الکترولیت های قوی نحوه تعیین الکترولیت های قوی و ضعیف

نمک ها، خواص آنها، هیدرولیز

دانش آموز پایه هشتم ب مدرسه شماره 182

پتروا پولینا

معلم شیمی:

خارینا اکاترینا آلکسیونا

مسکو 2009

در زندگی روزمره، ما عادت داریم که فقط با یک نمک سروکار داشته باشیم - نمک خوراکی، یعنی. سدیم کلرید NaCl. با این حال، در شیمی، یک کلاس کامل از ترکیبات نمک نامیده می شود. نمک ها را می توان محصولات جایگزینی هیدروژن در اسید با فلز در نظر گرفت. به عنوان مثال، نمک سفره را می توان از اسید کلریدریک با واکنش جایگزینی به دست آورد:

2Na + 2HCl = 2NaCl + H2.

نمک اسیدی

اگر به جای سدیم از آلومینیوم استفاده کنید، نمک دیگری تشکیل می شود - کلرید آلومینیوم:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

نمک ها- اینها مواد پیچیده ای هستند که از اتم های فلز و باقی مانده های اسیدی تشکیل شده اند. آنها محصولات جایگزینی کامل یا جزئی هیدروژن در یک اسید با یک فلز یا یک گروه هیدروکسیل در یک باز با باقیمانده اسید هستند. به عنوان مثال، اگر در اسید سولفوریک H 2 SO 4 یک اتم هیدروژن را با پتاسیم جایگزین کنیم، نمک KHSO 4 و اگر دو - K 2 SO 4 باشد.

انواع مختلفی از نمک ها وجود دارد.

روشهای بدست آوردن نمک

1. نمک ها را می توان با اثر اسیدها بر روی فلزات، اکسیدهای بازی و بازها به دست آورد:

Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2

کلرید روی

3H 2 SO 4 + Fe 2 O 3 Fe 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

سولفات آهن (III).

3HNO 3 + Cr(OH) 3 Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O

نیترات کروم (III)

2. نمک ها از واکنش اکسیدهای اسیدی با قلیاها و همچنین اکسیدهای اسیدی با اکسیدهای بازی تشکیل می شوند:

N 2 O 5 + Ca(OH) 2 Ca (NO 3) 2 + H 2 O

نیترات کلسیم

SiO 2 + CaO CaSiO 3

سیلیکات کلسیم

3. نمک ها را می توان با واکنش نمک ها با اسیدها، قلیاها، فلزات، اکسیدهای اسیدی غیر فرار و سایر نمک ها به دست آورد. چنین واکنش هایی در شرایط تکامل گاز، رسوب یک رسوب، تکامل اکسید اسید ضعیف تر یا تکامل اکسید فرار رخ می دهد.

Ca 3 (PO4) 2 + 3H 2 SO 4 3CaSO 4 + 2H 3 PO 4

کلسیم ارتوفسفات سولفات کلسیم

Fe 2 (SO 4) 3 + 6 NaOH 2Fe (OH) 3 + 3 Na 2 SO 4

سولفات آهن (III) سولفات سدیم

CuSO 4 + Fe FeSO 4 + Cu

مس (II) سولفات آهن (II) سولفات

CaCO 3 + SiO 2 CaSiO 3 + CO 2

کربنات کلسیم سیلیکات کلسیم

Al 2 (SO 4) 3 + 3BaCl 2 3BaSO 4 + 2AlCl 3

سولفات کلرید سولفات کلرید

آلومینیوم باریم باریم آلومینیوم

4. نمک های اسیدهای بدون اکسیژن از برهمکنش فلزات با غیر فلزات تشکیل می شوند:

2Fe + 3Cl 2 2FeCl 3

کلرید آهن (III).

مشخصات فیزیکی.

نمک ها جامداتی با رنگ های مختلف هستند. حلالیت آنها در آب متفاوت است. تمام نمک های اسیدهای نیتریک و استیک و همچنین نمک های سدیم و پتاسیم محلول هستند. حلالیت سایر نمک ها در آب را می توان در جدول حلالیت یافت.

خواص شیمیایی.

1) نمک ها با فلزات واکنش می دهند.

از آنجایی که این واکنش ها در محلول های آبی رخ می دهند، لی، سدیم، پتاسیم، کلسیم، با و سایر فلزات فعالی که در شرایط عادی با آب واکنش می دهند، نمی توانند برای آزمایش استفاده شوند یا واکنش ها را نمی توان در مذاب انجام داد.

CuSO 4 + Zn ZnSO 4 + مس

Pb(NO 3) 2 + Zn Zn(NO 3) 2 + Pb

2) نمک ها با اسیدها واکنش می دهند. این واکنش‌ها زمانی اتفاق می‌افتند که اسید قوی‌تر، اسید ضعیف‌تر را جایگزین می‌کند و گاز آزاد می‌کند یا رسوب می‌کند.

هنگام انجام این واکنش ها معمولاً نمک خشک می گیرند و با اسید غلیظ عمل می کنند.

BaCl 2 + H 2 SO 4 BaSO 4 + 2HCl

Na 2 SiO 3 + 2HCl 2NaCl + H 2 SiO 3

3) نمک ها با قلیاها در محلول های آبی واکنش می دهند.

این روشی برای بدست آوردن بازها و قلیاهای نامحلول است.

FeCl 3 (p-p) + 3NaOH (p-p) Fe(OH) 3 + 3 NaCl

CuSO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) Na 2 SO 4 + Cu(OH) 2

Na 2 SO 4 + Ba(OH) 2 BaSO 4 + 2 NaOH

4) نمک ها با نمک ها واکنش می دهند.

واکنش ها در محلول ها انجام می شود و برای به دست آوردن نمک های عملاً نامحلول استفاده می شود.

