Электрический ток проводит раствор этанола: Электрический ток проводит раствор этилового спирта

Содержание

Теория электролитической диссоциации (ТЭД) — что это такое? Основные положения и примеры

Поможем понять и полюбить химию

Начать учиться

Раствор хлорида натрия хорошо проводит электрический ток, но в сухом виде кристаллики поваренной соли ток не проводят. Почему? На этот вопрос отвечает теория электролитической диссоциации, которую мы сейчас рассмотрим. Впервые ее описал шведский ученый Сванте Аррениус. Электролитическую диссоциацию изучают в рамках курса химии за 9 класс.

Что такое электролитическая диссоциация

Как известно, электрический ток — это направленное движение свободных электронов или ионов, т. е. заряженных частиц. В растворах электролитов, проводящих ток, за это отвечают свободные ионы.

В 1882 году шведский химик С. Аррениус при изучении свойств растворов электролитов обратил внимание, что они содержат больше частиц, чем было в сухом веществе. Например, в растворе хлорида натрия 2 моля частиц, а NaCl в сухом виде содержит лишь 1 моль.

Это позволило ученому сделать вывод, что при растворении таких веществ в воде в них появляются свободные ионы. Так были заложены основы теории электролитической диссоциации (ТЭД) — в химии она стала одним из важнейших открытий.

Электролитическая диссоциация — это процесс, в ходе которого молекулы электролитов взаимодействуют с водой или другим растворителем и распадаются на ионы. Она может иметь обратимый или необратимый характер. Обратный процесс называется моляризацией.

Благодаря диссоциации растворы электролитов обретают способность проводить ток. Сванте Аррениус не смог объяснить, почему разные вещества сильно отличаются по электропроводности, но это сделал Д. И. Менделеев. Он подробно описал процесс распада электролита на ионы, который объясняется его взаимодействием с молекулами воды (или другого растворителя).

Схема электролитической диссоциации: KA ⇄ K+ (катион) + A— (анион).

Уравнение диссоциации на примере хлорида натрия: NaCl ⇄ Na+ + Cl—.

Говорите правильно 🤓

Иногда можно встретить выражение «теория электрической диссоциации», но так говорить не стоит. В этом случае можно подумать, что распад молекул на ионы обусловлен действием электротока. На самом деле процесс диссоциации не зависит от того, проходит ток в данный момент через раствор или нет. Все, что нужно — это контакт электролита с водой (растворителем).

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Механизм электролитической диссоциации

При контакте с водой или другими растворителями диссоциации подвержены все вещества с ионной связью. Также распадаться на ионы могут вещества с ковалентной полярной связью, которая под действием воды переходит в ионную, а после разрушается.

Механизм диссоциации электролитов удобно рассматривать на примере хлорида натрия NaCl. Его кристаллическая решетка образована катионами натрия Na+ и анионами хлора Cl—, которые удерживаются вместе благодаря ионной связи. При растворении в воде каждый кристалл хлорида натрия окружают ее молекулы.

Отметим, что молекулы воды — это диполи. На одном конце они несут атомы водорода с частичным положительным зарядом, а на другом — атомы кислорода с частичным отрицательным. Соответственно, атомы кислорода притягиваются к катионам натрия, а атомы водорода — к анионам хлора. Эта сила электростатического притяжения ослабляет и в итоге разрывает ионную связь между натрием и хлором. Вещество диссоциирует на ионы.

После распада хлорида натрия образовавшиеся ионы Na+ и Cl— окружают молекулы воды, создавая гидратную оболочку. Ионы с такой оболочкой называют гидратированными.

Если вместо воды был использован другой растворитель — например, этанол, его молекулы создают сольватную оболочку. В этом случае ионы называются сольватированными.

Сущность процесса электролитической диссоциации передает схема:

Электролиты и неэлектролиты

Хотя электролитическая диссоциация происходит независимо от действия электротока, между этими явлениями есть связь. Чем выше способность вещества распадаться на ионы при взаимодействии с растворителем, тем лучше оно проводит электроток. По такому критерию известный физико-химик М. Фарадей выделил электролиты и неэлектролиты.

Электролиты — это вещества, которые после диссоциации на ионы в растворах и расплавах проводят электроток. Обычно в их молекулах ионные или полярные ковалентные связи.

