Elektrolyty: příklady. Složení a vlastnosti elektrolytů. Silné a slabé elektrolyty

Elektrolyty jsou chemikálie známé od starověku. Nicméně, většina oblastí jejich využití, které byly v poslední době vyhráli. Budeme diskutovat o nejvyšší prioritu pro průmysl použití těchto látek a budeme chápat, že minulost je přítomna, a liší se od sebe navzájem. Ale začneme s odbočka do historie.

příběh

Nejstarší známá elektrolyty - soli a kyselin je otevřena i v antice. Nicméně, chápání struktury a vlastností elektrolytů se vyvíjely v průběhu času. Teorie tyto procesy se vyvíjely od roku 1880, kdy byl učinil řadu objevů, teorií týkajících se vlastností elektrolytu. Tam bylo několik kvantové skoky v teorií, které popisují mechanismy vzájemného působení elektrolytů s vodou (v podstatě jen v řešení získávají vlastnosti, které činí jejich použití v průmyslu).

Nyní budeme přesně vidět několik teorií, které měly největší vliv na vývoj konceptů elektrolytů a jejich vlastnosti. Začněme s nejběžnější a jednoduché teorie, že každý z nás se ve škole.

Arrhenius teorie elektrolytické disociace

V roce 1887 švédský chemik Svante Arrhenius a rusko-německý chemik Wilhelm Ostwald vyvinul teorii elektrolytického oddělení. Nicméně, i zde to není tak jednoduché. Arrhenius sám byl podporovatelem tzv fyzikální teorie řešení, které neberou v úvahu interakci složek látky s vodou, a tvrdí, že jsou volné nabité částice (ionty) v roztoku. Mimochodem, z těchto pozic jsou dnes s ohledem na elektrolytické disociace školy.

Mluvíme všichni stejní, která dělá teorii a jak to vysvětluje mechanismus interakce látek s vodou. Stejně jako u jakékoliv jiné pracovní místo, má několik postuláty, které používá:

1. V reakci vody s látkou, se rozpadá na ionty (pozitivní - a negativní kation - anion). Tyto částice se podrobí hydrataci přitahují molekuly vody, které, mimochodem, platí se na jedné straně příznivě a na druhé straně - negativní (dipólu tvořeného) za vzniku Aqua komplexů (solváty).

2. Způsob Disociace je reverzibilní - to jest, pokud se látka rozdělí na ionty pod vlivem jakéhokoliv faktoru, může se opět stát zdrojem.

3. Pokud Připojit elektrody do roztoku a nechte proud, bude kationty začnou pohybovat na záporné elektrodě - katodě a anionty ke kladně nabité - anodě. To je důvod, proč tyto látky jsou snadno rozpustné ve vodě, vedou elektřinu lépe než samotná voda. Ze stejného důvodu se nazývají elektrolyty.

4. Stupeň disociace elektrolytu charakterizuje úspěšnost látka podrobena rozpuštění. Tato rychlost závisí na použitém rozpouštědle a na vlastnostech rozpuštěné látky, koncentrace této sloučeniny a na venkovní teplotě.

Tady, ve skutečnosti, a všechny základní principy tohoto jednoduchého teorie. Je budeme používat v tomto článku pro popis toho, co se děje v roztoku elektrolytu. Příklady těchto sloučenin Zkoumejme o něco později, a nyní zvažme jinou teorii.

Teorie kyseliny a Lewisovy báze

Podle teorie elektrolytické disociace, kyselina - látka přítomna v roztoku, jehož vodíku kation a báze - sloučenina rozkládá v roztoku na hydroxidu anion. Tam je další teorie, pojmenovaný po slavném chemika Gilbert Lewis. To vám umožní rozšířit koncepci vycházející z několika kyselin a zásad. Podle teorie Lewisovy kyseliny - je ionty nebo molekuly látek, které mají volné elektronové orbitaly a jsou schopni přijímat elektron z jiné molekuly. Snadno se odhadnout, že základny budou ty částice, které jsou schopny dát jeden nebo více elektronů k „užití“ kyseliny. Je zajímavé, zde je to, že s kyselinou nebo bází mohou být nejen elektrolyt, ale také jakákoliv látka, která i nerozpustné ve vodě.

