הוראה
המהות של תיאוריה זו היא שכאשר הם נמסים (מומסים במים), כמעט כל האלקטרוליטים מתפרקים ליונים, שהם בעלי מטען חיובי ושלילי כאחד (מה שנקרא פירוק אלקטרוליטי). בהשפעת זרם חשמלי, שלילי ("-") לכיוון האנודה (+), וטעון חיובי (קטיונים, "+"), נעים לכיוון הקתודה (-). ניתוק אלקטרוליטי הוא תהליך הפיך (התהליך ההפוך נקרא "מולאריזציה").
דרגת (א) של ניתוק אלקטרוליטי תלויה באלקטרוליט עצמו, בממס ובריכוז שלהם. זהו היחס בין מספר המולקולות (n) שהתפרקו ליונים ל מספר כוללמולקולות המוכנסות לתמיסה (N). אתה מקבל: a = n / N
לפיכך, אלקטרוליטים חזקים הם חומרים שמתפרקים לחלוטין ליונים כשהם מומסים במים. אלקטרוליטים חזקים, ככלל, הם חומרים בעלי קוטביות או קשרים גבוהים: אלו הם מלחים מסיסים מאוד (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), כמו גם בסיסים חזקים (KOH, NaOH, RbOH, Ba ( OH) 2, CsOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2). באלקטרוליט חזק, החומר המומס בו הוא לרוב בצורת יונים ( ); אין כמעט מולקולות שאינן מפורקות.
אלקטרוליטים חלשים הם חומרים שמתפרקים רק חלקית ליונים. אלקטרוליטים חלשים, יחד עם יונים בתמיסה, מכילים מולקולות לא מפורקות. אלקטרוליטים חלשים אינם נותנים ריכוז חזק של יונים בתמיסה.
החלשים שבהם הם:
- חומצה אורגנית(כמעט כולם) (C2H5COOH, CH3COOH וכו');
- חלק מהחומצות (H2S, H2CO3 וכו');
- כמעט כל המלחים, מסיסים מעט במים, אמוניום הידרוקסיד, כמו גם כל הבסיסים (Ca3 (PO4) 2; Cu (OH) 2; Al (OH) 3; NH4OH);
- מים.
הם למעשה לא חַשְׁמַל, או לבזבז, אבל גרוע.
הערה
למרות ש מים טהוריםמוליך חשמל בצורה גרועה מאוד, עדיין יש לו מוליכות חשמלית ניתנת למדידה, בשל העובדה שהמים מתפרקים מעט ליוני הידרוקסיד ויוני מימן.
רוב האלקטרוליטים הם חומרים קורוזיביים, לכן בעת עבודה איתם יש להיזהר ביותר ולמלא אחר הוראות הבטיחות.
בסיס חזק - אנאורגני תרכובת כימית, נוצר על ידי קבוצת ההידרוקסיל -OH ובסיסי (יסודות מקבוצה I מערכת תקופתית: Li, K, Na, RB, Cs) או מתכת אדמה אלקליין (יסודות מקבוצה II Ba, Ca). הם כתובים כנוסחאות LiOH, KOH, NaOH, RbOH, CsOH, Ca(OH) ₂, Ba(OH) ₂.
אתה תצטרך
- כוס אידוי
- מַבעֵר
- אינדיקטורים
- מוט מתכת
- H₃RO₄
הוראה
תערוכת בסיסים חזקים, אופיינית לכולם. הנוכחות בתמיסה נקבעת על ידי השינוי בצבע של המחוון. הוסף פנולפטלין לדגימה עם תמיסת הבדיקה או השמט נייר לקמוס. כתום מתיל הוא צהוב, פנולפטלין הוא סגול, ונייר לקמוס כחול. ככל שהבסיס חזק יותר, צבע המחוון חזק יותר.
אם אתה צריך לגלות אילו אלקליות מוצגות לך, בצע ניתוח איכותי של הפתרונות. הבסיסים החזקים הנפוצים ביותר הם ליתיום, אשלגן, נתרן, בריום וסידן. בסיסים מגיבים עם חומצות (תגובות נטרול) ויוצרים מלח ומים. במקרה זה, ניתן להבחין בין Ca(OH) ₂, Ba(OH) ₂ ו- LiOH. כאשר עם חומצה, נוצרים בלתי מסיסים. ההידרוקסידים הנותרים לא יתנו משקעים, tk. כל מלחי K ו-Na מסיסים.