Неэлектролиты — это вещества, которые не распадаются на ионы в растворах и расплавах, а значит, не обладают проводимостью в растворенном виде. Для них характерны ковалентные неполярные или слабополярные связи.

Степень диссоциации

В зависимости от того, сколько молекул диссоциировало на ионы, вещество может быть сильным или слабым электролитом. Этот показатель называется степенью диссоциации, его измеряют от 0 до 1 либо в процентах.

Степень диссоциации — это отношение количества распавшихся на ионы молей вещества к исходному количеству молей.

или .

Если в растворе на ионы распадаются все 100% электролита, .

По силе электролиты делятся на следующие группы:

  • слабые — ;

  • средние — ;

  • сильные — .

Важно!

Молекулы сильных электролитов необратимо распадаются на ионы, поэтому в уравнениях нужно ставить знак =. Реакции со слабыми электролитами обратимы, поэтому ставится знак ⇄.

Ступенчатая диссоциация

В отдельных случаях вещества расщепляются на ионы в несколько этапов или ступеней. Например, такая реакция характерна для основных и кислых солей, многоосновных кислот. Ступенчатая диссоциация может включать два этапа и более, при этом на первой ступени концентрация ионов всегда больше, чем на последующих.

Пример 1

Ортофосфорная кислота диссоциирует в 3 ступени. На первой из них наблюдается максимальная концентрация дигидрофосфат-ионов, а на последней остается минимальное количество фосфат-ионов (диссоциация почти не идет). Данная кислота не относится к сильным электролитам, поэтому реакция обратима.

  1. H3PO4 ⇄ H+ + H2PO4—

  2. H2PO4— ⇄ H+ + HPO42-

  3. HPO42- ⇄ H+ + PO43-

Суммарное уравнение: H3PO4 ⇄ 3H+ + PO43-.

Пример 2

Кислая соль Ca(HCO3)2 диссоциирует в 3 ступени. Поскольку это сильный электролит, на первом этапе реакция необратима. На втором этапе распадается на ионы слабый кислотный остаток HCO3— и слабый электролит, поэтому реакция обратима.

  1. Ca(HCO3)2 = Ca2+ + 2HCO3—

  2. HCO3— ⇄ H+ + CO32-

  3. H+ + H2O = H3O+

Суммарное уравнение: Ca(HCO3)2 + 2H2O = Ca2+ + 2H3O+ + 2CO32-.

Как диссоциируют разные группы веществ

Диссоциация кислот

Приводит к образованию катионов водорода H+ и отрицательно заряженных кислотных остатков:

HCl = H+ + Cl—

H2SO4 = 2H+ + SO42-

HNO2 ⇄ H+ + NO2-

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато:

  1. AlOHCl2 = AlOH2+ + 2Cl—

  2. AlOH2+ ⇄ Al3+ + OH—

Диссоциация оснований

Происходит с образованием гидроксильных групп OH— и положительно заряженных ионов металла. Сильные электролиты в растворах диссоциируют полностью, а слабые — ступенчато и обратимо.

Сильные основания:

NaOH = Na+ + OH—

Слабые основания:

  1. Cu(ON)2 ⇄ CuOH+ + OH—

  2. CuOH+ ⇄ Cu2+ + OH—

Диссоциация солей

Ведет к образованию катионов металлов (или катиона аммония) и отрицательно заряженных кислотных остатков.

Средние соли в растворах полностью распадаются в одну ступень.

Na3PO4 = 3Na + PO43-

Кислые соли распадаются ступенчато. На первом этапе отделяются катионы металла, а на втором — катионы водорода.

  1. KHSO4 = K+ + HSO4—

  2. HSO4— ⇄ H+ + SO42-

Основные соли также диссоциируют в две ступени. На первой отделяются кислотные остатки, а за ними — гидроксильные группы OH—.

  1. MgOHBr = MgOH+ + Br—

  2. MgOH+ ⇄ Mg2+ + OH—

Молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения

С помощью молекулярных уравнений можно показать состав вещества с разложением его на молекулы. Полные ионные уравнения отражают реакцию диссоциации, т. е. расщепление молекул на ионы. Но в таком виде расписывают только сильные электролиты.

Не раскладывают на ионы:

  • слабые электролиты;

  • осадки;

  • газы.

