Свойства какого класса электролитов
Электролиты – растворы, имеющие в своем составе заряженные частицы, которые принимают участие в переносе зарядов между электродом и катодом. Могут быть сильными и слабыми. Процесс распада молекул на ионы называется электролитической диссоциацией. Неэлектролиты – водные растворы, в которые вещество перешло в виде молекул с сохранением первоначальной структуры. Все молекулы вещества в таких растворах окружены гидратными оболочками (молекулами воды) и не могут переносить электрический заряд.
Растворение кристалла поваренной соли
Как протекает электролитическая диссоциация
Вещества-электролиты устроены за счет ионных или ковалентных полярных связей.
Во время растворения происходит химическое воздействие вещества с молекулами воды, в результате чего оно распадается на электроны. Молекулы воды – активные диполи с двумя полюсами: положительным и отрицательным. Атомы водорода располагаются под углом 104,5°, за счет этого молекула воды приобретает угловую форму.
Вещества, имеющие ионную кристаллическую решетку, намного легче диссоциируют, они уже состоят из активных ионов, а диполи воды во время растворения только ориентируют их. Между диполями воды и ионами электролита возникают усилия взаимного притяжения, связи кристаллической решетки ослабевают и ионы покидают кристалл.
Последовательность процессов при диссоциации растворов с ионной связью
На первом этапе молекулы вещества ориентируются около диполей воды, далее происходит гидратация, а на завершающем этапе диссоциация.
Похожим образом диссоциируют электролиты, у которых молекулы строятся за счет ковалентных связей. Разница только в том, что диполи воды превращают ковалентные связи в ионные. При этом наблюдается такая последовательность процессов:
Электролитическая диссоциация полярной молекулы хлороводорода на гидратированные ионы
В растворах происходит хаотическое движение гидратированных ионов, они могут сталкиваться между собой и опять образовывать отдельные связи. Такой процесс называется ассоциацией.
Классификация электролитов
Все электролиты кроме ионов содержат молекулярные структуры, неспособные переносить разряд. Процентное содержание этих элементов оказывает прямое влияние на возможность проводить ток, параметр обозначается α и определяется по формуле:
Для вычисления берется отношение количества частиц, распавшихся на ионы к общему числу растворенных частиц. Степень распада определяется опытным путем, если она равняется нулю, то диссоциация полностью отсутствует, если равняется единице, то все вещества в электролите распались на ионы. С учетом химического состава электролиты имеют неодинаковую степень диссоциации, параметр зависит от природы и концентрации раствора, чем ниже концентрация, тем выше диссоциация. Согласно данным определениям все электролиты делятся на две группы.
- Слабые электролиты. Имеют очень незначительную степень диссоциации, химические элементы почти не распадаются на ионы. К таким электролитам относится большинство неорганических и некоторые органические кислоты. Слабые электролиты расщепляются на ионы обратимо, процессы диссоциации и ассоциации по интенсивности могут сравниваться, раствор очень плохо проводит электрический ток.
Способность к диссоциации зависит от нескольких факторов, слабые электролиты во многом определяются химическими и физическими особенностями вещества. Важное значение имеет химический состав растворителя.
- Сильные электролиты. Эти растворы в водных растворах интенсивно диссоциируют на ионы, сильные электролиты могут иметь степень диссоциации равную единице. К ним относятся почти весь перечень солей и многие кислоты неорганического происхождения. Сильные электролиты диссоциируют необратимо:
От каких факторов зависит степень диссоциации
- Природа растворителя. Степень диссоциации веществ увеличивается прямо пропорционально полярности. Чем больше полярность, тем выше активность имеют сильные электролиты.
- Температура во время подготовки раствора. Повышение температуры растворителя увеличивает активность ионов и их количество. Правда, при этом есть вероятность одновременного повышения ассимиляции. Процесс растворения веществ в растворителе должен непрерывно контролироваться, при обнаружении отклонений от заданных параметров немедленно вносятся корректировки.