3 Ca(OH) ₂ + 2 H₃RO₄ --→ Ca₃(PO₄)₂↓+ 6 H₂О
3 Va(OH) ₂ +2 H₃RO₄ --→ Va₃(PO₄)₂↓+ 6 H₂О
3 LiOH + Н₃РО₄ --→ Li₃РО₄↓ + 3 H₂О
מסננים אותם ומייבשים אותם. הזריקו את המשקעים היבשים ללהבת המבער. ניתן לקבוע באופן איכותי יוני ליתיום, סידן ובריום על ידי שינוי צבע הלהבה. בהתאם, תקבע היכן נמצא הידרוקסיד. מלחי ליתיום צובעים את להבת המבער באדום כרמין. מלחי בריום - בירוק, ומלחי סידן - בפטל.
האלקליות הנותרות יוצרות אורתופוספטים מסיסים.
3 NaOH + Н₃РО₄--→ Na₃РО₄ + 3 H₂О
3 KOH + H₃PO₄--→ K₃PO₄ + 3 H₂O
לאדות את המים לשאריות יבשות. מלחים שהתאדו על מוט מתכת מכניסים לסירוגין ללהבת המבער. שם, מלח נתרן - הלהבה תהפוך לצהובה בוהקת, ואשלגן - ורוד-סגול. לפיכך, עם סט מינימלי של ציוד וריאגנטים, קבעתם את כל הסיבות החזקות שניתנו לכם.
אלקטרוליט הוא חומר שבמצב מוצק הוא דיאלקטרי, כלומר אינו מוליך זרם חשמלי, אולם בצורה מומסת או מותכת הוא הופך למוליך. מדוע יש שינוי כה דרסטי בנכסים? העובדה היא שמולקולות אלקטרוליט בתמיסות או נמסים מתפרקות ליונים טעונים חיוביים ושליליים, שבגללם חומרים אלה במצב צבירה כזה מסוגלים להוביל זרם חשמלי. לרוב המלחים, החומצות, הבסיסים יש תכונות אלקטרוליטיות.
הוראה
אילו חומרים חזקים? חומרים כאלה, בתמיסות או נמסים שכמעט 100% מהמולקולות מהם חשופות, וללא קשר לריכוז התמיסה. הרשימה כוללת את הרוב המכריע של אלקליות מסיסות, מלחים וחומצות מסוימות, כגון הידרוכלורי, ברום, יוד, חנקן וכו'.
ואיך מתנהגים החלשים בתמיסות או נמסות? אלקטרוליטים? ראשית, הם מתנתקים במידה קטנה מאוד (לא יותר מ-3% מ סה"כמולקולות), ושנית, שלהם הולך עם זהגרוע יותר ואיטי יותר, ככל שריכוז התמיסה גבוה יותר. אלקטרוליטים כאלה כוללים, למשל, (אמוניום הידרוקסיד), רוב אורגני ו חומצות אנאורגניות(כולל הידרופלואור - HF) וכמובן מים מוכרים לכולנו. מכיוון שרק חלק זניח מהמולקולות שלו מתפרק ליוני מימן וליוני הידרוקסיל.
זכור כי מידת הדיסוציאציה ובהתאם לכך חוזק האלקטרוליט תלויים בגורמים: אופי האלקטרוליט עצמו, הממס והטמפרטורה. לכן, חלוקה זו עצמה מותנית במידה מסוימת. אחרי הכל, אותו חומר יכול תנאים שוניםלהיות גם אלקטרוליט חזק וגם חלש. כדי להעריך את חוזק האלקטרוליט, הוכנס ערך מיוחד - קבוע הדיסוציאציה, שנקבע על בסיס חוק הפעולה ההמונית. אבל זה ישים רק על אלקטרוליטים חלשים; חָזָק אלקטרוליטיםהם אינם מצייתים לחוק ההמונים הפועלים.
מקורות:
- רשימת אלקטרוליטים חזקים
מלח- זה חומרים כימיים, המורכב מקטיון, כלומר, יון טעון חיובי, מתכת ואניון בעל מטען שלילי - שייר חומצה. ישנם סוגים רבים של מלחים: רגיל, חומצי, בסיסי, כפול, מעורב, לחות, מורכב. זה תלוי בהרכבים של הקטיון והאניון. איך אתה יכול לקבוע בסיסמלח?
מדידת מידת הניתוק של אלקטרוליטים שונים הראתה כי אלקטרוליטים בודדים באותו ריכוז נורמלי של תמיסות מתפרקים ליונים בצורה שונה מאוד.
ההבדל בערכים של מידת הניתוק של חומצות גדול במיוחד. לדוגמה, חנקן ו חומצה הידרוכלוריתתוך 0.1 נ'. פתרונות מתפרקים כמעט לחלוטין ליונים; חומצות פחמן, הידרוציאניות וחומצות אחרות מתנתקות באותם תנאים רק במידה מועטה.
