mozok.click » Хімія » Электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация
Інформація про новину
  • Переглядів: 7190
  • Автор: admin
  • Дата: 26-09-2017, 07:55
26-09-2017, 07:55

Электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация

Категорія: Хімія

Вспомните: электрический ток — это направленное движение заряженных частиц.

Понятие об электролитах

В конце XIX века было экспериментально доказано, что растворы большинства неорганических соединений, например поваренной соли, соды, калийной селитры, хорошо проводят электрический ток. Такие вещества назвали электролитами. А чистая, точнее дистиллированная, вода и растворы многих органических веществ, в частности сахара, этилового спирта, не проводят ток — они являются неэлектролитами (рис. 8.1). Много солей, даже нерастворимых в воде, например барий сульфат, проводят электрический ток в расплавленном состоянии.

Вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток, называют электролитами, а вещества, не проводящие ток ни в растворе, ни в расплаве,— неэлектролитами.



Принадлежность вещества к электролитам или неэлектролитам определяется типом его химической связи. Электролиты — это вещества с ионной или очень полярной ковалентной связью, а неэлектролиты — вещества с неполярной или слабополярной ковалентной связью (схема 4).

Схема 4. Классификация веществ на электролиты и неэлектролиты

Электролиты имеют большое значение в природе и жизни человека. Они содержатся во всех живых организмах, где обеспечивают протекание важных процессов. Биологические жидкости организма человека представляют собой растворы, содержащие ионы, на которые распадаются электролиты — соли, основания, кислоты. Разные ионы выполняют свою биологическую функцию: участвуют в процессах питания и выделения, передачи нервных импульсов, сокращения мышц. Без электролитов невозможно существование в растворах молекул белков и ДНК, а следовательно, невозможной была бы и жизнь на нашей планете.


Электролитическая диссоциация

Вам уже известно, что в веществах ионного строения, например в поваренной соли, есть заряженные частицы — ионы. Вы также знаете, что электрический ток — это направленное движение заряженных частиц. Почему же твердая поваренная соль не проводит электрический ток, а ее раствор или расплав проводят? Ответ на этот вопрос дал шведский ученый Сванте Аррениус. Он предположил, что некоторые вещества (электролиты) при растворении в воде (или расплавлении) распадаются на ионы, которые могут свободно перемещаться. При расплавлении частицы вещества становятся подвижными (рис. 8.2, а), а при растворении они равномерно распределены в воде (рис. 8.2, б), т. е. в обоих случаях способны свободно двигаться. Благодаря этому растворы и расплавы проводят электрический ток. Ионы в составе твердой поваренной соли расположены в узлах кристаллической решетки и не могут перемещаться, поэтому твердые электролиты электрический ток не проводят (рис. 8.2, в). В дистиллированной воде ионы отсутствуют, поэтому она не проводит ток (рис. 8.2, г).

Процесс распада вещества на ионы при растворении в воде или плавлении называют электролитической диссоциацией.

При растворении солей и оснований (веществ ионного строения) в раствор переходят ионы, содержащиеся в их составе. Молекулярные вещества диссоциируют несколько иначе. Гидроген хлорид — это газ, состоящий из полярных молекул HCl. Каждую молекулу, которая попадает в раствор, сразу окружают диполи воды, притягиваясь к ней противоположно заряженными сторонами. В результате такого взаи-

Рис. 8.2. В растворах и расплавах электролитов ионы свободно перемещаются, поэтому они способны проводить электрический ток: а — расплав поваренной соли; б — раствор поваренной соли в воде; в — твердая поваренная соль; г — чистая вода

модействия полярная связь в молекуле HCl превращается в ионную, а образующиеся ионы переходят в раствор (рис. 8.3).

Кислоты — это электролиты с ковалентными полярными связями. Поэтому диссоциировать на ионы кислоты могут только в водном растворе под действием молекул воды. Чистые кислоты ток не проводят.

Итак, главное отличие электролитов от неэлектролитов заключается в том, что электролиты распадаются (диссоциируют) на положительно и отрицательно заряженные ионы. Под действием электрического поля положительно заряженные ионы (катионы) направленно движутся к отрицательному электроду (катоду), а отрицательно заряженные ионы (анионы) — к положительному электроду (аноду) (рис. 8.4). Эти выводы, сделанные Аррениусом, являются основой сформулированной им теории электролитической диссоциации.