- Концентрация химических веществ. Чем выше концентрация, тем больше вероятность, что после растворения образуются слабые электролиты.
График зависимости константы диссоциации от концентрации
Главные положения теории электролитической диссоциацииСогласно существующей теории, электролитическая диссоциация позволяет растворам проводить электрический ток. В зависимости от этой способности они делятся на электролиты и неэлектролиты. Процесс распада веществ на ионы называется диссоциацией, положительно заряженные двигаются к катоду и называются катионами, негативно заряженные двигаются к аноду и называются анионами. Состав электролитов оказывает влияние на способность к диссоциации, технические нормы позволяют определять эту зависимость количественно.
С учетом получаемых после диссоциации ионов изменяется свойство электролитов. Вне зависимости от химического характера образуемых после диссоциации ионов, электролиты подразделяются на три большие классы:
1.Кислоты. В результате распада образуются анионы кислотного остатка и катионы водорода. Кислоты многоосновные могут преобразовываться по первой степени:
2. Основания. Электролиты, дисоциирующие на анионы гидроксогрупп и катионы металла.
3. Соли. Электролиты диссоциируют на анионы кислотного остатка и катионы металлов. Процесс происходит в одну ступень.
Химические свойства электролитов описываются при помощи химических уравнений и определяются свойствами образованных ионов. Для удаления вредных химических соединений, выделяемых в воздух во время диссоциации, используются химически нейтральные пластиковые воздуховоды.
Перспективы развития теории диссоциацииНа современном этапе развития теории ученые предпринимают попытки описать динамические и термодинамические свойства электролитов учитывая концепцию ионно-молекулярной структуры. Классическая теория считается примитивной, в ней ионы представляются как заряженные жесткие сферы. Главный недостаток традиционной теории – невозможность объяснить локальное снижение диэлектрической проницательности в первом приближении. Ряд растворителей поддается описанию физических свойств ступенчатой зависимостью, но протонные водные растворители имеют намного сложнее процессы релаксации.
Непримитивные модели, рассматривающие ионы в одинаковом масштабе, делятся на две группы:
- Первая. Жидкие фазы рассматриваются как максимально разупорядочные кристаллы, размеры не более пяти молекулярных диаметров.
- Вторая. Жидкости описываются как сильно неидеальные газы. Молекулы растворителя являются точными или обыкновенными диполями.
Зависимость диэлектрической проницаемости от расстояния между ионами
Неравновесные явления в растворах электролитов
Неравновесный распад объясняется несколькими физическими процессами.
- Миграцией и диффузией ионов. Обуславливается сравнительно большим количеством ионных перескоков за единицу времени в сравнении с иными направлениями.
Контакт двух растворов с различными показателями концентрации
- Эквивалентной и удельной электропроводностью. Электропроводность обеспечивается миграцией ионов, замеры выполняются таким способом, чтобы исключалось влияние градиента химического потенциала.
Принципиальная схема моста переменного тока во время измерения электропроводности
- Числом переноса. Определяется суммой электрической проворности аниона и катиона. Доля тока называется электрическим числом переноса.
Схема определения числа переноса
Перемещение ионов в среде электрического поля по статистике является усредненным процессом, ионы делают беспорядочные перескоки, а элегическое поле оказывает только определенное влияние, точно рассчитать силу и вероятность влияния невозможно. В связи с этим, аналогия диссоциации с обыкновенным поступательным движением твердых тел весьма приближенная, но она позволяет принимать правильные качественные выводы.
Источник
1-й уровень
Даны ионные уравнения химических реакций:
А. Свойства какого класса электролитов описаны этими ионными уравнениями?
Ответ: кислот.
Б. Для любого из приведенных ионных уравнений (по выбору) запишите два молекулярных уравнения.
Ответ: FeO+2HCl=H₂O+FeCl₂
FeO+2HNO₃=Fe(NO₃)₂+H₂O2-й уровень.
Даны ионные уравнения химических реакций:
А. Свойства какого класса электролитов описаны этими ионными уравнениями?