מבין הבסיסים המסיסים במים (אלקליים), הידרט תחמוצת האמוניום מתנתק בצורה חלשה, שאר האלקליים מתנתקים היטב. כל המלחים, למעט כמה יוצאי דופן, מתפרקים היטב ליונים.
ההבדל בערכי מידת הניתוק של חומצות בודדות נובע מאופי הקשר הערכיות בין האטומים היוצרים את המולקולות שלהם. ככל שהקשר בין המימן לשאר המולקולה קוטבי יותר, כך קל יותר להתפצל, כך החומצה תתנתק יותר.
אלקטרוליטים שמתפרקים היטב ליונים נקראים אלקטרוליטים חזקים, בניגוד ל אלקטרוליטים חלשים, היוצרים רק מספר קטן של יונים בתמיסות מימיות. פתרונות של אלקטרוליטים חזקים שומרים על מוליכות חשמלית גבוהה גם בריכוזים גבוהים מאוד. לעומת זאת, המוליכות החשמלית של תמיסות של אלקטרוליטים חלשים יורדת במהירות עם הגדלת הריכוז. אלקטרוליטים חזקים כוללים חומצות כגון הידרוכלורית, חנקתית, גופריתית ועוד כמה, ולאחר מכן אלקליות (למעט NH 4 OH) וכמעט כל המלחים.
חומצות פוליאוניות ובסיסי רב חומצה מתנתקים בשלבים. אז, למשל, מולקולות חומצה גופרתית קודם כל מתנתקות לפי המשוואה
H 2 SO 4 ⇄ H + HSO 4 '
או ליתר דיוק:
H 2 SO 4 + H 2 O ⇄ H 3 O + HSO 4 '
סילוק יון המימן השני לפי המשוואה
HSO 4 '⇄ H + SO 4 »
אוֹ
HSO 4 '+ H 2 O ⇄ H 3 O + SO 4 "
זה כבר הרבה יותר קשה, מכיוון שהוא צריך להתגבר על המשיכה מהיון הטעון כפול SO 4 ”, אשר, כמובן, מושך את יון המימן אל עצמו חזק יותר מהיון הטעון יחיד HSO 4 '. לכן, השלב השני של דיסוציאציה או, כמו שאומרים, דיסוציאציה משנית מתרחשת בהרבה יותר קטןרמה מהראשונית, ותמיסות חומצה גופרתית רגילות מכילות רק מספר קטן של יוני SO 4 "
חומצה זרחתית H 3 RO 4 מתנתקת בשלושה שלבים:
H 3 PO 4 ⇄ H + H 2 PO 4 '
H 2 PO 4 ⇄ H + HPO4 »
HPO 4 » ⇄ H + PO 4 »'
מולקולות H 3 RO 4 מתפרקות חזק ליוני H ו- H 2 RO 4. יונים H 2 PO 4 ' מתנהגים כמו חומצה חלשה יותר, ומתפרקים ל- H ו- HPO 4 "במידה פחותה. יוני HPO 4, לעומת זאת, מתנתקים כחומצה חלשה מאוד, וכמעט לא נותנים יוני H
ו-PO 4 "'
בסיסים המכילים יותר מקבוצת הידרוקסיל אחת במולקולה מתנתקים גם הם בשלבים. לדוגמה:
Va(OH) 2 ⇄ BaOH + OH'
VaOH ⇄ Va + OH'
באשר למלחים, מלחים רגילים תמיד מתפרקים ליוני מתכת ושאריות חומצה. לדוגמה:
CaCl 2 ⇄ Ca + 2Cl 'Na 2 SO 4 ⇄ 2Na + SO 4 "
מלחי חומצה, כמו חומצות רב-בסיסיות, מתנתקים בשלבים. לדוגמה:
NaHCO 3 ⇄ Na + HCO 3 '
HCO 3 '⇄ H + CO 3 »
עם זאת, השלב השני קטן מאוד, כך שתמיסת המלח החומצית מכילה רק מספר קטן של יוני מימן.
מלחים בסיסיים מתפרקים ליונים של שאריות בסיסיות וחומצות. לדוגמה:
Fe(OH)Cl 2 ⇄ FeOH + 2Cl"
הפירוק המשני של יונים של השרידים העיקריים ליוני מתכת והידרוקסיל כמעט ואינו מתרחש.
בשולחן. 11 מציג את הערכים המספריים של מידת הניתוק של כמה חומצות, בסיסים ומלחים ב-0 , 1 נ. פתרונות.