Рассмотрим это на примере взаимодействия между нитратом свинца и серной кислотой.

Молекулярное уравнение: Pb(NO3)2 + H2SO4 → 2HNO3 + PbSO4↓

Сульфат свинца PbSO4 мы не будем раскладывать на ионы, поскольку это слабый электролит.

Полное ионное уравнение: Pb2+ + 2NO3— + 2H+ + SO42- → 2H+ + 2NO3— + PbSO4↓

Сократить это выражение очень просто — нужно убрать из обеих частей одинаковые ионы, которые не изменились в ходе реакции.

Сокращенное ионное уравнение: Pb2+ + SO42- → PbSO4↓

Как составить уравнение диссоциации

В левой части пишем молекулярную формулу вещества, а в правой — формулы образовавшихся катионов и анионов. Между ними ставим знак =, если это сильный электролит, или знак ⇄ — если средний или слабый. После этого нужно проставить коэффициенты перед ионами и проверить сумму катионов и анионов (она всегда равна 0).

Основные положения теории электролитической диссоциации

Итак, мы разобрались, что такое диссоциация в химии, а сейчас повторим ключевые моменты:

  • При взаимодействии с водой или другими растворителями в электролитах разрывается химическая связь между частицами и они распадаются на ионы — происходит электролитическая диссоциация.

  • Под действием электротока катионы перемещаются к положительно заряженному электроду, анионы — к отрицательно заряженному. Раствор электролита обладает проводимостью.

  • Степень диссоциации зависит от типа электролита и от внешних условий. Для сильных электролитов она необратима, для слабых — это обратимая реакция.

  • Химические свойства электролитов соответствуют свойствам ионов, которые образовались при диссоциации.

Вопросы для самопроверки

  1. Чем электролиты отличаются от неэлектролитов? Приведите примеры тех и других веществ.

  2. Согласно теории диссоциации что является причиной распада электролитов на ионы?

  3. Что такое степень диссоциации и как она измеряется?

  4. В каких случаях электролитическая диссоциация кислот бывает ступенчатой?

  5. При каких условиях в уравнении диссоциации ставится знак =, а при каких — знак ⇄?

  6. Какие компоненты ионного уравнения не раскладываются на ионы?

Яна Кононенко

К предыдущей статье

Ионная связь

К следующей статье

Азот

Получите план обучения, который поможет понять и полюбить химию

На вводном уроке с методистом

  1. Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению

  2. Расскажем, как проходят занятия

  3. Подберём курс

Iнтерактивне навчання

  • Час:
    00:00/01:00:00
  • Питання:
    0/20

  1. Молекулы какого насыщенного углеводорода содержат четыре атома Карбона? 

    (Кількість балів 1. 00)

    • А

      бутана 

    • Б

      метана 

    • В

      пентана 

    • Г

      пропана 

  2. Какую группу атомов называют гомологической разницей? 

    (Кількість балів 1.00)

    • А

      CH3 

    • Б

      CH 

    • В

      CH2 

    • Г

      CH4 

  3. Характерной особенностью этена является наличие: 

    (Кількість балів 1. 00)

  4. Характерной особенностью этина является наличие: 

    (Кількість балів 1.00)

  5. Общим признаком этанола и глицерола является: 

    (Кількість балів 1.00)

  6. С помощью какого вещества определяют наличие глицерола в растворе? 

    (Кількість балів 1.00)

  7. Признаком качественной реакции на многоатомные спирты является: 

    (Кількість балів 1.00)

  8. С помощью какого вещества можно обнаружить наличие этановой кислоты в растворе? 

    (Кількість балів 1. 00)

    • А

      аргентум оксид 

    • Б

      лакмус 

    • В

      калий гидроксид 

    • Г

      фенолфталеин 

  9. Какой признак характерен для глюкозы? 

    (Кількість балів 1.00)

  10. К какой группе углеводов относится целлюлоза? 