AgNO 3 + KBr AgBr + KNO 3

CaCl 2 + Na 2 CO 3 CaCO 3 + 2 NaCl

5) برخی از نمک ها با حرارت دادن تجزیه می شوند.

نمونه بارز چنین واکنشی، پختن سنگ آهک است که جزء اصلی آن کربنات کلسیم است:

CaCO 3 CaO + کربنات کلسیم CO2

1. برخی از نمک ها قادر به کریستال شدن برای تشکیل هیدرات های کریستالی هستند.

سولفات مس (II) CuSO 4 یک ماده کریستالی سفید است. هنگامی که در آب حل می شود، گرم می شود و محلول آبی تشکیل می شود. انتشار گرما و تغییر رنگ نشانه های یک واکنش شیمیایی است. هنگامی که محلول تبخیر می شود، هیدرات کریستالی CuSO 4 آزاد می شود. 5H 2 O (سولفات مس). تشکیل این ماده نشان می دهد که سولفات مس (II) با آب واکنش می دهد:

CuSO 4 + 5H 2 O CuSO 4 . 5H 2 O + Q

سفید آبی-آبی

استفاده از نمک ها

بیشتر نمک ها به طور گسترده در صنعت و در زندگی روزمره استفاده می شوند. به عنوان مثال، سدیم کلرید NaCl یا نمک خوراکی در پخت و پز ضروری است. در صنعت از کلرید سدیم برای تولید هیدروکسید سدیم، سودا NaHCO 3، کلر، سدیم استفاده می شود. نمک اسیدهای نیتریک و ارتوفسفریک عمدتاً کودهای معدنی هستند. به عنوان مثال، نیترات پتاسیم KNO 3 نیترات پتاسیم است. همچنین بخشی از باروت و سایر مخلوط های آتش سوزی است. نمک ها برای به دست آوردن فلزات، اسیدها و در تولید شیشه استفاده می شوند. بسیاری از محصولات محافظت از گیاهان در برابر بیماری ها، آفات و برخی از مواد دارویی نیز به کلاس نمک ها تعلق دارند. پرمنگنات پتاسیم KMnO 4 اغلب پرمنگنات پتاسیم نامیده می شود. سنگ آهک و گچ - CaSO 4 - به عنوان مصالح ساختمانی استفاده می شود. 2H 2 O که در پزشکی نیز کاربرد دارد.

محلول ها و حلالیت.

همانطور که قبلا گفته شد، حلالیت یکی از ویژگی های مهم نمک ها است. حلالیت توانایی یک ماده برای ایجاد یک سیستم همگن و پایدار از ترکیب متغیر متشکل از دو یا چند جزء با ماده دیگر است.

راه حل ها- اینها سیستم های همگنی هستند که از مولکول های حلال و ذرات املاح تشکیل شده اند.

بنابراین، به عنوان مثال، یک محلول نمک خوراکی از یک حلال - آب، یک ماده محلول - یون های Na +، Cl - تشکیل شده است.

یون ها(از یونانی ión - رفتن)، ذرات باردار الکتریکی که از از دست دادن یا به دست آوردن الکترون ها (یا دیگر ذرات باردار) توسط اتم ها یا گروه هایی از اتم ها تشکیل می شوند. مفهوم و اصطلاح "یون" در سال 1834 توسط M. Faraday معرفی شد که هنگام مطالعه تأثیر جریان الکتریکی بر محلول های آبی اسیدها، قلیاها و نمک ها، پیشنهاد کرد که هدایت الکتریکی چنین محلول هایی به دلیل حرکت یون ها است. . فارادی یون های دارای بار مثبت که در محلول به سمت قطب منفی (کاتد) حرکت می کنند، کاتیون ها و یون های دارای بار منفی که به سمت قطب مثبت (آند) حرکت می کنند - آنیون ها نامیده می شود.

بر اساس میزان حلالیت در آب، مواد به سه گروه تقسیم می شوند:

1) بسیار محلول؛

2) کمی محلول؛

3) عملا نامحلول.

بسیاری از نمک ها در آب بسیار محلول هستند. هنگام تصمیم گیری در مورد حلالیت سایر نمک ها در آب، باید از جدول حلالیت استفاده کنید.

به خوبی شناخته شده است که برخی از مواد زمانی که حل می شوند یا مذاب می شوند، جریان الکتریکی را هدایت می کنند، در حالی که برخی دیگر در شرایط یکسان جریان را هدایت نمی کنند.

موادی که در محلول ها یا مذاب ها به یون تجزیه می شوند و در نتیجه جریان الکتریکی را هدایت می کنند نامیده می شوند الکترولیت ها.

موادی که در شرایط یکسان به یون تجزیه نمی شوند و جریان الکتریکی را رسانا نمی کنند نامیده می شوند غیر الکترولیت ها.

الکترولیت ها شامل اسیدها، بازها و تقریباً تمام نمک ها هستند. خود الکترولیت ها الکتریسیته را هدایت نمی کنند. در محلول ها و مذاب ها به یون ها تجزیه می شوند و به همین دلیل جریان جریان دارد.

تجزیه الکترولیت ها به یون ها هنگام حل شدن در آب نامیده می شود تفکیک الکترولیتی. محتوای آن به سه ماده زیر خلاصه می شود:

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

2) یونها تحت تأثیر جریان الکتریکی حرکت جهت دار پیدا می کنند: یونهای دارای بار مثبت به سمت کاتد حرکت می کنند و کاتیون نامیده می شوند و یونهای دارای بار منفی به سمت آند حرکت می کنند و آنیون نامیده می شوند.

3) تفکیک یک فرآیند برگشت پذیر است: به موازات تجزیه مولکول ها به یون ها (تجزیه)، فرآیند ترکیب یون ها (تداعی) اتفاق می افتد.