יורד עם עלייה בריכוז. לכן, בתמיסות מרוכזות מאוד, אפילו חומצות חזקות מתפרקות באופן חלש יחסית. ל
טבלה 11
חומצות, בסיסים ומלחים ב-0.1 N.פתרונות ב-18°
| אלקטרוליט | נוּסחָה | מידת הדיסוציאציה באחוזים |
| חומצות | ||
| מלח | HCl | 92 |
| הידרופרום | HBr | 92 |
| הידרויודיד | HJ | . 92 |
| חַנקָן | HNO3 | 92 |
| גוֹפרָתִי | ח 2 SO 4 | 58 |
| גופרית | ח 2 SO 3 | 34 |
| זַרחָנִי | ח 3 PO 4 | 27 |
| הידרופלואור | HF | 8,5 |
| אצטית | CH3COOH | 1,3 |
| פֶּחָם | H2 CO3 | 0,17 |
| מימן גופרתי | H 2 S | 0,07 |
| הידרוציאני | HCN | 0,01 |
| בורנאיה | ח 3 BO 3 | 0,01 |
| יסודות | ||
| בריום הידרוקסיד | Ba (OH) 2 | 92 |
| אשלג קאוסטית | קון | 89 |
| נתרן הידרוקסידי | NaON | 84 |
| אמוניום הידרוקסיד | NH4OH | 1,3 |
| מלח | ||
| כלוריד | KCl | 86 |
| אמוניום כלוריד | NH4Cl | 85 |
| כלוריד | NaCl | 84 |
| חַנְקָה | KNO 3 | 83 |
| AgNO3 | 81 | |
| חומצה אצטית | NaCH 3 COO | 79 |
| כלוריד | ZnCl 2 | 73 |
| סולפט | נא 2 SO 4 | 69 |
| סולפט | ZnSO4 | 40 |
| סולפט |
ניתן לחלק את כל החומרים לאלקטרוליטים ולא-אלקטרוליטים. אלקטרוליטים כוללים חומרים שתמיסותיהם או ההמסות שלהם מוליכות זרם חשמלי (לדוגמה, תמיסות מימיות או נמסים של KCl, H 3 PO 4, Na 2 CO 3). חומרים שאינם אלקטרוליטים אינם מוליכים זרם חשמלי כאשר הם נמסים או מומסים (סוכר, אלכוהול, אצטון וכו').
אלקטרוליטים מחולקים לחזקים וחלשים. אלקטרוליטים חזקיםבתמיסות או נמס מתפרקים לחלוטין ליונים. כשכותבים משוואות תגובה כימיתזה מסומן בקו תחתון עם חץ בכיוון אחד, לדוגמה:
HCl → H + + Cl -
Ca (OH) 2 → Ca 2+ + 2OH -
אלקטרוליטים חזקים כוללים חומרים בעלי מבנה גבישי הטרופולארי או יוני (טבלה 1.1).
טבלה 1.1 אלקטרוליטים חזקים
אלקטרוליטים חלשים מתפרקים ליונים רק באופן חלקי. יחד עם יונים, בהמסות או בתמיסות של חומרים אלה, הרוב המכריע של מולקולות לא מנותקות נמצאות. בתמיסות של אלקטרוליטים חלשים, במקביל לדיסוציאציה, מתקדם התהליך ההפוך - אסוציאציה, כלומר שילוב של יונים למולקולות. בעת כתיבת משוואת התגובה, הדבר מודגש על ידי שני חצים מכוונים הפוכים.
CH 3 COOH D CH 3 COO - + H +
אלקטרוליטים חלשים כוללים חומרים בעלי סוג הומיאופולארי סריג קריסטל(טבלה 1.2).
טבלה 1.2 אלקטרוליטים חלשים
מצב שיווי המשקל של אלקטרוליט חלש ב תמיסה מימיתלאפיין כמותית את מידת הניתוק האלקטרוליטי ואת הקבוע של הניתוק האלקטרוליטי.
דרגת הניתוק האלקטרוליטי α היא היחס בין מספר המולקולות שפורקו ליונים למספר הכולל של מולקולות אלקטרוליטים מומסים:
דרגת הפירוק מראה לאיזה חלק מכמות האלקטרוליט המומס הכוללת מתפרקת ליונים ותלויה באופי האלקטרוליט והממס, כמו גם בריכוז החומר בתמיסה, יש ערך חסר מימד, למרות שהוא מבוטא בדרך כלל באחוזים. עם דילול אינסופי של תמיסת האלקטרוליטים, דרגת הפירוק מתקרבת לאחדות, התואמת לפירוק השלם, 100%, של מולקולות המומסים ליונים. לתמיסות של אלקטרוליטים חלשים 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.
באופן כללי, תגובה כימית הפיכה יכולה להיות מיוצגת כך:
א A+ בב ד ד D+ הה
קצב התגובה עומד ביחס ישר לתוצר של ריכוז החלקיקים המגיבים בחזקת המקדמים הסטוכיומטריים שלהם. ואז לתגובה הישירה
V 1 = ק 1[A] א[ב] ב,
וקצב התגובה ההפוכה
V 2 = ק 2[D] ד[ה] ה.