    (Кількість балів 1.00)

    • А

      дисахариды 

    • Б

      трисахарид 

    • В

      моносахариды 

    • Г

      полисахариды 

  11. Отметьте характеристику углеводов как электролитов: 

    (Кількість балів 1. 00)

  12. Общим признаком жиров является: 

    (Кількість балів 1.00)

  13. Насыщенными углеводородами являются: 

    (Кількість балів 1.00)

    • А

      С4Н10 

    • Б

      С5Н10 

    • В

      С3Н6 

    • Г

      С7Н16 

    • Д

      С9Н18 

    • Е

      С6Н14 

  14. Отметьте химические элементы, наиболее часто встречающиеся в составе органических веществ: 

    (Кількість балів 1. 00)

    • А

      Карбон 

    • Б

      Оксиген 

    • В

      Купрум 

    • Г

      Гідроген 

    • Д

      Натрій 

    • Е

      Гелій 

  15. Возможными продуктами горения метана являются: 

    (Кількість балів 1.00)

    • А

      этан 

    • Б

      углекислый газ 

    • В

      угарный газ 

    • Г

      метанол 

    • Д

      водород 

    • Е

      вода 

  16. Отметьте физические свойства этанола: 

    (Кількість балів 1. 00)

  17. Отметьте все вещества, с которыми взаимодействует этановая кислота 

    (Кількість балів 1.00)

    • А

      натрий карбонат 

    • Б

      железо 

    • В

      етин 

    • Г

      медь 

    • Д

      магний оксид 

    • Е

      феррум(III) хлорид 

  18. Углеводами являются: 

    (Кількість балів 1.00)

    • А

      глюкоза 

    • Б

      октан 

    • В

      глицин 

    • Г

      глицеролтристеарат 

    • Д

      крахмал 

    • Е

      сахароза 

  19. Установите соответствие между названиями и формулами органических соединений: 

    (Кількість балів 1. 00)

      • 1

        глицерол 

      • 2

        пропан 

      • 3

        этанол 

      • 4

        этановая кислота 

      • А

        С2Н5ОН 

      • Б

        C3H8 

      • В

        СН3СООН 

      • Г

        CH2OH—CHOH—CH2OH 

      • Д

        С2Н2 

    А Б В Г Д
    1
    2
    3
    4

  20. Установите соответствие между типом структуры белка и его характеристикой: 

    (Кількість балів 1. 00)

    А Б В Г Д
    1
    2
    3
    4

Час вичерпано

Спирт, проводящий электричество

Этанол — это тип спирта, который можно найти во многих предметах домашнего обихода, таких как медицинский спирт, дезинфицирующее средство для рук и даже в некоторых продуктах питания и напитках. Когда этанол растворяется в воде, он образует раствор, известный как электролит. Это означает, что он может проводить электричество.

Алкоголь является обычным ингредиентом при производстве пива, спиртных напитков и вина. Это органическое соединение технически классифицируется как атом углерода, связанный с гидроксильной группой (-ОН). Из-за прочных связей внутри молекул спирта, препятствующих разрушению молекул воды, спирт не ионизируется в воде. Ковалентные связи обнаружены в молекулах этанола. Из-за прочности связи в спирте он способен противостоять ионизации в присутствии воды. Спирт не может генерировать электричество, потому что он лишен этого свойства. Изопропаноловый спирт состоит из трех атомов углерода в углеродной цепи и имеет химическую формулу C3H7OH.

Когда кислота растворяется в воде, она диссоциирует на ионы, что приводит к выработке электричества при взаимодействии с ионами. Несмотря на это, поскольку спирт является слабой кислотой, он не может распадаться на ионы, что приводит к потере электричества.

Из-за более слабой самодиссоциации метанола и этанола на ионы в воде эти вещества менее саморастворимы. ионы все равно будут присутствовать, причем даже в чистом этаноле и растворы метанола , они смогут генерировать электричество, хотя проводимость будет очень низкой.

Раствор кислот проводит электричество так же, как и спирт, а раствор спирта — нет.

Поскольку этанол не диссоциирует на воду, он считается неэлектролитом.

Почему этанол плохо проводит электричество?

Фото: https://cloudfront.net

Этанол плохо проводит электричество, потому что это полярная молекула. Электроотрицательность кислорода намного больше, чем у водорода, поэтому кислородный конец молекулы имеет частичный отрицательный заряд, а водородный конец имеет частичный положительный заряд. Это создает диполь, который мешает потоку электронов и делает этанол плохим проводником электричества.

Поскольку это полярный растворитель, он может вызывать коррозию. Когда атомы водорода в глюкозе и алкоголе ковалентно связаны, это прочная связь, что означает, что она должна разорваться и позволить водороду выйти, чтобы можно было создать электричество. Когда эта связь разрывается, может произойти окисление (потеря электронов) и коррозия.

