که در واکنش های برگشت پذیرتعادل به سمت تشکیل مواد با حداقل محلول یا کمترین تفکیک تغییر می کند.

مثلا:

تعادل به سمت تشکیل یک الکترولیت ضعیف تر - H 2 O تغییر می کند. با این حال، چنین واکنشی به پایان نمی رسد: مولکول های جدا نشده اسید استیک و یون های هیدروکسید در محلول باقی می مانند.

اگر مواد اولیه الکترولیت های قوی باشند که در اثر برهمکنش مواد یا گازهای نامحلول یا کمی تفکیک شونده ایجاد نمی کنند، چنین واکنش هایی رخ نمی دهد: هنگامی که محلول ها مخلوط می شوند، مخلوطی از یون ها تشکیل می شود.

مواد مرجع برای شرکت در آزمون:

جدول مندلیف

جدول حلالیت