בנקודת זמן מסוימת, שיעורי התגובות קדימה ואחורה ישתוו, כלומר.
מצב זה נקרא שיווי משקל כימי. מכאן
ק 1[A] א[ב] ב=ק 2[D] ד[ה] ה
קיבוץ הקבועים בצד אחד והמשתנים בצד השני, נקבל:
לפיכך, עבור תגובה כימית הפיכה במצב של שיווי משקל, המכפלה של ריכוזי שיווי המשקל של תוצרי התגובה בחזקת המקדמים הסטוכיומטריים שלהם, הקשורים לאותו תוצר עבור חומרי המוצא, הוא ערך קבוע בטמפרטורה ולחץ נתונים. . ערך מספרי של קבוע שיווי המשקל הכימי לאינו תלוי בריכוז המגיבים. לדוגמה, קבוע שיווי המשקל לניתוק החומצה החנקתית, בהתאם לחוק הפעולה המונית, יכול להיכתב כך:
HNO 2 + H 2 OD H 3 O + + NO 2 -
.
הערך ק אנקרא קבוע הדיסוציאציה של החומצה, במקרה זה ניטרוס.
קבוע הדיסוציאציה של בסיס חלש מתבטא באופן דומה. לדוגמה, עבור תגובת פירוק האמוניה:
NH 3 + H 2 O DNH 4 + + OH -
.
הערך ק בנקרא קבוע הדיסוציאציה של הבסיס, במקרה זה אמוניה. ככל שקבוע הדיסוציאציה של האלקטרוליט גבוה יותר, כך האלקטרוליט מתנתק יותר וריכוז היונים שלו בתמיסה בשיווי משקל גבוה יותר. יש קשר בין מידת הדיסוציאציה לבין קבוע הדיסוציאציה של אלקטרוליט חלש:
זהו ביטוי מתמטי של חוק דילול אוסטוולד: כאשר אלקטרוליט חלש מדולל, מידת הניתוק שלו עולה. עבור אלקטרוליטים חלשים ב- ל≤1∙10 -4 ו עם≥0.1 מול/ליטר השתמש בביטוי הפשוט:
ל= α 2 ∙עםאו α
דוגמה1. חשב את מידת הניתוק והריכוז של יונים ו-[NH 4+] בתמיסת אמוניום הידרוקסיד של 0.1 M אם ל NH 4 OH \u003d 1.76 ∙ 10 -5
נתון: NH 4 OH
ל NH 4 OH \u003d 1.76 ∙ 10 -5
פִּתָרוֹן:
מכיוון שהאלקטרוליט די חלש ( ל-NH 4 OH =1,76∙10 –5 <1∙ 10 - 4) и раствор его не слишком разбавлен, можно принять, что:
או 1.33%
ריכוז היונים בתמיסת אלקטרוליט בינארית שווה ל ג∙α, מכיוון שהאלקטרוליט הבינארי מיינן עם היווצרות של קטיון אחד ואניון אחד, אז \u003d [ NH 4 + ] \u003d 0.1 1.33 10 -2 \u003d 1.33 10 -3 (מול / ליטר).
תשובה:α=1.33%; \u003d [ NH 4 + ] \u003d 1.33 ∙ 10 -3 מול/ליטר.
תיאוריה של אלקטרוליטים חזקים
אלקטרוליטים חזקים בתמיסות ונמסים מתפרקים לחלוטין ליונים. עם זאת, מחקרים ניסיוניים על המוליכות החשמלית של תמיסות של אלקטרוליטים חזקים מראים כי ערכו מוזל במקצת בהשוואה למוליכות החשמלית שאמורה להיות ב-100% דיסוציאציה. אי התאמה זו מוסברת על ידי התיאוריה של אלקטרוליטים חזקים שהוצעו על ידי דבי והוקל. לפי תיאוריה זו, בתמיסות של אלקטרוליטים חזקים, יש אינטראקציה אלקטרוסטטית בין יונים. סביב כל יון נוצרת "אטמוספרה יונית" מיונים בעלי מטען הפוך, מה שמאט את תנועת היונים בתמיסה כאשר מועבר זרם חשמלי ישר. בנוסף לאינטראקציה האלקטרוסטטית של יונים, בתמיסות מרוכזות יש צורך לקחת בחשבון את הקשר של יונים. השפעת הכוחות האינטריוניים יוצרת אפקט של ניתוק לא שלם של מולקולות, כלומר. מידת הדיסוציאציה לכאורה. הערך של α שנקבע בניסוי תמיד נמוך במקצת מה-α האמיתי. לדוגמה, בתמיסת 0.1 M Na 2 SO 4, הערך הניסוי α = 45%. כדי לקחת בחשבון גורמים אלקטרוסטטיים בתמיסות של אלקטרוליטים חזקים, נעשה שימוש במושג הפעילות (א).פעילותו של יון נקראת הריכוז האפקטיבי או לכאורה, לפיו פועל היון בתמיסה. פעילות וריכוז אמיתי קשורים בביטוי:
איפה ו-מקדם פעילות, המאפיין את מידת הסטייה של המערכת מהאידיאל עקב אינטראקציות אלקטרוסטטיות של יונים.