Вещества или их смеси, способные проводить электрический ток, называют проводниками электрического тока. Их разделяют на два типа: проводники I и II рода. Они принципиально отличаются частицами, являющимися носителями электрического заряда, т. е. теми частицами, которые свободно направленно движутся в электрическом поле. В проводниках I рода носителями заряда являются электроны, к таким проводникам относятся все металлы и их сплавы. А растворы и расплавы электролитов — это проводники II рода, носителями заряда в них выступают ионы. То есть металлы хоть и являются проводниками электрического тока, но электролитами их называть нельзя, поскольку металлы всегда проводят электрический ток благодаря наличию свободных электронов, а электролиты — только в растворах или расплавах, в которых происходит электролитическая диссоциация.

Уравнение электролитической диссоциации

Электролитическая диссоциация — это не химическая реакция, поскольку не происходит превращения одних веществ в другие. Но для удобства электролитическую диссоциацию записывают в форме

уравнения, где вместо знака равенства ставят стрелку. Записывая формулы ионов в растворе, заряд ионов указывают немного иначе, чем в записи степени окисления: сначала записывают цифровое значение, а затем знак заряда (в однозарядных ионах цифру 1 обычно не пишут).

Уравнение электролитической диссоциации натрий хлорида:

Аналогично записывают уравнение электролитической диссоциации кальций хлорида:

В водных растворах электролитов вода — важнейший участник процесса диссоциации. Но вода — это среда, в которой происходит диссоциация. Во время процесса электролитической диссоциации вода не расходуется и не образуется, поэтому в уравнениях воду не указывают.

Лингвистическая задача

Хотя по-гречески «электрон» означает «янтарь», сегодня это слово используют для обозначения всего, что связано с электричеством. Второй корень слова «электролит» происходит от греческого слова «литос», которое, согласно разным источникам, означает «камень» либо «тот, который может раствориться». С учетом этого поясните смысл термина «электролит». Как вы считаете, почему греческое название янтаря используют для обозначения электрических явлений?

Выдающийся шведский химик и физик, лауреат Нобелевской премии, один из основателей физической химии. В 17 лет поступил в университет Уппсалы и уже через два года получил степень бакалавра. Работал в Физическом институте Шведской академии наук в Стокгольме. За разработку теории электролитической диссоциации в 1903 году был награжден Нобелевской премией. Аррениус известен не только как ученый, но и как автор многочисленных учебников, научно-популярных статей и книг по геофизике, астрономии, биологии и медицине. В течение многих лет занимал должность директора Нобелевского института в Стокгольме.

Для обнародования теории электролитической диссоциации Аррениусу понадобилась незаурядная смелость. Идея была крайне необычной: казалось невероятным, что ионы появляются не под действием электрического тока, а просто в процессе растворения. К тому же многие современники Аррениуса не понимали разницы между понятиями «атом» и «ион» и, услышав, что в водном растворе солей Калия существуют ионы Калия, возражали: если бы такое случилось, то образованный калий должен бурно реагировать с водой.


Ключевая идея

Существование электролитов обусловлено возможностью некоторых веществ распадаться на ионы (катионы и анионы) при растворении или расплавлении.

Контрольные вопросы

92. Сформулируйте определение электролитов и неэлектролитов. Приведите примеры веществ.

93. Что такое электролитическая диссоциация? Могут ли при растворении электролита в воде образоваться только катионы или только анионы? Почему?

94. Выпишите из текста параграфа основные положения теории электролитической диссоциации: 1) касательно распада электролитов на ионы; 2) касательно движения ионов в электрическом поле.

Задания для усвоения материала

95. Из приведенного перечня выпишите отдельно формулы веществ, которые являются: а) электролитами; б) неэлектролитами.

NaI, HBr, O2, С^, CaCl2, KOH, H2SO4, C12H22O11 (сахар).

96. Какое количество вещества частиц образуется при растворении в воде таких веществ количеством вещества 1 моль: а) гидроген хлорид; б) калий йодид; в) кальций бромид; г) магний нитрат? Составьте уравнения электролитической диссоциации этих веществ.

97. Почему нельзя ремонтировать электропроводку, стоя в воде или на влажной поверхности?

98. Как вы считаете, почему раствор гидроген хлорида в воде проводит электрический ток, а раствор гидроген хлорида в бензине — нет?

99*. При некоторых заболеваниях врачи рекомендуют «пополнить организм электролитами». О каких электролитах идет речь? Каким образом это можно осуществить? При каких заболеваниях и по какой причине необходима такая процедура?

 

Это материал учебника Химия 9 класс Григорович

 






^