برگشت پذیری

الکترولیت های قوی و ضعیف

برای مشخص کردن کمی توانایی الکترولیت برای تجزیه به یون ها، مفهوم درجه تفکیک (α)، t . E.نسبت تعداد مولکول های متلاشی شده به یون ها به تعداد کل مولکول ها. به عنوان مثال، α = 1 نشان می دهد که الکترولیت به طور کامل به یون تجزیه شده است، و α = 0.2 به این معنی است که تنها هر پنجم مولکول های آن تجزیه شده است. هنگامی که یک محلول غلیظ رقیق می شود و همچنین هنگام گرم شدن، هدایت الکتریکی آن افزایش می یابد، زیرا درجه تفکیک افزایش می یابد.

بسته به مقدار α، الکترولیت ها به طور معمول به قوی (تقریباً به طور کامل تفکیک، (α 0.95)) استحکام متوسط ​​(0.95) تقسیم می شوند.

الکترولیت های قوی بسیاری از اسیدهای معدنی (HCl، HBr، HI، H 2 SO 4، HNO 3، و غیره)، قلیاها (NaOH، KOH، Ca(OH) 2، و غیره) و تقریباً همه نمک ها هستند. اسیدهای ضعیف عبارتند از محلول های برخی از اسیدهای معدنی (H2S، H2SO3، H2CO3، HCN، HClO)، بسیاری از اسیدهای آلی (به عنوان مثال، اسید استیک CH3COOH)، محلول آبی آمونیاک (NH3). 2 O)، آب، مقداری نمک جیوه (HgCl 2). الکترولیت های با قدرت متوسط ​​اغلب شامل اسیدهای هیدروفلوئوریک HF، ارتوفسفریک H 3 PO 4 و نیتروژن HNO 2 هستند.

هیدرولیز نمک ها

اصطلاح "هیدرولیز" از کلمات یونانی hidor (آب) و lysis (تجزیه) گرفته شده است. هیدرولیز معمولاً به عنوان یک واکنش تبادلی بین یک ماده و آب درک می شود. فرآیندهای هیدرولیتیک در طبیعت اطراف ما (چه زنده و چه غیرزنده) بسیار رایج است و همچنین به طور گسترده توسط انسان در تولید مدرن و فناوری های خانگی استفاده می شود.

هیدرولیز نمک واکنش متقابل بین یون های تشکیل دهنده نمک و آب است که منجر به تشکیل الکترولیت ضعیف می شود و با تغییر در محیط محلول همراه است.

سه نوع نمک تحت هیدرولیز قرار می گیرند:

الف) نمک های تشکیل شده توسط یک باز ضعیف و یک اسید قوی (CuCl 2، NH 4 Cl، Fe 2 (SO 4) 3 - هیدرولیز کاتیون رخ می دهد)

NH 4 + + H 2 O NH 3 + H 3 O +

NH 4 Cl + H 2 O NH 3 . H2O+HCl

واکنش محیط اسیدی است.

ب) نمک های تشکیل شده توسط یک باز قوی و یک اسید ضعیف (K 2 CO 3 ، Na 2 S - هیدرولیز در آنیون رخ می دهد)

SiO 3 2- + 2H 2 O H 2 SiO 3 + 2OH -

K 2 SiO 3 + 2H 2 O H 2 SiO 3 + 2KOH

واکنش محیط قلیایی است.

ج) نمک های تشکیل شده توسط یک باز ضعیف و یک اسید ضعیف (NH 4) 2 CO 3، Fe 2 (CO 3) 3 - هیدرولیز در کاتیون و در آنیون اتفاق می افتد.

2NH 4 + + CO 3 2- + 2H 2 O 2NH 3. H2O + H2CO3

(NH 4) 2 CO 3 + H 2 O 2NH 3. H2O + H2CO3

اغلب واکنش محیط خنثی است.

د) نمک های تشکیل شده توسط یک باز قوی و یک اسید قوی (NaCl, Ba(NO 3) 2) در معرض هیدرولیز نیستند.

در برخی موارد، هیدرولیز به طور غیرقابل برگشت پیش می رود (به قول آنها تا انتها پیش می رود). بنابراین، هنگام مخلوط کردن محلول های کربنات سدیم و سولفات مس، یک رسوب آبی از نمک پایه هیدراته رسوب می کند، که با گرم شدن، بخشی از آب تبلور را از دست می دهد و رنگ سبز به دست می آورد - به کربنات مس پایه بی آب - مالاکیت تبدیل می شود:

2CuSO 4 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O (CuOH) 2 CO 3 + 2 Na 2 SO 4 + CO 2

هنگام مخلوط کردن محلول های سولفید سدیم و کلرید آلومینیوم، هیدرولیز نیز به پایان می رسد:

2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O 2Al(OH) 3 + 3H 2 S + 6NaCl

بنابراین، Al 2 S 3 را نمی توان از یک محلول آبی جدا کرد. این نمک از مواد ساده به دست می آید.

همه مواد را می توان به الکترولیت و غیر الکترولیت تقسیم کرد. الکترولیت‌ها شامل موادی هستند که محلول‌ها یا مذاب‌های آنها جریان الکتریکی را هدایت می‌کنند (به عنوان مثال، محلول‌های آبی یا مذاب KCl، H 3 PO 4، Na 2 CO 3). مواد غیر الکترولیتی هنگام ذوب یا حل شدن، جریان الکتریکی را هدایت نمی کنند (قند، الکل، استون و غیره).