מקדמי הפעילות של יונים תלויים בערך של µ, הנקרא חוזק יוני של התמיסה. חוזק יוני של תמיסה הוא מדד לאינטראקציה האלקטרוסטטית של כל היונים המצויים בתמיסה ושווה למחצית מסכום תוצרי הריכוזים (עם)של כל אחד מהיונים המצויים בתמיסה לכל ריבוע של מספר המטען שלו (z):
.
בתמיסות מדוללות (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 = גוגורם הפעילות הוא 1. זה אומר שאין כמעט אינטראקציות אלקטרוסטטיות. בתמיסות מרוכזות מאוד (µ>1M), מקדמי הפעילות של יונים יכולים להיות גדולים מאחד. הקשר בין מקדם הפעילות לחוזק היוני של התמיסה מתבטא בנוסחאות:
בְּ- µ
<10 -2
ב-10 -2 ≤ µ
≤ 10 -1
+ 0,1z2µב-0.1<µ
<1
קבוע שיווי המשקל המתבטא במונחים של פעילויות נקרא תרמודינמי. למשל, לתגובה
א A+ בב ד D+ הה
לקבוע התרמודינמי יש את הצורה:
זה תלוי בטמפרטורה, בלחץ ובאופי הממס.
מאז הפעילות של החלקיק, אז
איפה ל C הוא קבוע שיווי משקל הריכוז.
מַשְׁמָעוּת ל C תלוי לא רק בטמפרטורה, באופי הממס ובלחץ, אלא גם בחוזק היוני M. מכיוון שקבועים תרמודינמיים תלויים במספר הקטן ביותר של גורמים, הם, לפיכך, המאפיינים הבסיסיים ביותר של שיווי המשקל. לכן, בספרי עיון, ניתנים קבועים תרמודינמיים. ערכי הקבועים התרמודינמיים של כמה אלקטרוליטים חלשים ניתנים בנספח של מדריך זה. \u003d 0.024 מול/ליטר.
עם עלייה במטען היון יורדים מקדם הפעילות ופעילות היון.
שאלות לשליטה עצמית:
- מהי מערכת אידיאלית? ציין את הסיבות העיקריות לסטייה של מערכת אמיתית ממערכת אידיאלית.
- מהי מידת הניתוק של אלקטרוליטים?
- תן דוגמאות לאלקטרוליטים חזקים וחלשים.
- מה הקשר בין קבוע הדיסוציאציה למידת הדיסוציאציה של אלקטרוליט חלש? הביעו זאת בצורה מתמטית.
- מהי פעילות? כיצד קשורים פעילותו של יון והריכוז האמיתי שלו?
- מהו גורם פעילות?
- כיצד מטען יון משפיע על ערך מקדם הפעילות?
- מה החוזק היוני של תמיסה, הביטוי המתמטי שלו?
- רשמו את הנוסחאות לחישוב מקדמי הפעילות של יונים בודדים בהתאם לחוזק היוני של התמיסה.
- נסח את חוק הפעולה ההמונית ובטא אותו באופן מתמטי.
- מהו קבוע שיווי המשקל התרמודינמי? אילו גורמים משפיעים על ערכו?
- מהו קבוע שיווי משקל הריכוז? אילו גורמים משפיעים על ערכו?
- כיצד קשורים קבועי שיווי משקל תרמודינמיים וריכוזים?
- עד כמה ערך מקדם הפעילות יכול להשתנות?
- מהן ההוראות העיקריות של התיאוריה של אלקטרוליטים חזקים?
1. אלקטרוליטים
1.1. ניתוק אלקטרוליטי. דרגת דיסוציאציה. חוזק האלקטרוליטים
על פי התיאוריה של פירוק אלקטרוליטי, מלחים, חומצות, הידרוקסידים, התמוססות במים, מתפרקים לחלוטין או חלקית לחלקיקים עצמאיים - יונים.