Protolytické teorie Brendsteda Lowry

V roce 1923, nezávisle na sobě, dvě vědci - J. a T. Lowry Bronsted -predlozhili teorie, který je nyní aktivně používají vědci k popisu chemické procesy. Podstatou této teorie je, že disociace smyslu sestoupí k přenosu protonu z kyseliny základny. To znamená, že tento je zde chápán jako akceptor protonů. Potom se kyselina je jejich dárcem. Teorie také vysvětluje existenci dobrých látek, které vykazují vlastnosti a kyselin a bází. Tyto sloučeniny se nazývají amfoterní. Teoreticky Bronsted-Lowryho pro jejich funkčního období se vztahuje i amfolytů, vzhledem k tomu, kyselinou nebo bází, obvykle nazývané protolitu.

Dostali jsme se do další části. Zde vám jaké různé silné a slabé elektrolyty ukážu, a diskutovat o vlivu vnějších faktorů na jejich vlastnostech. A pak přistoupit k popisu jejich uplatnění v praxi.

Silné a slabé elektrolyty

Každá látka reaguje samotnou vodou. Některé rozpustí se dobře (například chlorid sodný), a některé nerozpouštějí (např, křída). To znamená, všechny látky jsou rozděleny do silných a slabých elektrolytů. Ty jsou látky, které interagují s vodou a špatně uložené na spodní části roztoku. To znamená, že mají velmi nízký stupeň disociace a s vysokou energií vazby, který umožňuje, aby molekula rozpadat na jednotlivé ionty za normálních podmínek. Disociace slabé elektrolyty dochází buď pomalu nebo zvýšením teploty a koncentrace látky v roztoku.

Hovořit o silném elektrolytu. Ty zahrnují všechny rozpustné soli, stejně jako silné kyseliny a zásady. Jsou snadno rozebrat na ionty a je velmi obtížné je sbírat dešťových srážek. Proud v elektrolytu, mimochodem, se provádí díky ionty obsažené v roztoku. Proto je nejlepší vodivé silné elektrolyty. Příklady posledně: silné kyseliny, zásady, rozpustné soli.

Faktory, které ovlivňují chování elektrolytů

Nyní se podívejme na to, jak ovlivní změna vnějšího prostředí na základě vlastností látek. Koncentrace má přímý vliv na stupeň disociace elektrolytu. Navíc, tento vztah lze vyjádřit matematicky. Zákon, který popisuje tento vztah, říká zákon ředění Ostwald a je zapsán jako: A = (K / c) 1/2. Zde je - je stupeň disociace (převzato jako zlomek), K - disociační konstanta, různé pro každou látku, a s - koncentrace elektrolytů v roztoku. Podle tohoto vzorce se můžete dozvědět hodně o záležitosti a jeho chování v roztoku.

Ale my jsme odchýlili od tématu. Dále koncentrace na stupni disociace elektrolytu rovněž ovlivňuje teplotu. Pro většinu látek zvýšit zvyšuje rozpustnost a reaktivitu. To může vysvětlit výskyt některých reakcí pouze při zvýšené teplotě. Za normálních podmínek, které jsou buď velmi pomalu, nebo v obou směrech (tento proces se nazývá reverzibilní).

Ověřili jsme faktory, které určují chování systému, jako je například roztok elektrolytu. Nyní přejdeme k praktickému uplatňování těchto bezpochyby velmi důležitých chemických látek.

průmyslové aplikace

Samozřejmě, že každý slyšel slovo „elektrolyt“, jak je aplikován na baterie. Ve vozidle, za použití olověné akumulátory, elektrolyt, ve které plní úlohu 40 procent kyseliny sírové. Abychom pochopili, proč je zde vše, co potřebujete, je substance nutné pochopit vlastnosti baterie.