الکترولیت ها به دو دسته قوی و ضعیف تقسیم می شوند. الکترولیت های قوی در محلول ها یا مذاب ها به طور کامل به یون ها تجزیه می شوند. هنگام نوشتن معادلات واکنش شیمیایی، این مورد با یک فلش در یک جهت تاکید می شود، به عنوان مثال:

HCl → H + + Cl -

Ca(OH) 2 → Ca 2 + + 2OH -

الکترولیت های قوی شامل موادی با ساختار بلوری هتروپولار یا یونی است (جدول 1.1).

جدول 1.1 الکترولیت های قوی

الکترولیت های ضعیف فقط تا حدی به یون تجزیه می شوند. همراه با یون ها، مذاب ها یا محلول های این مواد حاوی مولکول های غیرقابل تفکیک هستند. در محلول های الکترولیت های ضعیف، به موازات تفکیک، فرآیند معکوس رخ می دهد - پیوند، یعنی ترکیب یون ها به مولکول ها. هنگام نوشتن معادله واکنش، این مورد توسط دو فلش مخالف هم تاکید می شود.

CH 3 COOH D CH 3 COO - + H +

الکترولیت های ضعیف شامل موادی با نوع هموپولار شبکه کریستالی هستند (جدول 1.2).

جدول 1.2 الکترولیت های ضعیف

حالت تعادل یک الکترولیت ضعیف در یک محلول آبی از نظر کمی با درجه تفکیک الکترولیتی و ثابت تفکیک الکترولیتی مشخص می شود.

درجه تفکیک الکترولیتی α نسبت تعداد مولکول های تفکیک شده به یون ها به تعداد کل مولکول های الکترولیت محلول است:

درجه تفکیک نشان می دهد که چه بخشی از مقدار کل الکترولیت محلول به یون تجزیه می شود و به ماهیت الکترولیت و حلال و همچنین به غلظت ماده در محلول بستگی دارد، اگرچه معمولاً دارای مقدار بی بعدی است. به صورت درصد بیان می شود. با رقت بی نهایت محلول الکترولیت، درجه تفکیک به وحدت نزدیک می شود، که مربوط به تفکیک کامل، 100٪ از مولکول های ماده محلول به یون است. برای محلول های الکترولیت های ضعیف α<<1. Сильные электролиты в растворах диссоциируют полностью (α =1). Если известно, что в 0,1 М растворе уксусной кислоты степень электрической диссоциации α =0,0132, это означает, что 0,0132 (или 1,32%) общего количества растворённой уксусной кислоты продиссоциировало на ионы, а 0,9868 (или 98,68%) находится в виде недиссоциированных молекул. Диссоциация слабых электролитов в растворе подчиняется закону действия масс.

به طور کلی، یک واکنش شیمیایی برگشت پذیر را می توان به صورت زیر نشان داد:

آ A+ ب B D د D+ ه E

سرعت واکنش مستقیماً با حاصلضرب غلظت ذرات واکنش دهنده در توان ضرایب استوکیومتری آنها متناسب است. سپس برای واکنش مستقیم

V 1 = ک 1 [A] آ[B] ب

و سرعت واکنش معکوس

V 2 = ک 2 [D] د[E] ه.

در مقطعی از زمان، نرخ واکنش های رو به جلو و معکوس برابر می شود، یعنی.

به این حالت تعادل شیمیایی می گویند. از اینجا

ک 1 [A] آ[B] ب=ک 2 [D] د[E] ه

با گروه بندی ثابت ها در یک طرف و متغیرها از طرف دیگر، دریافت می کنیم:

بنابراین، برای یک واکنش شیمیایی برگشت‌پذیر در حالت تعادل، حاصل ضرب غلظت‌های تعادلی محصولات واکنش به توان ضرایب استوکیومتری آنها، مربوط به همان محصول برای مواد اولیه، یک مقدار ثابت در دما و فشار معین است. . مقدار عددی ثابت تعادل شیمیایی بهبه غلظت واکنش دهنده ها بستگی ندارد. به عنوان مثال، ثابت تعادل برای تفکیک اسید نیتروژن مطابق با قانون عمل جرم را می توان به صورت زیر نوشت:

HNO 2 + H 2 OD H 3 O + + NO 2 -

.

اندازه K aثابت تفکیک یک اسید، در این مورد نیتروژن نامیده می شود.

ثابت تفکیک یک پایه ضعیف به طور مشابه بیان می شود. به عنوان مثال، برای واکنش تجزیه آمونیاک:

NH 3 + H 2 O DNH 4 + + OH -

.

اندازه ک بثابت تفکیک یک باز، در این مورد آمونیاک نامیده می شود. هرچه ثابت تفکیک الکترولیت بیشتر باشد، الکترولیت با شدت بیشتری تجزیه می شود و غلظت یون های آن در محلول در حالت تعادل بیشتر می شود. بین درجه تفکیک و ثابت تفکیک یک الکترولیت ضعیف رابطه وجود دارد:

این یک بیان ریاضی از قانون رقیق سازی استوالد است: هنگامی که یک الکترولیت ضعیف رقیق می شود، درجه تفکیک آن برای الکترولیت های ضعیف افزایش می یابد به≤1∙ 10 -4 و با≥0.1 mol/l از عبارت ساده شده استفاده می کند:

به= α 2 ∙بایا α

مثال 1. درجه تفکیک و غلظت یونها و [NH 4 + ] را در محلول هیدروکسید آمونیوم 0.1 مولار محاسبه کنید، اگر به NH 4 OH = 1.76∙10 -5

داده شده: NH 4 OH

به NH 4 OH = 1.76∙10 -5

راه حل:

از آنجایی که الکترولیت بسیار ضعیف است ( به NH 4 OH =1,76∙10 –5 <1∙ 10 - 4) и раствор его не слишком разбавлен, можно принять, что:

یا 1.33٪

غلظت یون ها در محلول الکترولیت دوتایی برابر است سی∙α، از آنجایی که الکترولیت دوتایی یونیزه می شود و یک کاتیون و یک آنیون تشکیل می دهد، پس = [NH 4 + ]=0.1∙1.33∙10 -2 =1.33∙10 -3 (mol/l).