תהליך הפירוק של מולקולות של חומרים ליונים בפעולת מולקולות ממס קוטביות נקרא פירוק אלקטרוליטי. חומרים שמתפרקים ליונים בתמיסה נקראים אלקטרוליטים.כתוצאה מכך, הפתרון רוכש את היכולת להוליך זרם חשמלי, כי. מופיעים בו נושאים ניידים של מטען חשמלי. לפי תיאוריה זו, כאשר הם מומסים במים, אלקטרוליטים מתפרקים (מתפרקים) ליונים בעלי מטען חיובי ושלילי. יונים בעלי מטען חיובי נקראים קטיונים; אלה כוללים, למשל, יוני מימן ומתכת. יונים בעלי מטען שלילי נקראים אניונים; אלה כוללים יונים של שאריות חומצה ויוני הידרוקסיד.
למאפיין כמותי של תהליך הדיסוציאציה, מוצג מושג מידת הדיסוציאציה. מידת הניתוק של אלקטרוליט (α) היא היחס בין מספר המולקולות שלו שהתפרקו ליונים בתמיסה נתונה (נ ), למספר הכולל של המולקולות שלו בתמיסה (ולא
α = .
מידת הניתוק האלקטרוליטי מתבטאת בדרך כלל בשברים של יחידה או באחוזים.
אלקטרוליטים בעלי דרגת ניתוק גדולה מ-0.3 (30%) נקראים בדרך כלל חזקים, עם דרגת ניתוק מ-0.03 (3%) ל-0.3 (30%) - בינוני, פחות מ-0.03 (3%) - אלקטרוליטים חלשים. אז, לפתרון של 0.1 M CH3COOH α = 0.013 (או 1.3%). לכן, חומצה אצטית היא אלקטרוליט חלש. מידת הניתוק מראה איזה חלק מהמולקולות המומסות של חומר התפרק ליונים. מידת הניתוק האלקטרוליטי של אלקטרוליט בתמיסות מימיות תלויה באופי האלקטרוליט, בריכוזו ובטמפרטורה.
מטבעם, ניתן לחלק את האלקטרוליטים לשתי קבוצות גדולות: חזק וחלש. אלקטרוליטים חזקיםלהתנתק כמעט לחלוטין (α = 1).
אלקטרוליטים חזקים כוללים:
1) חומצות (H 2 SO 4, HCl, HNO 3, HBr, HI, HClO 4, H M nO 4);
2) בסיסים - הידרוקסידים של מתכות מהקבוצה הראשונה של תת-הקבוצה הראשית (אלקליים) - LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH , כמו גם הידרוקסידים של מתכות אדמה אלקליות - Ba (OH) 2, Ca (OH) 2, Sr (OH) 2;.
3) מלחים מסיסים במים (ראה טבלת מסיסות).
אלקטרוליטים חלשים מתפרקים ליונים במידה מאוד קטנה, בתמיסות הם נמצאים בעיקר במצב לא מפורק (בצורה מולקולרית). עבור אלקטרוליטים חלשים, נוצר שיווי משקל בין מולקולות לא מפורקות ויונים.
אלקטרוליטים חלשים כוללים:
1) חומצות אנאורגניות ( H 2 CO 3 , H 2 S , HNO 2 , H 2 SO 3 , HCN , H 3 PO 4 , H 2 SiO 3 , HCNS , HClO וכו');
2) מים (H 2 O);
3) אמוניום הידרוקסיד ( NH4OH);
4) רוב החומצות האורגניות
(לדוגמה, CH 3 COOH אצטי, HCOOH פורמי);
5) מלחים בלתי מסיסים ומסיסים במשורה והידרוקסידים של מתכות מסוימות (ראה טבלת מסיסות).
תהליך ניתוק אלקטרוליטימתואר באמצעות משוואות כימיות. לדוגמה, ניתוק חומצה הידרוכלורית (HCל ) נכתב כך:
HCl → H + + Cl - .
הבסיסים מתנתקים ליצירת קטיוני מתכת ויוני הידרוקסיד. לדוגמה, הדיסוציאציה של KOH
KOH → K + + OH -.
חומצות רב-בסיסיות, כמו גם בסיסים של מתכות רב ערכיות, מתנתקים בשלבים. לדוגמה,
H 2 CO 3 H + + HCO 3 -,
HCO 3 - H + + CO 3 2–.
שיווי המשקל הראשון - דיסוציאציה לאורך השלב הראשון - מאופיין בקבוע
.
לניתוק בשלב השני:
.
במקרה של חומצה פחמנית, לקבועי הדיסוציאציה יש את הערכים הבאים: קאני = 4.3× 10 -7 , ק II = 5.6 × 10–11. לניתוק צעד, תמיד קאני> ק II > ק III >... , כי האנרגיה שיש להשקיע כדי לנתק יון היא מינימלית כאשר הוא מנותק ממולקולה ניטרלית.