Ответ: кислот
Б. Закончите ионные уравнения.
В. Для одного из законченных и одного из незаконченных в задании ионных уравнений (по выбору) запишите по одному молекулярному уравнению.3-й уровень.
Даны левые части ионных уравнений химических реакций:
А. Свойства какого класса электролитов описаны этими ионными уравнениями?
Б. Допишите ионные уравнения.
В. Конкретизируйте каждое из ионных уравнений одним молекулярным уравнением.
1-й уровень
Дана схема превращений:
А. Генетический ряд какого элемента описан цепочкой превращений?
Ответ кальция.
Б. Запишите молекулярные уравнения данных превращений.
Ответ: 2Ca+O₂=2CaO; CaO+H₂O=Ca(OH)₂; Ca(OH)₂+2HNO₃=Ca(NO₃)₂+2H₂O
В. Рассмотрите первую реакцию в свете ОВР, а последнюю – в свете ТЭД.
Ответ: в первой реакции ба– восстановитель; кислород – окислитель; в результате последней реакции соль диссоциирует на ионы и остаются 2 молекулы воды.3-й уровень
Дана схема превращений:
А. Генетический ряд какого элемента описан цепочкой превращений?
Б. Заполните пропуски звеньев в этой цепочке.
В. Запишите молекулярные уравнения реакций превращений.
Ответ: Si+O₂=SiO₂; SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O; Na₂SiO₃+2HCl=2NaCl+H₂SiO₃; H₂SiO₃=SiO₂+H₂O; SiO₂=Si+O₂; H₂SiO₃+2Na=Na₂SiO₃+H₂
Г. Рассмотрите уравнения в свете ОВР и в свете ТЭД там, где это имеет место.
Ответ: 1) кремний – восстановитель; кислород – окислитель; 2) соль диссоциирует и образуется вода; 3) кислота выпадает в осадок и соль диссоциирует; 4) оксид и вода не диссоциирует; 5) кремний – окислитель и кислород восстановитель; 6) Na – восстановитель; H – окислитель.
Задание 3 (дополнительное)
Запишите одно (1-й уровень), два (2-й уровень), три (3-й уровень) ионных и молекулярных уравнений реакций получения сульфата железа (III).
3H₂SO₄+2Fe=Fe₂(SO₄)₃+3H₂
3H₂SO₄+Fe₂O₃=Fe₂(SO₄)₃+3H₂O
3H₂SO₄+2Fe(OH)₃=Fe₂(SO₄)₃+6H₂O
1-й уровень
Даны ионные уравнения химических реакций:
А. Свойства какого класса электролитов описаны этими ионными уравнениями?
Ответ: оснований
Б. Для любого из приведенных ионных уравнений (по выбору) запишите два молекулярных уравнения.2-й уровень
Даны ионные уравнения химических реакций:
А. Свойства какого класса электролитов описаны этими ионными уравнениями?
Ответ: оснований
Б. Закончите ионные уравнения.
В. Для одного из законченных и одного из незаконченных в задании ионных уравнений (по выбору) запишите по одному молекулярному уравнению.3-й уровень
Даны левые части ионных уравнений химических реакций:
А. Свойства какого класса электролитов описаны этими ионными уравнениями?
Ответ: оснований
Б. Допишите ионные уравнения.
В. Конкретизируйте каждое из ионных уравнений одним молекулярным уравнением.1-й уровень
Дана схема превращений:
А. Генетический ряд какого элемента описан цепочкой превращений?
Ответ: серы.
Б. Запишите молекулярные уравнения данных превращений.
Ответ: S+O₂=SO₂; SO₂+H₂O=H₂SO₃; H₂SO₃+2K=K₂SO₃+H₅
В. Рассмотрите первую реакцию в свете ОВР, а последнюю – в свете ТЭД.
Ответ: в первой реакции сера-восстановитель и кислород окислитель. В последней реакции соль диссоциирует и выделяет водород.2-й уровень
Дана схема превращений:
А. Генетический ряд какого элемента описан цепочкой превращений?