پاسخ:α=1.33%; = [NH 4 + ] = 1.33∙10 -3 mol/l.

نظریه الکترولیت قوی

الکترولیت های قوی در محلول ها و مذاب ها به طور کامل به یون تجزیه می شوند. با این حال، مطالعات تجربی در مورد هدایت الکتریکی محلول های الکترولیت های قوی نشان می دهد که مقدار آن در مقایسه با رسانایی الکتریکی که باید در تفکیک 100٪ باشد، تا حدودی دست کم گرفته شده است. این اختلاف با تئوری الکترولیت های قوی ارائه شده توسط Debye و Hückel توضیح داده می شود. بر اساس این نظریه، در محلول های الکترولیت های قوی، برهمکنش الکترواستاتیکی بین یون ها وجود دارد. در اطراف هر یون، یک "اتمسفر یونی" از یون هایی با علامت بار مخالف تشکیل می شود که با عبور جریان الکتریکی مستقیم از حرکت یون ها در محلول جلوگیری می کند. علاوه بر برهمکنش الکترواستاتیکی یونها، در محلولهای غلیظ لازم است که ارتباط یونها نیز در نظر گرفته شود. تأثیر نیروهای بین یونی باعث ایجاد اثر تفکیک ناقص مولکول ها می شود، به عنوان مثال. درجه تفکیک آشکار مقدار آزمایشی تعیین شده α همیشه کمی کمتر از α واقعی است. به عنوان مثال، در محلول 0.1 مولار Na 2 SO 4 مقدار تجربی α = 45٪ است. برای در نظر گرفتن عوامل الکترواستاتیک در محلول های الکترولیت های قوی، از مفهوم فعالیت استفاده می شود (آ).فعالیت یک یون غلظت مؤثر یا ظاهری است که در آن یون در محلول عمل می کند. فعالیت و تمرکز واقعی با عبارت زیر مرتبط هستند:

جایی که f –ضریب فعالیت، که درجه انحراف سیستم از ایده آل را به دلیل برهمکنش های الکترواستاتیکی یون ها مشخص می کند.

ضرایب فعالیت یونی به مقدار μ که قدرت یونی محلول نامیده می شود بستگی دارد. قدرت یونی یک محلول اندازه گیری برهمکنش الکترواستاتیکی همه یون های موجود در محلول است و برابر است با نیمی از مجموع محصولات غلظت (با)هر یک از یون های موجود در محلول به ازای هر مربع تعداد بار خود (ز):

.

در محلول های رقیق (μ<0,1М) коэффициенты активности меньше единицы и уменьшаются с ростом ионной силы. Растворы с очень низкой ионной силой (µ < 1∙10 -4 М) можно считать идеальными. В бесконечно разбавленных растворах электролитов активность можно заменить истинной концентрацией. В идеальной системе a = cو ضریب فعالیت 1 است. این بدان معنی است که عملا هیچ برهمکنش الکترواستاتیکی وجود ندارد. در محلول های بسیار غلیظ (µ> 1M) ضرایب فعالیت یونی می تواند بیشتر از واحد باشد. رابطه بین ضریب فعالیت و قدرت یونی محلول با فرمول های زیر بیان می شود:

در µ <10 -2

در 10 -2 ≤ µ ≤ 10 -1

+ 0,1z 2μدر 0.1<µ <1

ثابت تعادل که بر حسب فعالیت بیان می شود ترمودینامیکی نامیده می شود. مثلا برای واکنش

آ A+ بب د D+ ه E

ثابت ترمودینامیکی به شکل زیر است:

بستگی به دما، فشار و ماهیت حلال دارد.

از آنجایی که فعالیت ذره است

جایی که به C ثابت تعادل غلظت است.

معنی به C نه تنها به دما، ماهیت حلال و فشار بستگی دارد، بلکه به قدرت یونی نیز بستگی دارد متر. از آنجایی که ثابت‌های ترمودینامیکی به کمترین تعداد عوامل بستگی دارند، بنابراین اساسی‌ترین مشخصه‌های تعادل هستند. بنابراین، این ثابت های ترمودینامیکی هستند که در کتاب های مرجع آورده شده اند. ثابت های ترمودینامیکی برخی از الکترولیت های ضعیف در پیوست این راهنما آورده شده است. = 0.024 مول در لیتر.

با افزایش بار یون، ضریب فعالیت و فعالیت یون کاهش می یابد.

سوالاتی برای خودکنترلی:

1. سیستم ایده آل چیست؟ دلایل اصلی انحراف یک سیستم واقعی از یک سیستم ایده آل را نام ببرید.
2. درجه تفکیک الکترولیت ها چیست؟
3. نمونه هایی از الکترولیت های قوی و ضعیف را ذکر کنید.
4. چه رابطه ای بین ثابت تفکیک و درجه تفکیک یک الکترولیت ضعیف وجود دارد؟ آن را به صورت ریاضی بیان کنید.
5. فعالیت چیست؟ فعالیت یک یون و غلظت واقعی آن چگونه مرتبط است؟
6. ضریب فعالیت چقدر است؟
7. بار یک یون چگونه بر ضریب فعالیت تأثیر می گذارد؟
8. قدرت یونی یک محلول، بیان ریاضی آن چیست؟
9. فرمول های محاسبه ضرایب فعالیت یون های منفرد را بسته به قدرت یونی محلول بنویسید.
10. قانون عمل جرم را فرموله کرده و به صورت ریاضی بیان کنید.
11. ثابت تعادل ترمودینامیکی چیست؟ چه عواملی بر ارزش آن تأثیر می گذارد؟
12. ثابت تعادل غلظت چیست؟ چه عواملی بر ارزش آن تأثیر می گذارد؟
13. ثابت های ترمودینامیکی و تعادل غلظت چگونه به هم مرتبط هستند؟
14. مقادیر ضریب فعالیت در چه حدودی می تواند تغییر کند؟
15. اصول اصلی تئوری الکترولیت های قوی چیست؟

الکترولیت ها بسته به درجه تفکیک به دو گروه تقسیم می شوند - الکترولیت های قوی و ضعیف. الکترولیت های قوی دارای درجه تفکیک بیشتر از یک یا بیشتر از 30٪، الکترولیت های ضعیف - کمتر از یک یا کمتر از 3٪ هستند.