מלחים בינוניים (רגילים), מסיסים במים, מתנתקים עם היווצרות יוני מתכת טעונים חיובית ויונים בעלי מטען שלילי של שאריות החומצה
Ca(NO 3) 2 → Ca 2+ + 2NO 3 -
Al 2 (SO 4) 3 → 2Al 3+ + 3SO 4 2–.
מלחי חומצה (הידרומלחים) - אלקטרוליטים המכילים מימן באניון, המסוגלים להתפצל בצורה של יון מימן H+. מלחי חומצה נחשבים למוצר המתקבל מחומצות רב-בסיסיות שבהן לא כל אטומי המימן מוחלפים במתכת. ההתנתקות של מלחי חומצה מתרחשת בשלבים, למשל:
KHCO3 → K + + HCO 3 - (במה ראשונה)
שנמצאים בשיווי משקל דינמי עם מולקולות לא מפורקות. אלקטרוליטים חלשים כוללים את רוב החומצות האורגניות ובסיסים אורגניים רבים בתמיסות מימיות ולא מימיות.
אלקטרוליטים חלשים הם:
- כמעט כל החומצות האורגניות והמים;
- כמה חומצות אנאורגניות: HF, HClO, HClO 2, HNO 2, HCN, H 2 S, HBrO, H 3 PO 4, H 2 CO 3, H 2 SiO 3, H 2 SO 3 ואחרים;
- כמה הידרוקסידי מתכת מסיסים בקושי: Fe(OH) 3 , Zn(OH) 2 ואחרים; כמו גם אמוניום הידרוקסיד NH 4 OH.
סִפְרוּת
- מ"י רביך-שרבו. V. V. Novikov "כימיה פיזיקלית וקולואידלית" M: בית ספר גבוה, 1975
קרן ויקימדיה. 2010 .
ראה מה זה "אלקטרוליטים חלשים" במילונים אחרים:
אלקטרוליטים חלשים- - אלקטרוליטים, מתנתקים מעט בתמיסות מימיות ליונים. תהליך הניתוק של אלקטרוליטים חלשים הוא הפיך ומציית לחוק הפעולה ההמונית. כימיה כללית: ספר לימוד / א. ו. ז'ולנין ... מונחים כימיים
חומרים בעלי מוליכות יונית; הם נקראים מוליכים מהסוג השני, מעבר הזרם דרכם מלווה בהעברת החומר. אלקטרוליטים כוללים מלחים מותכים, תחמוצות או הידרוקסידים, כמו גם (שמתרחש באופן משמעותי ... ... אנציקלופדיית קולייר
במובן הרחב, נוזל או מוצק ב- va ומערכות, בהן נמצאים יונים בריכוז ניכר, הגורם למעבר חשמל דרכם. זרם (מוליכות יונית); במובן הצר ל-va, שמתפרקים ליונים בפרה. בעת המסת E ... ... אנציקלופדיה פיזית
אלקטרוליטים- חומרים נוזליים או מוצקים שבהם, כתוצאה מניתוק אלקטרוליטי, נוצרים יונים בכל ריכוז ניכר, הגורמים למעבר זרם חשמלי ישר. אלקטרוליטים בתמיסות ... ... מילון אנציקלופדיות למטלורגיה
בווא, ב-k ryh בריכוז ניכר יש יונים הגורמים למעבר חשמלי. זרם (מוליכות יונית). ע' נקרא גם. מנצחים מהסוג השני. במובן הצר של המילה, E. in va, מולקולות ל-ryh in pre עקב אלקטרוליטי ... ... אנציקלופדיה כימית
- (מתוך אלקטרו ... ומיוונית lytos מתפרקים, מסיסים) חומרים ומערכות נוזלים או מוצקים שבהם נמצאים יונים בכל ריכוז מורגש, הגורמים למעבר זרם חשמלי. במובן הצר, E. ... ... האנציקלופדיה הסובייטית הגדולה
למונח זה יש משמעויות אחרות, ראה דיסוציאציה. פירוק אלקטרוליטי הוא תהליך פירוק אלקטרוליט ליונים כאשר הוא מתמוסס או נמס. תוכן 1 דיסוציאציה בפתרונות 2 ... ויקיפדיה
אלקטרוליט הוא חומר שההמסה או תמיסה שלו מוליכים זרם חשמלי עקב פירוק ליונים, אך החומר עצמו אינו מוליך זרם חשמלי. דוגמאות לאלקטרוליטים הן תמיסות של חומצות, מלחים ובסיסים ... ... ויקיפדיה
אלקטרוליט הוא מונח כימי המציין חומר שההמסה או הפתרון שלו מוליכים זרם חשמלי עקב ניתוק ליונים. דוגמאות לאלקטרוליטים הם חומצות, מלחים ובסיסים. אלקטרוליטים הם מוליכים מהסוג השני, ... ... ויקיפדיה