Takže to, co je princip fungování jakékoliv baterie? V reverzibilní reakce, která se koná konverzi jedné látky na druhou, v důsledku které jsou elektrony uvolňovány. Při interakci nabití baterie dochází látky, které je možné za normálních podmínek. To může být reprezentován jako akumulace energie v materiálu v důsledku chemické reakce. Při vybíjení zpětná transformace začíná, snížení systém do počátečního stavu. Tyto dva procesy dohromady tvoří jedno nabití vybíjecí cyklus.

Předpokládejme výše uvedeného procesu je konkrétní příklad - olovo-kyselinový akumulátor. Jak je snadno odhadnout, zdroj proudu sestává z prvku, který obsahuje vedení (diokisd olovo a PbO ₂₎ a s kyselinou. Jakákoliv baterie se skládá z elektrod a prostoru mezi nimi naplněné jen elektrolytu. Jako druhé, jak již bylo uvedeno, v tomto příkladu používá koncentrace kyseliny sírové 40 procent. Katoda baterie vyrobené z oxid olovičitý, je anoda z čistého olova. To vše je, že tyto dva různé elektrody dochází reverzibilní reakce, zahrnující ionty, které jsou kyselina degradovaná:

1. PbO ₂ + SO ₄ ^{2 + 4H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2H _2O (reakce vyskytující se na záporné elektrodě - katodě).
2. Pb + SO ₄ ^{2 -} 2e - = _PbSO4 (reakce vyskytující se na kladné elektrodě - anoda).

Pokud jste četl reakce zleva doprava - dostat procesy probíhající při vybití baterie, a je-li pravdu - za poplatek. Každý chemický zdroj proudu z těchto reakcí se liší, ale mechanismus jejich výskytu obecně popisuje stejný: existují dva způsoby, z nichž jeden jsou elektrony „absorbovány“ a druhý naopak „go“. Nejdůležitější věcí je, že počet absorbovaných elektronů se rovná počtu zveřejněn.

Ve skutečnosti, kromě baterií, existuje mnoho aplikací těchto látek. Obecně platí, že elektrolyty, příklady z které jsme uvedených, - to je jen zrn různých látek, které jsou sloučeny v rámci tohoto termínu. Oni nás obklopují všude, všude. Například, lidské tělo. Myslíte si, že nejsou tam žádné takové látky? Velmi špatně. Oni se nalézají všude v nás a tvoří největší počet krevních elektrolytů. Ty zahrnují, například ionty železa, které jsou součástí hemoglobinu a pomáhá přenášet kyslík do tkání našeho těla. Krevní elektrolyty také hrají klíčovou roli v regulaci rovnováhy vody a soli a práci srdce. Tato funkce je prováděna ionty draslíku a sodíku (tam je i proces, který se vyskytuje v buňkách, které jsou pojmenovány čerpadlo draslík sodný).

Jakákoli látka, která jste schopni rozpustit alespoň trochu - elektrolyty. A není tam žádný průmysl a naše životy, všude tam, kde jsou použity. Není to jen baterie do auta a baterie. Je jakýkoli chemický a potravinářský, vojenské továrny, oděvní závody a tak dále.

Elektrolyt složení, mimochodem, je jiný. Tak je možné přidělit kyseliny a alkalický elektrolyt. Jsou zásadně liší ve svých vlastnostech: jak jsme již uvedli, kyseliny jsou protonové donory, a alkalické - akceptory. Ale v průběhu doby, složení elektrolytu změny v důsledku ztráty části koncentrace látky buď snižuje nebo zvyšuje (to vše závisí na tom, co je ztracena, vody nebo elektrolytů).

Denně jsme konfrontováni s nimi, ale jen velmi málo lidí ví přesně definici takového termínu jako elektrolyty. Příklady specifických látek jsme diskutovali, takže pojďme se trochu složitější koncepty.