Ответ: серы.
Б. Запишите молекулярные уравнения данных превращений.
Ответ: S+O₂=SO; SO₂+H₂O=H₂SO₃; H₂SO₃+Na=Na₂SO₃+H₂; Na₂SO₃=SO₂+Na₂O
В. Рассмотрите первую реакцию в свете ОВР, а последнюю – в свете ТЭД.
Ответ: в первой реакции сера восстановитель и кислород окислитель. В последней реакции оба оксида нерастворимы.3-й уровень
Дана схема превращений:
А. Генетический ряд какого элемента описан цепочкой превращений?
Ответ: меди.
Б. Заполните пропуски звеньев в этой цепочке.
В. Запишите молекулярные уравнения реакций превращений.
Ответ: 2Cu+O₂=2CuO; CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O; CuSO₄+2NaOH=Cu(OH) ₂+Na₂SO₄; Cu(OH)₂=CuO+H₂O; 2CuO=2Cu+O₂
Г. Рассмотрите уравнения в свете ОВР и в свете ТЭД там, где это имеет место.
Ответ: 1) медь – восстановитель и кислород окислитель; 2) соль диссоциирует и вода; 3) соль растворяется и основание выпадает в осадок; 4) оба оксида нерасторимы; 5) остаются медь и кислород.
Задание 3 (дополнительное)
Запишите одно (1-й уровень), два (2-й уровень), три (3-й уровень) ионных и молекулярных уравнений реакций получения хлорида бария.
Ответ: HCl+Ba=BaCl₂+H₂
2HCl+BaSO₄=BaCl₂+H₂SO₄
SrCl₂+BaSO₄=BaCl₂+SrSO₄
1-й уровень
Даны ионные уравнения химических реакций:
А. Свойства каких классов электролитов описаны этими ионными уравнениями?
Ответ: солей
Б. Для любого из приведенных ионных уравнений (по выбору) запишите два молекулярных уравнения.2-й уровень
Даны ионные уравнений химических реакций:
А. Свойства каких классов электролитов описаны этими ионными уравнениями?
Ответ: солей.
Б. Закончите ионные уравнения.
В. Для одного из законченных и одного из незаконченных в задании ионных уравнений (по выбору) запишите по одному молекулярному уравнению.3-й уровень
Даны левые части ионных уравнений химических реакций:
А. Свойства каких классов электролитов описаны этими ионными уравнениями?
Ответ: солей.
Б. Допишите ионные уравнения.
В. Конкретизируйте их молекулярными уравнениями.
1-й уровень
Дана схема превращений:
А. Генетический ряд какого элемента описан цепочкой превращений?
Ответ: лития.
Б. Запишите молекулярные уравнения данных превращений.
Ответ: 4Li+O₂=2Li₂O; Li₂O+H₂O=2LiOH; 2LiOH+H₂SO₄=Li₂SO₄+2H₂O
В. Рассмотрите первую реакцию в свете ОВР, а последнюю – в свете ТЭД.
Ответ: в первой реакции литий восстановитель и кислород окислитель. В последней реакции соль растворима и остаются 2 молекулы воды.2-й уровень
Дана схема превращений:
А. Генетический ряд какого элемента описан цепочкой превращений?
Ответ: лития.
Б. Запишите молекулярные уравнения данных превращений.
Ответ: 4Li+O₂=2Li₂O; Li₂O+H₂O=2LiOH; LiOH+HCl=LiCl+H₂O; LiCl+HNO₃=LiNO₃+H₂O
В. Рассмотрите первую реакцию в свете ОВР, а последнюю – в свете ТЭД.
В первой реакции литий восстановитель и кислород окислитель. В последней реакции соль растворима и остается вода.3-й уровень
Дана схема превращений:
А. Генетический ряд какого элемента описан цепочкой превращений?
Ответ: лития.
Б. Заполните пропуски звеньев в этой цепочке.