Обладает ли этанол электропроводностью?

Тот факт, что в стеклянных контейнерах чистый этанол может иметь проводимость 0,1–0,3 См/см или выше, как это определено бразильским стандартом, имеет большое значение.

В качестве спецификаций топлива эти параметры используются для определения электропроводности и pHe в качестве метода денатурированного топливного этанола (DFE). Жидкости с высокой проводимостью с большей вероятностью вызывают электрохимическую коррозию, так как коррозионно-активные ионы, такие как хлорид, присутствуют в большем количестве. Результаты эксперимента показывают, что проводимость сильной кислоты, такой как NaCl, или слабой кислоты, такой как MgCl2, сильно зависит от констант диссоциации и растворимости DFE. Из-за использования некоторых стеклянных контейнеров вместо контейнеров из полиэтилена высокой плотности (HDPE) фоновая проводимость образцов достигала 2 См/см. Наилучшие результаты могут быть получены с использованием контейнеров из полиэтилена высокой плотности, промытых этанолом, при измерении проводимости DFE и PHe. Следующие девять изданий опубликовали копию этой статьи.

Спирт изготовлен из зерна и ферментирован с помощью дрожжей. Домохозяйства состоят из большого количества людей, употребляющих алкоголь. Этанол в основном используется в качестве источника топлива. Несмотря на то, что алкоголь не производит электричество, общеизвестно, что он может. Энергия, вырабатываемая этанолом и глюкозой, не преобразуется в электричество.

Увеличивает ли этанол проводимость?

По мере увеличения концентрации этанола с 5% до 15% (об./об.) 9Электронная проводимость 0005 уменьшилась с 2,04 мСм/см до 1,05 мСм/см (рис. 1). Концентрация этанола со временем снижается.

Проводимость ртути

Ртуть является хорошим выбором в качестве лучшей жидкости для высокой проводимости . По мере увеличения солености увеличивается и проводимость жидкостей с высокой концентрацией солей. Кроме того, неорганические химические вещества могут увеличить проводимость воды. Органические соединения, такие как масло, плохо проводят электричество и имеют низкую электропроводность.

Будет ли раствор спирта в воде проводить электричество, если не почему?

Да, раствор спирта в воде может проводить электричество. Спирты представляют собой полярные молекулы, и когда они растворяются в воде, они образуют раствор электролита. Это означает, что в растворе есть ионы, способные переносить электрического тока .

Вода, в отличие от спирта, лучше проводит электричество и поэтому оказывает негативное влияние на короткие замыкания. Точно так же спирт разъедает металл, но для испарения воды требуется больше времени. Раствор сахара — лучший раствор для проведения электричества.

Спирт и вода: почему спирт не обладает такой проводимостью, как вы думаете

Спирт не обладает проводимостью в воде, потому что он быстрее диссоциирует на ионы, чем вода. Это связано с меньшей емкостью этанола.

Почему этанол не проводит электричество

Чтобы проводить электричество в жидкости, в ней должны быть ионы, которые могут проводить через нее электричество. Поскольку чистый этанол не содержит ионов, он не вырабатывает электричество.

Скорость течения жидкости определяется концентрацией ионов в ней. Количество ионов в системе определяет ее способность пропускать ток. Помимо того, что этанол является жидкостью, он не содержит ионов. через этанол не протекает ток, потому что он не содержит никакого тока.

Растворяется ли этанол в воде

Поскольку этанол смешивается с водой, его можно смешивать в любой пропорции с любой другой жидкостью без каких-либо ограничений по его растворимости.

Молекулы похожего типа не растворяются в этаноле, потому что он растворим. Общая полярность молекулы (или электрический баланс) имеет решающее значение. Основная функция гидроксильной группы состоит в том, чтобы обеспечить связь между молекулой h3O и группой гидролина, но добавленные углеводородные цепи ухудшают эту полярность, поскольку они присоединяются к группе гидролина. Электрический баланс смещается, как только добавляется четвертый углерод, и конец -ОН не может создать водородную связь с водой. Из-за своей общей полярности этанол может легко образовывать водородные связи с водой и позволять ей растворяться. Из-за своих низших углеводородных цепей метанол, этанол и пропанол не способны образовывать растворимую связь с перекисью водорода (т.е. четвертый углерод, играющий важную роль в уравновешивании электрического баланса, ограничивает способность молекулы образовывать водородную связь). с водой Молекула теперь более стабильна и неполярна, в дополнение к тому, что она более стабильна.