فرآیند تفکیک

تفکیک الکترولیتی فرآیند تجزیه مولکول ها به یون ها - کاتیون های با بار مثبت و آنیون های با بار منفی است. ذرات باردار جریان الکتریکی را حمل می کنند. تفکیک الکترولیتی فقط در محلول ها و مذاب ها امکان پذیر است.

نیروی محرکه تفکیک، متلاشی شدن پیوندهای کووالانسی قطبی تحت تأثیر مولکول های آب است. مولکول های قطبی توسط مولکول های آب جذب می شوند. در جامدات، پیوندهای یونی در هنگام گرم شدن شکسته می شوند. دمای بالا باعث ارتعاش یون ها در گره های شبکه کریستالی می شود.

برنج. 1. فرآیند تفکیک.

موادی که به راحتی در محلول ها یا مذاب ها به یون تجزیه می شوند و بنابراین جریان الکتریکی را هدایت می کنند الکترولیت نامیده می شوند. غیر الکترولیت ها الکتریسیته را هدایت نمی کنند زیرا به کاتیون ها و آنیون ها تجزیه نمی شوند.

بسته به درجه تفکیک، الکترولیت های قوی و ضعیف تشخیص داده می شوند. قوی ها در آب حل می شوند، یعنی. به طور کامل، بدون امکان بازیابی، به یون تجزیه می شود. الکترولیت های ضعیف تا حدی به کاتیون ها و آنیون ها تجزیه می شوند. درجه تفکیک آنها کمتر از الکترولیت های قوی است.

درجه تفکیک نسبت مولکول های متلاشی شده را در غلظت کل مواد نشان می دهد. با فرمول α = n/N بیان می شود.

برنج. 2. درجه تفکیک.

الکترولیت های ضعیف

لیست الکترولیت های ضعیف:

• اسیدهای معدنی رقیق و ضعیف - H 2 S، H 2 SO 3، H 2 CO 3، H 2 SiO 3، H 3 BO 3.
• برخی از اسیدهای آلی (بیشتر اسیدهای آلی غیر الکترولیت هستند) - CH 3 COOH، C 2 H 5 COOH.
• بازهای نامحلول - Al(OH) 3، Cu(OH) 2، Fe(OH) 2، Zn(OH) 2.
• هیدروکسید آمونیوم - NH 4 OH.

برنج. 3. جدول حلالیت.

واکنش تفکیک با استفاده از معادله یونی نوشته می شود:

• HNO 2 ↔ H + + NO 2 – ;
• H 2 S ↔ H + + HS – ;
• NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH – .

اسیدهای پلی بازیک به صورت مرحله ای تفکیک می شوند:

• H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 – ;
• HCO 3 – ↔ H + + CO 3 2- .

بازهای نامحلول نیز در مراحل زیر تجزیه می شوند:

• Fe(OH) 3 ↔ Fe(OH) 2 + + OH – ;
• Fe(OH) 2 + ↔ FeOH 2+ + OH – ;
• FeOH 2+ ↔ Fe 3+ + OH – .

آب به عنوان یک الکترولیت ضعیف طبقه بندی می شود. آب عملاً جریان الکتریکی را هدایت نمی کند، زیرا ... ضعیف به کاتیون های هیدروژن و آنیون های یون هیدروکسید تجزیه می شود. یون های حاصل دوباره به مولکول های آب جمع می شوند:

H 2 O ↔ H + + OH – .

اگر آب به راحتی جریان الکتریسیته را هدایت کند یعنی ناخالصی هایی در آن وجود دارد. آب مقطر نارسانا است.

تفکیک الکترولیت های ضعیف برگشت پذیر است. یون های حاصل دوباره به مولکول ها جمع می شوند.

ما چه آموخته ایم؟

الکترولیت های ضعیف شامل موادی هستند که تا حدی به یون ها تجزیه می شوند - کاتیون های مثبت و آنیون های منفی. بنابراین چنین موادی جریان الکتریکی را به خوبی هدایت نمی کنند. اینها عبارتند از اسیدهای ضعیف و رقیق، بازهای نامحلول و نمکهای کمی محلول. ضعیف ترین الکترولیت آب است. تفکیک الکترولیت های ضعیف یک واکنش برگشت پذیر است.

الکترولیت های قوی وقتی در آب حل می شوند، بدون توجه به غلظت آنها در محلول، تقریباً به طور کامل به یون ها تجزیه می شوند.

بنابراین در معادلات تفکیک الکترولیت های قوی از علامت مساوی (=) استفاده می شود.

الکترولیت های قوی عبارتند از:

نمک های محلول؛

بسیاری از اسیدهای معدنی: HNO3، H2SO4، HCl، HBr، HI.

بازهای تشکیل شده توسط فلزات قلیایی (LiOH، NaOH، KOH و غیره) و فلزات قلیایی خاکی (Ca(OH)2، Sr(OH)2، Ba(OH)2).