В. Запишите молекулярные уравнения для реакций ионного обмена.
Ответ: 4Li+O₂=2Li₂O; Li₂O+H₂O=2LiOH; LiOH+HCl=LiCl+H₂O; 2LiOH+H₂SO₄=Li₂SO₄+2H₂O
Г. Там, где имеет место, рассмотрите уравнения в свете ОВР и в свете ТЭД.
Ответ: 1) литий восстановитель, кислород окислитель; 3) остается нерастворимой вода; 4) остается вода.
Задание 3 (дополнительное)
Запишите одно (1-й уровень), два (2-й уровень), три (3-й уровень) ионных и молекулярных уравнений реакций получения карбоната натрия.
Ответ: Na₂SO₄+BaCO₃=Na₂CO₃+BaSO₄
H₂CO₃+2NaCl=Na₂CO₃+2HCl
H₂CO₃+2Na=Na₂CO₃+H₂
1-й уровень
Даны ионные уравнения химических реакций:
А. Свойства какого класса электролитов описаны этими ионными уравнениями?
Ответ: кислот.
Б. Для любого из приведенных ионных уравнений (по выбору) запишите два молекулярных уравнения.2-й уровень
Даны ионные уравнения химических реакций:
А. Свойства какого класса электролитов описаны этими ионными уравнениями?
Ответ: кислот.
Б. Закончите ионные уравнения.
В. Для одного из законченных и одного из незаконченных в задании ионных уравнений (по выбору) запишите по одному молекулярному уравнению.3-й уровень
Даны левые части ионных уравнений химических реакций:
А. Свойства каких классов электролитов описаны этими ионными уравнениями?
Ответ: кислот.
Б. Допишите ионные уравнения.
В. Конкретизируйте ионные уравнения молекулярными уравнениями.1-й уровень
Дана схема превращений:
А. Генетический ряд какого элемента описан цепочкой превращений?
Ответ: фосфора.
Б. Запишите молекулярные уравнения данных превращений.
Ответ: 4P+5O₂=2P₂O₅; P₂O₅+H₂O=H₃PO₄; 2H₃PO₄+6K=2K₃PO₄+3H₂
В. Рассмотрите первую реакцию в свете ОВР, а последнюю – в свете ТЭД.
Ответ: в первой реакции фосфор восстановитель, кислород окислитель. В последней реакции соль растворима и остается водород.2-й уровень
Дана схема превращений:
А. Генетический ряд какого элемента описан цепочкой превращений?
Ответ: фосфора.
Б. Запишите молекулярные уравнения данных превращений.
Ответ: 4P+5O₂=2P₂O₅; P₂O₅+H₂O=H₃PO₄; 2H₃PO₄+6K=2K₃PO₄+3H₂; K₃PO₄+3AgCl=Ag₃PO₄+3KCl
В. Рассмотрите первую реакцию в свете ОВР, а последнюю – в свете ТЭД.
Ответ: в первой реакции фосфор восстановитель, кислород окислитель. В последней фосфат серебра выпадает в осадок.3-й уровень
Дана схема превращений:
А. Генетический ряд какого элемента описан цепочкой превращений?
Ответ: фосфора.
Б. Заполните пропуски звеньев в этой цепочке.
Ответ: 4P+5O₂=2P₂O₅; P₂O₅+H₂O=H₃PO₄; 2H₃PO₄+6K=2K₃PO₄+3H₂
K₃PO₄+3AgCl=Ag₃PO₄+3KCl; 2H₃PO₄+2Al=2AlPO₄+3H₂
В. Запишите молекулярные уравнения для реакций ионного обмена.
Г. Там, где это имеет место, рассмотрите уравнения в свете ОВР и в свете ТЭД.
Ответ: 1) фосфор восстановитель, кислород окислитель; 3) остается водород; 4) фосфат серебра выпадает в осадок; 5) нерастворимая соль и водород остаются.