Атом углерода, присоединенный к молекуле этанола , также известен как гидроксильная группа (-ОН). Молекулы воды образуют водородные связи с этой группой, что позволяет ей растворяться в полярных соединениях, таких как вода. Кроме того, этанол может растворяться в неполярных и гидрофильных соединениях, таких как вода, гексан и эфир гликоля. Кроме того, этанол используется в качестве медицинского растворителя из-за его низкой токсичности и неполярности.

Полярность этанола

Гидроксильная группа (-ОН) расположена на полярном конце молекулы этанола, что означает, что это полярная молекула. Эта полярность позволяет этанолу растворять многие ионные соединения, включая гидроксиды натрия и калия, хлорид магния, хлорид кальция, хлорид аммония и бромид аммония. Этанол слабо реагирует с хлоридами натрия и калия. Помимо того, что 9Этанол 0005 полярность позволяет ему образовывать водородные связи с водой, также он легко мутится. В результате этанол растворяется в воде. Кроме того, из-за относительного отсутствия углеводородных цепей метанол, этанол и пропанол имеют лишь незначительное количество связи h3O с HOH (т.е. растворимы).

Проводит ли вода электричество

Фактически, чистая вода действует как отличный изолятор, а также как проводник электричества.

Почему вода является хорошим проводником электричества? Можно ли получить электричество из воды? Если да, то как? Сам по себе он не является отличным проводником электричества. Ежедневно в воде, которую мы пьем, содержится определенное количество растворенных веществ. Поскольку в дистиллированной воде нет примесей, в ней нет ионов. Поскольку единственными молекулами, не имеющими заряда, являются нейтральные молекулы, других молекул нет.

Необязательно содержать большое количество примесей, чтобы вода была хорошим проводником электричества. Даже в небольшом количестве из воды можно создать электричество. Поскольку вода, которую мы пьем в повседневной жизни, неизбежно загрязнена, лучше держать подальше от нее все электроприборы.

Наука о том, почему добавление кислоты заставляет воду проводить электричество

Вода является хорошим проводником электричества из-за высокой концентрации в ней свободных ионов. Диссоциация кислот заставляет их генерировать ионы, которые увеличивают проводимость. Вода проводит электричество, когда ее промывают кислотой.

13.7: Водные растворы и растворимость: соединения, растворенные в воде

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    118857
    •  Цели обучения
    • Дайте определение и приведите примеры электролитов.

    Когда некоторые вещества растворяются в воде, они претерпевают физические или химические изменения, в результате которых в растворе образуются ионы. Эти вещества составляют важный класс соединений, называемых электролитами. Вещества, которые при растворении не выделяют ионов, называются неэлектролитами. Если физический или химический процесс, который генерирует ионы, эффективен практически на 100% (все растворенные соединения дают ионы), то это вещество известно как сильный электролит. Если только относительно небольшая часть растворенного вещества подвергается процессу образования ионов, его называют слабым электролитом.

    Вещества могут быть идентифицированы как сильные, слабые или неэлектролиты путем измерения электропроводности водного раствора, содержащего это вещество. Чтобы проводить электричество, вещество должно содержать свободно подвижные заряженные частицы. Наиболее знакомым является проведение электричества по металлическим проводам, и в этом случае подвижными заряженными объектами являются электроны. Растворы также могут проводить электричество, если они содержат растворенные ионы, причем проводимость увеличивается по мере увеличения концентрации ионов. Приложение напряжения к электродам, погруженным в раствор, позволяет оценить относительную концентрацию растворенных ионов либо количественно, путем измерения протекающего электрического тока, либо качественно, наблюдая за яркостью включенной в цепь лампочки (рис. \(\PageIndex {1}\)).