الکترولیت های ضعیف در محلول های آبی فقط تا حدی (به طور برگشت پذیر) به یون ها تجزیه می شوند.

بنابراین در معادلات تفکیک الکترولیت های ضعیف از علامت برگشت پذیری (⇄) استفاده می شود.

الکترولیت های ضعیف عبارتند از:

تقریبا تمام اسیدهای آلی و آب؛

برخی از اسیدهای معدنی: H2S، H3PO4، H2CO3، HNO2، H2SiO3، و غیره.

هیدروکسیدهای فلزات نامحلول: Mg(OH)2، Fe(OH)2، Zn(OH)2 و غیره.

معادلات واکنش یونی

معادلات واکنش یونی
واکنش های شیمیایی در محلول های الکترولیت ها (اسیدها، بازها و نمک ها) با مشارکت یون ها رخ می دهد. محلول نهایی ممکن است شفاف باقی بماند (محصولات به شدت در آب محلول هستند)، اما یکی از محصولات یک الکترولیت ضعیف خواهد بود. در موارد دیگر، بارش یا تکامل گاز رخ خواهد داد.

برای واکنش‌های موجود در محلول‌های شامل یون‌ها، نه تنها یک معادله مولکولی، بلکه یک معادله یونی کامل و یک معادله یونی کوتاه نیز ترسیم می‌شود.
در معادلات یونی، طبق پیشنهاد شیمیدان فرانسوی K. -L. به گفته برتوله (1801)، تمام الکترولیت های قوی و به آسانی محلول به شکل فرمول های یونی و رسوبات، گازها و الکترولیت های ضعیف به شکل فرمول های مولکولی نوشته می شوند. تشکیل بارش با علامت "فلش رو به پایین" (↓) و تشکیل گازها با علامت "فلش بالا" () مشخص می شود. مثالی از نوشتن معادله واکنش با استفاده از قانون برتوله:

الف) معادله مولکولی
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O
ب) معادله یونی کامل
2Na+ + CO32- + 2H+ + SO42- = 2Na+ + SO42- + CO2 + H2O
(CO2 - گاز، H2O - الکترولیت ضعیف)
ج) معادله یونی مختصر
CO32− + 2H+ = CO2 + H2O

معمولاً هنگام نوشتن، آنها به یک معادله یونی مختصر محدود می‌شوند که معرف‌های جامد با شاخص (t) و معرف‌های گازی با شاخص (g) مشخص می‌شوند. مثال ها:

1) Cu(OH)2(t) + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + 2H2O
Cu(OH)2(t) + 2H+ = Cu2+ + 2H2O
Cu(OH)2 عملاً در آب نامحلول است
2) BaS + H2SO4 = BaSO4↓ + H2S
Ba2+ + S2- + 2H+ + SO42- = BaSO4↓ + H2S
(معادلات یونی کامل و کوتاه یکسان هستند)
3) CaCO3(t) + CO2(g) + H2O = Ca(HCO3)2
CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O = Ca2 + + 2HCO3-
(بیشتر نمک های اسیدی در آب بسیار محلول هستند).

اگر الکترولیت های قوی در واکنش دخیل نباشند، شکل یونی معادله وجود ندارد:

Mg(OH)2(s) + 2HF(r) = MgF2↓ + 2H2O

بلیط شماره 23

هیدرولیز نمک ها

هیدرولیز نمک برهمکنش یون نمک با آب برای تشکیل ذرات کمی تفکیک کننده است.

هیدرولیز، به معنای واقعی کلمه، تجزیه توسط آب است. با تعریف واکنش هیدرولیز نمک به این صورت، تأکید می کنیم که نمک های موجود در محلول به صورت یون هستند و نیروی محرکه واکنش، تشکیل ذرات کمی تفکیک شونده است (یک قانون کلی برای بسیاری از واکنش ها در محلول ها).

هیدرولیز فقط در مواردی اتفاق می افتد که یون های تشکیل شده در نتیجه تفکیک الکترولیتی نمک - یک کاتیون، یک آنیون یا هر دو با هم - قادر به تشکیل ترکیبات ضعیف تفکیک کننده با یون های آب هستند و این به نوبه خود زمانی اتفاق می افتد که کاتیون به شدت پلاریزه می شود (کاتیون یک باز ضعیف)، و آنیون به راحتی قطبی می شود (آنیون یک اسید ضعیف). این باعث تغییر PH محیط می شود. اگر کاتیون یک باز قوی، و آنیون اسید قوی تشکیل دهد، آن‌ها تحت هیدرولیز قرار نمی‌گیرند.

1. هیدرولیز یک نمک از یک باز ضعیف و یک اسید قویبا عبور از کاتیون، ممکن است یک باز ضعیف یا نمک بازی تشکیل شود و pH محلول کاهش یابد

2. هیدرولیز نمک اسید ضعیف و باز قویبا عبور از آنیون، اسید ضعیف یا نمک اسیدی ممکن است تشکیل شود و pH محلول افزایش یابد

3. هیدرولیز نمک یک باز ضعیف و یک اسید ضعیفمعمولاً به طور کامل عبور می کند تا یک اسید ضعیف و یک باز ضعیف تشکیل دهد. pH محلول کمی با 7 متفاوت است و با قدرت نسبی اسید و باز تعیین می شود

4. هیدرولیز نمک از یک باز قوی و یک اسید قوی رخ نمی دهد

سوال 24 طبقه بندی اکسیدها

اکسیدهابه مواد پیچیده ای گفته می شود که مولکول های آنها شامل اتم های اکسیژن در حالت اکسیداسیون - 2 و برخی عناصر دیگر است.