Задание 3 (дополнительное)
Запишите одно (1-й уровень), два (2-й уровень), три (3-й уровень) ионных и молекулярных уравнения получения хлорида магния.
Ответ: 2HCl+Mg=MgCl₂+H₂; ZnCl₂+Mg=MgCl₂+Zn; 2NaCl+MgSO₄=MgCl₂+Na₂SO₄
Источник
Электролиты — растворы, содержащие большую концентрацию ионов, обеспечивающих прохождение электрического тока. Как правило, это водные растворы солей, кислот и щелочей.
Это интересно
В организме человека и животных электролиты играют важную роль: к примеру, электролиты крови с ионами железа транспортируют кислород в ткани; электролиты с ионами калия и натрия регулируют водно-солевой баланс организма, работу кишечника и сердца.
Свойства
Чистая вода, безводные соли, кислоты, щелочи ток не проводят. В растворах же вещества распадаются на ионы и проводят ток. Именно поэтому электролиты называют проводниками второго порядка (в отличие от металлов). Электролитами могут быть также расплавы и некоторые кристаллы, в частности диоксид циркония и иодид серебра.
Главное свойство электролитов — способность к электролитической диссоциации, то есть к распаду молекул при взаимодействии с молекулами воды (или других растворителей) на заряженные ионы.
По типу ионов, образующихся в растворе, различают электролит щелочной (электропроводимость обусловлена ионами металлов и ОН-), солевой и кислотный (с ионами Н+ и остатками основания кислоты).
Для количественной характеристики способности электролита к диссоциации введен параметр «степень диссоциации». Эта величина отражает процент молекул, подвергшихся распаду. Она зависит от:
• самого вещества;
• растворителя;
• концентрации вещества;
• температуры.
Электролиты делят на сильные и слабые. Чем лучше реагент растворяется (распадается на ионы), тем сильнее электролит, тем лучше он проводит ток. К сильным электролитам относятся щелочи, сильные кислоты и растворимые соли.
Для электролитов, использующихся в аккумуляторах, очень важен такой параметр, как плотность. От нее зависят условия эксплуатации аккумулятора, его емкость и срок службы. Определяют плотность с помощью ареометров.
Меры предосторожности при работе с электролитами
Самые популярные электролиты, это раствор концентрированной серной кислоты и щелочи — чаще всего гидроксиды калия, натрия, лития. Все они вызывают химические ожоги кожи и слизистых, очень опасные ожоги глаз. Именно поэтому все работы с такими электролитами нужно производить в отдельном, хорошо вентилируемом помещении, используя средства защиты: одежду, маски, очки, резиновые перчатки.
• Рядом с помещением, где проводятся работы с электролитами, должна храниться аптечка с набором нейтрализующих средств и кран с водой.
• Кислотные ожоги нейтрализуются раствором соды (1 ч.л. на 1 ст. воды).
• Ожоги щелочью нейтрализуют раствором борной кислоты (1 ч.л. на 1 ст. воды).
• Для промывания глаз нейтрализующие растворы должны быть в два раза слабее.
• Поврежденные участки кожи сначала промывают нейтрализатором, а потом мылом и водой.
• Если электролит пролили, его собирают опилками, потом промывают нейтрализатором и вытирают насухо.
При работе с электролитом следует выполнять 
все требования техники безопасности. Например, кислоту наливают в воду (а не наоборот!) не вручную, а с помощью приспособлений. Куски твердой щелочи в воду опускают не руками, а щипцами или ложками. Нельзя работать в одном помещении с аккумуляторами на разнотипных электролитах, и хранить их вместе тоже запрещается.
Некоторые работы требуют «кипения» электролита. При этом выделяется водород — горючий и взрывоопасный газ. В таких помещениях должна использоваться взрывобезопасная электропроводка и электроприборы, запрещается курение и любые работы с открытым огнем.
Хранят электролиты в пластиковых емкостях. Для работы подходит стеклянная, керамическая, фарфоровая посуда и инструменты.
В следующей статье расскажем подробнее о видах и применении электролита.
Источник