    Рисунок \(\PageIndex{1}\): Растворы неэлектролитов, таких как этанол, не содержат растворенных ионов и не могут проводить электричество. Растворы электролитов содержат ионы, обеспечивающие прохождение электричества. Электропроводность раствора электролита связана с прочностью электролита. На этой диаграмме показаны три отдельных стакана. У каждого есть провод, подключенный к розетке. В каждом случае проволока ведет от стены к стакану и разделяется на два конца. Один конец ведет к лампочке и переходит в прямоугольник, помеченный знаком плюс. Другой конец ведет к прямоугольнику, помеченному знаком минус. Прямоугольники находятся в растворе. В первом стакане с надписью «Этанол не проводит проводимость» четыре пары связанных между собой маленьких зеленых сфер подвешены в растворе между прямоугольниками. Во втором стакане с надписью «K C l Strong Conductivity» в растворе подвешены шесть отдельных зеленых сфер, три из которых отмечены плюсом, а три — минусом. От каждой из шести сфер отходит стрелка, указывающая на прямоугольник, помеченный противоположным знаком. В третьем стакане, обозначенном «Раствор уксусной кислоты, слабая проводимость», между двумя прямоугольниками подвешены две пары соединенных зеленых сфер и две отдельные сферы, одна с плюсом, а другая с минусом. Сфера с пометкой плюс имеет стрелку, указывающую на прямоугольник с пометкой минус, а сфера с пометкой минус имеет стрелку, указывающую на прямоугольник с пометкой плюс.

    Ионные электролиты

    Вода и другие полярные молекулы притягиваются к ионам, как показано на рисунке \(\PageIndex{2}\). Электростатическое притяжение между ионом и молекулой с диполем называется ионно-дипольным притяжением. Эти притяжения играют важную роль в растворении ионных соединений в воде.

    Рисунок \(\PageIndex{2}\): Когда хлорид калия (KCl) растворяется в воде, ионы гидратируются. Полярные молекулы воды притягиваются зарядами на K + 9.0137 и Cl — ионов. Молекулы воды впереди и позади ионов не показаны. На диаграмме показаны восемь фиолетовых сфер, помеченных надстрочным индексом K плюс, и восемь зеленых сфер, помеченных надстрочным индексом C l минус, смешанные и соприкасающиеся рядом с центром диаграммы. За пределами этого скопления сфер находятся семнадцать скоплений из трех сфер, в том числе одна красная и две белые сферы. Красная сфера в одном из этих кластеров помечена O. Белая сфера помечена H. Две из зеленых сфер с верхним индексом C l окружены тремя красными и белыми кластерами, причем красные сферы расположены ближе к зеленым сферам, чем белые сферы. Одна из сфер с надстрочным индексом K плюс фиолетовая окружена четырьмя красными и белыми кластерами. Белые сферы этих кластеров ближе всего к фиолетовым сферам.

    Когда ионные соединения растворяются в воде, ионы в твердом веществе разделяются и равномерно распределяются по всему раствору, потому что молекулы воды окружают ионы и сольватируют их, уменьшая сильные электростатические силы между ними. Этот процесс представляет собой физическое изменение, известное как диссоциация. В большинстве случаев ионные соединения почти полностью диссоциируют при растворении, поэтому их относят к сильным электролитам.

    Давайте рассмотрим, что происходит на микроскопическом уровне, когда мы добавляем твердый KCl в воду. Ионно-дипольные силы притягивают положительные (водородные) концы полярных молекул воды к отрицательным ионам хлора на поверхности твердого тела, а отрицательные (кислородные) концы — к положительным ионам калия. Молекулы воды проникают между отдельными K + и Cl — и окружают их, уменьшая сильные межионные силы, которые связывают ионы вместе, и позволяя им переходить в раствор в виде сольватированных ионов, как показано на рисунке \(\PageIndex{2}\). Уменьшение электростатического притяжения обеспечивает независимое движение каждого гидратированного иона в разбавленном растворе, что приводит к увеличению беспорядка в системе, поскольку ионы меняют свое фиксированное и упорядоченное положение в кристалле на подвижное и гораздо более неупорядоченное состояние. в растворе. Этот повышенный беспорядок ответственен за растворение многих ионных соединений, включая KCl, которые растворяются при поглощении тепла.

    В других случаях электростатическое притяжение между ионами в кристалле настолько велико или ионно-дипольные силы притяжения между ионами и молекулами воды настолько слабы, что увеличение беспорядка не может компенсировать энергию, необходимую для разделения ионов, и кристалл нерастворим. Так обстоит дело с такими соединениями, как карбонат кальция (известняк), фосфат кальция (неорганический компонент костей) и оксид железа (ржавчина).