Fyzikální vlastnosti elektrolytů

Nyní o fyzice. Nejdůležitější věc je pochopit při studiu tohoto tématu - proud je předán elektrolytů. Rozhodující roli v tom hraje ionty. Tyto nabité částice mohou migrovat z jedné části roztoku náboje do druhého. Tak, anionty mají tendenci vždy kladnou elektrodu, a kationty - na negativní. Tím, že působí na současném řešení elektrického dělíme náboje na opačných stranách systému.

Velmi zajímavé fyzikální vlastnosti, jako jsou hustota. To ovlivňuje mnoho vlastností našich látek projednávaných. A často se objeví na otázku: „Jak zvýšit hustotu elektrolytu“ Ve skutečnosti, odpověď je jednoduchá: je třeba snížit obsah vody v roztoku. Vzhledem k tomu, hustoty elektrolytu především stanovené hustotě kyseliny sírové, se do značné míry závisí na konečné koncentraci. Existují dva způsoby, jak realizovat plán. Prvním z nich je poměrně jednoduchý: vařit elektrolytu obsaženého v baterii. Chcete-li to provést, musíte ji nabíjet tak, aby vnitřní teplota se mírně zvýšil nad sto stupňů Celsia. Pokud tato metoda nefunguje, nebojte se, je tu další: jednoduše nahradit starý nový elektrolyt. K tomu, vypustit staré řešení pro čištění vnitřek zbytkové kyseliny sírové v destilované vodě, a pak nalít novou část. Obvykle je kvalita z roztoků elektrolytů okamžitě mají požadovanou hodnotu koncentrace. Po výměně může zapomenout, jak zvýšit hustotu elektrolytu.

Elektrolyt složení do značné míry určuje jeho vlastnosti. Vlastnosti, jako je elektrické vodivosti a hustoty, například, silně závisí na povaze rozpuštěné látky a jeho koncentraci. K dispozici je samostatná otázka, kolik z elektrolytu v baterii může být. Ve skutečnosti, jeho objem je v přímém vztahu k deklarované kapacitě produktu. Čím kyselina sírová uvnitř baterie, takže je silnější, t. E. větší napětí je schopen produkovat.

Kde je to užitečné?

Pokud jste auto nadšenec, nebo jen zájem v autech, budete rozumět všechno sami. Jistě jste ani vědět, jak zjistit, kolik elektrolytu v baterii je teď. A pokud jste od auta, pak znalosti o vlastnostech těchto látek, jejich využití a způsob, jakým na sebe vzájemně působí nebude zbytečná. S tímto vědomím, že nejste zmateni, budete vyzváni k říci, co elektrolytu v baterii. I když, i když nejste auto nadšenec, ale máte auto, pak je znalost zařízení baterie bude absolutně nic špatného a pomůže vám opravit. Bude to mnohem jednodušší a levnější dělat všechno sami, než jít do autocentra.

A dozvědět se více o tomto tématu, doporučujeme vyzkoušet učebnici chemie pro školy a univerzity. Pokud víte, že tuto vědu dobře a četl dost knih, bude tou nejlepší volbou za „zdroje proudu chemické“ Varypaeva. Tam jsou uvedeny podrobně celou teorii životnosti baterie, řadou baterií a vodíkových prvků.

závěr

Jsme dospěli ke konci. Pojďme shrnout. Výše jsme diskutovali všechno, jako žádná taková věc jako elektrolyty: příklady, teorie struktury a vlastností, funkcí a aplikací. Opět je třeba říci, že tyto sloučeniny jsou součástí našeho života, bez níž by nemohla existovat, naše tělo a ve všech oblastech průmyslu. Pamatujete si, krevní elektrolyty? Díky nim žijeme. A co naše auta? S touto znalostí můžeme vyřešit jakýkoliv problém s baterií, jak je tomu nyní pochopit, jak zvýšit hustotu elektrolytu v něm.

All nedalo poznat, ale my jsme neměli takový cíl nastavit. Koneckonců, to není vše, co může být řečeno o těchto úžasných látek.