اکسیدهارا می توان از طریق برهمکنش مستقیم اکسیژن با عنصر دیگر یا به طور غیر مستقیم (مثلاً در هنگام تجزیه نمک ها، بازها، اسیدها) به دست آورد. در شرایط عادی، اکسیدها در حالت جامد، مایع و گاز هستند. اکسیدها در پوسته زمین یافت می شوند. زنگ، ماسه، آب، دی اکسید کربن اکسید هستند.

اکسیدهای تشکیل دهنده نمک مثلا،

CuO + 2HCl → CuCl 2 + H 2 O.

CuO + SO 3 → CuSO 4.

اکسیدهای تشکیل دهنده نمک- اینها اکسیدهایی هستند که در نتیجه واکنش های شیمیایی نمک تشکیل می دهند. اینها اکسیدهای فلزات و غیرفلزها هستند که هنگام برهمکنش با آب اسیدهای مربوطه را تشکیل می دهند و در هنگام تعامل با بازها نمکهای اسیدی و معمولی مربوطه را تشکیل می دهند. مثلا،اکسید مس (CuO) یک اکسید نمک ساز است زیرا، برای مثال، هنگامی که با اسید هیدروکلریک (HCl) واکنش می دهد، یک نمک تشکیل می شود:

CuO + 2HCl → CuCl 2 + H 2 O.

در نتیجه واکنش های شیمیایی، نمک های دیگری نیز به دست می آیند:

CuO + SO 3 → CuSO 4.

اکسیدهای غیر نمک سازاینها اکسیدهایی هستند که نمک تشکیل نمی دهند. به عنوان مثال می توان به CO، N 2 O، NO اشاره کرد.

نزدیک به 1 الکترولیت وجود دارد.

الکترولیت‌های قوی شامل بسیاری از نمک‌های معدنی، برخی اسیدهای معدنی و باز در محلول‌های آبی و همچنین در حلال‌هایی با قابلیت تفکیک بالا (الکل‌ها، آمیدها و غیره) می‌شوند.

بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید «الکترولیت‌های قوی» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

الکترولیت های قوی- الکترولیت هایی که تقریباً به طور کامل در محلول های آبی تفکیک شده اند. شیمی عمومی: کتاب درسی / A. V. Zholnin ... اصطلاحات شیمیایی

مواد با رسانایی یونی؛ آنها را هادی های نوع دوم می نامند. عبور جریان از آنها با انتقال ماده همراه است. الکترولیت ها شامل نمک های مذاب، اکسیدها یا هیدروکسیدها و همچنین (که به طور قابل توجهی رخ می دهد... ... دایره المعارف کولیر

الکترولیت ها- مواد مایع یا جامد که در آنها در اثر تفکیک الکترولیتی، یونها با هر غلظت قابل توجهی تشکیل شده و باعث عبور جریان الکتریکی مستقیم می شوند. الکترولیت ها در محلول ها... ... فرهنگ لغت دایره المعارف متالورژی

الکترولیت یک اصطلاح شیمیایی است که به ماده ای گفته می شود که مذاب یا محلول آن جریان الکتریکی را به دلیل تجزیه به یون ها هدایت می کند. نمونه هایی از الکترولیت ها عبارتند از اسیدها، نمک ها و بازها. الکترولیت ها هادی های نوع دوم هستند، ... ... ویکی پدیا

در یک مفهوم گسترده، سیستم های مایع یا جامد که در آن یون ها با غلظت قابل توجهی وجود دارند و باعث عبور جریان الکتریسیته از آنها می شوند. جریان (رسانایی یونی)؛ به معنای محدود، در va، که در p re به یون تجزیه می شود. هنگام انحلال E....... دایره المعارف فیزیکی

در وا، که در آن یون ها در غلظت های قابل توجهی وجود دارند و باعث عبور جریان الکتریسیته می شوند. جریان (رسانایی یونی). E. نیز تماس گرفت هادی های نوع دوم در معنای محدود کلمه، E. in va، مولکول هایی که در p re به دلیل الکترولیتی ... ... دایره المعارف شیمی

- (از Electro... و یونانی lytos تجزیه، محلول) مواد و سیستم های مایع یا جامد که در آنها یون ها با هر غلظت قابل توجهی وجود دارند و باعث عبور جریان الکتریکی می شوند. به معنای محدود، E....... دایره المعارف بزرگ شوروی

این اصطلاح معانی دیگری نیز دارد، به تفکیک مراجعه کنید. تفکیک الکترولیتی فرآیند تجزیه یک الکترولیت به یون در هنگام حل شدن یا ذوب شدن است. مطالب 1 تفکیک در راه حل ها 2 ... ویکی پدیا

الکترولیت ماده ای است که مذاب یا محلول آن به دلیل تفکیک به یون، جریان الکتریکی را هدایت می کند، اما خود ماده جریان الکتریکی را هدایت نمی کند. نمونه هایی از الکترولیت ها محلول های اسیدها، نمک ها و بازها هستند... ... ویکی پدیا

تجزیه الکترولیتی- تجزیه الکترولیتی، تجزیه الکترولیت های موجود در محلول به یون های باردار الکتریکی. Coef. وانت گوفا Van't Hoff (van t Noy) نشان داد که فشار اسمزی یک محلول برابر با فشاری است که توسط محلول حل شده تولید می شود... ... دایره المعارف بزرگ پزشکی

کتاب ها

• پدیده بازگشت فرمی - پاستا - علم و برخی از کاربردهای آن بررسی بازده فرمی-پاستا-علم در رسانه های غیرخطی مختلف و توسعه مولدهای طیف FPU برای پزشکی، آندری برزین. این کتاب مطابق با سفارش شما با استفاده از فناوری چاپ بر حسب تقاضا تولید خواهد شد. نتایج اصلی کار به شرح زیر است. در چارچوب سیستم معادلات جفت شده Korteweg ...