    Правила растворимости

    Некоторые комбинации водных реагентов приводят к образованию твердого осадка в качестве продукта. Однако некоторые комбинации не дадут такой продукт. При смешивании растворов нитрата натрия и хлорида аммония реакции не происходит. Можно было бы написать молекулярное уравнение, показывающее реакцию двойного замещения, но оба продукта, хлорид натрия и нитрат аммония, растворимы и останутся в растворе в виде ионов. Каждый ион является ионом-наблюдателем, и никакого чистого ионного уравнения не существует. Полезно уметь предсказывать, когда в реакции образуется осадок. Для этого вы можете использовать набор рекомендаций, называемый правила разрешимости (таблицы \(\PageIndex{1}\) и \(\PageIndex{2}\)).

    Таблица \(\PageIndex{1}\): Правила растворимости для растворимых веществ
    Растворим в воде Важные исключения (неразрешимые)
    Все группы IA и NH 4 + соли нет
    Все нитраты, хлораты, перхлораты и ацетаты нет
    Все сульфаты CaSO 4 , BaSO 4 , SrSO 4 , PbSO 4
    Все хлориды, бромиды и йодиды AgX, Hg 2 X 2 , PbX 2 (X= Cl, Br или I)
    Таблица \(\PageIndex{2}\): Правила растворимости труднорастворимых веществ
    Умеренно растворим в воде Важные исключения (растворимые)
    Все карбонаты и фосфаты Группа IA и NH 4 + соли
    Все гидроксиды Группа IA и NH 4 + соли; Ba 2 + , Sr 2 + , Ca 2 + малорастворимый
    Все сульфиды Группа IA, IIA и NH 4 + соли; MgS, CaS, BaS, малорастворимые
    Все оксалаты Группа IA и NH 4 + соли
    Особое примечание: Следующие электролиты обладают лишь умеренной растворимостью в воде: CH 3 COOAg, Ag 2 SO 4 , KClO 9-} \left( aq \right) \rightarrow ? \номер\]

    Потенциальными осадками реакции двойного замещения являются нитрат цезия и бромид свинца (II). Согласно таблице правил растворимости, нитрат цезия растворим, потому что растворимы все соединения, содержащие нитрат-ион, а также все соединения, содержащие ионы щелочных металлов. Большинство соединений, содержащих ион брома, растворимы, но свинец (II) является исключением. Следовательно, ионы цезия и нитрата являются ионами-спектаторами, а бромид свинца (II) — осадком. Сбалансированная чистая ионная реакция: 9-} \left( aq \right) \rightarrow \ce{PbBr_2} \left( s \right) \nonumber \]

    Пример \(\PageIndex{1}\): Растворимость

    Классифицируйте каждое соединение как растворимое или нерастворимое

    1. Zn(NO 3 ) 2
    2. PbBr 2
    3. Ср 3 (ПО 4 ) 2
    Раствор
    1. Все нитраты растворимы в воде, поэтому Zn(NO 3 ) 2 растворим.
    2. Все бромиды растворимы в воде, кроме тех, которые связаны с Pb 2 + , поэтому PbBr 2 нерастворим.
    3. Все фосфаты нерастворимы, поэтому Sr 3 (PO 4 ) 2 нерастворим.
    Упражнение \(\PageIndex{1}\): Растворимость

    Классифицируйте каждое соединение как растворимое или нерастворимое.

    1. Мг(ОН) 2
    2. КБр
    3. Pb(НО 3 ) 2
    Ответить на
    нерастворимый
    Ответ b
    растворимый
    Ответ c
    растворимый

    Резюме

    Вещества, которые растворяются в воде с образованием ионов, называются электролитами. Неэлектролиты – вещества, не образующие ионов при растворении в воде. Правила растворимости позволяют предсказать, какие продукты будут нерастворимы в воде.

    Взносы и ссылки

    • Пол Флауэрс (Университет Северной Каролины, Пемброк), Клаус Теопольд (Университет Делавэра) и Ричард Лэнгли (Государственный университет Стивена Ф.

      Опубликовано

      в

      от

      admin

      Метки:

      Комментарии

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *