Elektrolit: contoh. Komposisi dan sifat elektrolit. elektrolit kuat dan lemah

Elektrolit adalah bahan kimia yang dikenal sejak zaman kuno. Namun, sebagian besar wilayah aplikasi mereka, mereka telah memenangkan baru-baru ini. Kami akan membahas prioritas utama bagi industri penggunaan zat ini dan kami akan memahami bahwa masa lalu adalah masa sekarang, dan berbeda satu sama lain. Tapi kita mulai dengan penyimpangan ke dalam sejarah.

cerita

Tertua yang dikenal elektrolit - garam dan asam terbuka bahkan di dunia kuno. Namun, pemahaman tentang struktur dan sifat elektrolit telah berevolusi dari waktu ke waktu. Teori proses ini telah berkembang sejak tahun 1880, ketika ia membuat sejumlah penemuan, teori-teori yang berkaitan dengan sifat-sifat elektrolit. Ada beberapa lompatan kuantum dalam teori yang menjelaskan mekanisme interaksi dari elektrolit dengan air (sebenarnya hanya dalam larutan mereka memperoleh sifat-sifat yang membuat mereka gunakan dalam industri).

Sekarang kita akan melihat persis beberapa teori yang memiliki dampak terbesar pada pengembangan konsep elektrolit dan sifat mereka. Mari kita mulai dengan teori yang paling umum dan sederhana, bahwa masing-masing dari kita mengambil di sekolah.

Arrhenius teori disosiasi elektrolit

Pada tahun 1887 ahli kimia Swedia Svante Arrhenius dan Rusia-Jerman kimiawan Wilhelm Ostwald mengembangkan teori disosiasi elektrolit. Namun, di sini, juga, tidak begitu sederhana. Arrhenius itu sendiri adalah pendukung yang disebut teori fisik solusi yang tidak memperhitungkan interaksi komponen bahan dengan air dan mengklaim bahwa ada partikel bermuatan bebas (ion) dalam larutan. By the way, dari posisi tersebut saat ini sedang mempertimbangkan disosiasi elektrolit sekolah.

Kami berbicara semua sama yang membuat teori dan bagaimana menjelaskan mekanisme interaksi zat dengan air. Seperti halnya pekerjaan lain, ia memiliki beberapa postulat bahwa ia menggunakan:

1. Pada reaksi air dengan zat hancur menjadi ion (positif - dan negatif kation - anion). Partikel-partikel ini dikenakan hidrasi mereka menarik molekul air yang, kebetulan, dibebankan di satu sisi positif dan di sisi lain - negatif (dipol terbentuk) untuk membentuk di aqua kompleks (solvat).

2. Proses disosiasi reversibel - yaitu jika zat tersebut dibagi menjadi ion, di bawah pengaruh faktor apapun, mungkin lagi menjadi sumber.

3. Jika elektroda connect ke solusi dan membiarkan saat ini, kation akan mulai bergerak ke elektroda negatif - katoda dan anion ke bermuatan positif - anoda. Itulah sebabnya zat yang mudah larut dalam air, listrik melakukan lebih baik dari air itu sendiri. Untuk alasan yang sama mereka disebut elektrolit.

4. Derajat disosiasi elektrolit ciri persentase zat mengalami pembubaran. Tingkat ini tergantung pada pelarut dan sifat-sifat zat terlarut, konsentrasi yang terakhir dan suhu eksternal.

Di sini, pada kenyataannya, dan semua prinsip-prinsip dasar teori sederhana ini. Mereka akan kita gunakan dalam artikel ini untuk penjelasan tentang apa yang terjadi dalam larutan elektrolit. Contoh senyawa ini Mari kita memeriksa sedikit kemudian, dan sekarang mari kita perhatikan teori lain.

asam teori dan basa Lewis

Menurut teori disosiasi elektrolit, asam - zat hadir dalam larutan yang hidrogen kation dan basis - senyawa terurai dalam larutan ke anion hidroksida. Ada teori lain, dinamai ahli kimia terkenal Gilbert Lewis. Hal ini memungkinkan Anda untuk memperluas konsep beberapa asam dan basa. Menurut teori Lewis, asam - adalah ion atau molekul dari zat yang memiliki orbital elektron bebas dan dapat menerima elektron dari molekul lain. Mudah ditebak bahwa basis akan menjadi orang partikel yang mampu untuk memberikan satu atau lebih elektron untuk "menggunakan" asam. Sangat menarik di sini adalah bahwa asam atau basa mungkin tidak hanya elektrolit tetapi juga zat apapun yang bahkan tidak larut dalam air.

Teori Protolytic Brendsteda Lowry

Pada tahun 1923, secara independen satu sama lain, dua ilmuwan - J. dan T. Lowry Bronsted -predlozhili teori, yang sekarang aktif digunakan oleh para ilmuwan untuk menggambarkan proses kimia. Inti dari teori ini adalah bahwa disosiasi makna turun ke transfer proton dari asam basa. Dengan demikian, yang terakhir dipahami di sini sebagai akseptor proton. Kemudian asam adalah donor mereka. Teori ini juga menjelaskan keberadaan zat-zat yang baik yang menunjukkan sifat dan asam dan basa. Senyawa-senyawa tersebut disebut amfoter. Dalam teori Bronsted-Lowry untuk jangka mereka juga berlaku ampholytes, sedangkan asam atau basa yang biasa disebut protoliths.

Kami datang ke bagian berikutnya. Di sini kami akan menunjukkan apa yang kuat dan lemah elektrolit yang berbeda, dan mendiskusikan dampak dari faktor eksternal pada properti mereka. Dan kemudian untuk melanjutkan ke deskripsi aplikasi praktis mereka.

elektrolit kuat dan lemah

Setiap zat bereaksi dengan air saja. Beberapa larutkan dengan baik (misalnya, natrium klorida), dan beberapa tidak larut (misalnya, kapur). Dengan demikian, semua zat dibagi menjadi elektrolit kuat dan lemah. Yang terakhir adalah zat yang berinteraksi buruk dengan air dan diendapkan di bagian bawah dari solusi. Ini berarti bahwa mereka memiliki tingkat yang sangat rendah disosiasi dan obligasi energi tinggi, yang memungkinkan molekul hancur menjadi ion-ion komponennya dalam kondisi normal. Disosiasi elektrolit lemah terjadi baik secara perlahan atau dengan meningkatkan suhu dan konsentrasi zat dalam larutan.

Bicara tentang elektrolit kuat. Ini termasuk semua garam larut, serta asam kuat dan basa. Mereka mudah untuk terurai menjadi ion-ion dan sangat sulit untuk mengumpulkan mereka curah hujan. Arus dalam elektrolit, kebetulan, dilakukan berkat ion yang terkandung dalam larutan. Oleh karena itu, yang terbaik elektrolit kuat konduktif. Contoh yang terakhir: asam kuat, alkali, garam larut.

Faktor yang mempengaruhi perilaku elektrolit

Sekarang lihat hasil perubahan lingkungan eksternal pada sifat-sifat zat. konsentrasi langsung mempengaruhi tingkat disosiasi elektrolit. Selain itu, hubungan ini dapat dinyatakan secara matematis. Hukum yang menggambarkan hubungan ini, disebut hukum pengenceran Ostwald dan ditulis sebagai: a = (K / c) 1/2. Di sini, - adalah derajat disosiasi (diambil sebagai pecahan), K - disosiasi konstan, berbeda untuk setiap zat, dan dengan - konsentrasi elektrolit dalam larutan. Menurut rumus ini, Anda dapat belajar banyak tentang materi dan perilakunya dalam larutan.

Tapi kita telah menyimpang dari topik. konsentrasi lebih lanjut pada tingkat disosiasi elektrolit juga mempengaruhi suhu. Bagi kebanyakan zat meningkatkannya meningkatkan kelarutan dan reaktivitas. Hal ini mungkin menjelaskan terjadinya reaksi tertentu saja pada suhu tinggi. Dalam kondisi normal, mereka baik sangat lambat, atau di kedua arah (proses ini disebut reversibel).

Kami telah meneliti faktor-faktor yang menentukan perilaku sistem seperti larutan elektrolit. Sekarang kita beralih ke aplikasi praktis dari ini, tanpa diragukan lagi, zat kimia yang sangat penting.

aplikasi industri

Tentu saja, semua orang telah mendengar kata "elektrolit" yang diterapkan pada baterai. Dalam kendaraan menggunakan baterai timbal-asam, elektrolit yang melakukan peran dari asam sulfat 40 persen. Untuk memahami mengapa ada semua yang Anda butuhkan adalah zat yang diperlukan untuk memahami fitur baterai.

Jadi apa prinsip pengoperasian baterai setiap? Pada reaksi reversibel yang berlangsung konversi satu zat di tempat lain, sebagai akibat dari mana elektron dilepaskan. Ketika interaksi daya baterai terjadi zat, yang tidak mungkin dalam kondisi normal. Hal ini dapat direpresentasikan sebagai akumulasi kekuasaan dalam materi sebagai akibat dari reaksi kimia. Ketika pemakaian transformasi terbalik dimulai, mengurangi sistem ke keadaan awal. Kedua proses bersama-sama merupakan satu siklus charge-discharge.

Mempertimbangkan proses di atas adalah contoh spesifik - baterai timbal-asam. Karena mudah ditebak, sumber arus terdiri dari unsur, terdiri dari timbal (diokisd memimpin dan PbO ₂₎ dan asam. Setiap baterai terdiri dari elektroda dan ruang antara mereka diisi hanya dengan elektrolit. Sebagai yang terakhir, seperti yang kita lihat, dalam contoh ini menggunakan konsentrasi asam sulfat dari 40 persen. Katoda dari baterai terbuat dari timbal dioksida, anoda terbuat dari timah murni. Semua ini adalah karena dua elektroda yang berbeda terjadi reaksi reversibel yang melibatkan ion yang asam terdisosiasi:

1. PbO ₂ + SO ₄ ^{2- + 4H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2H ₂ O (reaksi yang terjadi pada elektroda negatif - katoda).
2. Pb + SO ₄ ^{2- -} 2e - = PbSO ₄ (reaksi yang terjadi pada elektroda positif - anoda).

Jika Anda membaca reaksi dari kiri ke kanan - mendapatkan proses yang terjadi selama debit baterai, dan jika benar - biaya. Setiap sumber arus kimia dari reaksi-reaksi ini berbeda, tetapi mekanisme terjadinya mereka secara umum menggambarkan sama: ada dua proses, salah satunya elektron "diserap" dan yang lainnya, sebaliknya, "pergi." Yang paling penting adalah bahwa jumlah elektron diserap sama dengan jumlah yang diterbitkan.

Sebenarnya, selain baterai, ada banyak aplikasi dari zat ini. Secara umum, elektrolit, contoh yang kita telah diberikan, - itu hanya sebutir berbagai zat yang bersatu di bawah istilah ini. Mereka mengelilingi kita di mana-mana, di mana-mana. Sebagai contoh, tubuh manusia. Apakah Anda berpikir tidak ada zat-zat tersebut? Sangat salah. Mereka ditemukan di mana-mana di dalam kita dan merupakan jumlah terbesar dari elektrolit darah. Ini termasuk, misalnya, ion besi, yang merupakan bagian dari hemoglobin dan membantu transportasi oksigen ke jaringan tubuh kita. elektrolit darah juga memainkan peran kunci dalam pengaturan keseimbangan air garam dan kerja jantung. Fungsi ini dilakukan oleh ion kalium dan natrium (bahkan ada proses yang terjadi pada sel-sel yang diberi nama kalium-natrium pompa).

Setiap zat yang Anda mampu melarutkan setidaknya sedikit - elektrolit. Dan tidak ada industri dan kehidupan kita, di mana pun mereka diterapkan. Hal ini tidak hanya baterai di mobil dan baterai. Apakah bahan kimia dan pengolahan makanan, pabrik militer, pabrik garmen dan sebagainya.

Komposisi elektrolit, dengan cara, berbeda. Dengan demikian, adalah mungkin untuk mengalokasikan elektrolit asam dan basa. Mereka berbeda secara fundamental dalam sifat mereka: seperti yang telah dikatakan, asam adalah donor proton, dan alkali - akseptor. Namun seiring waktu, perubahan komposisi elektrolit karena kehilangan bagian dari konsentrasi zat baik menurun atau meningkat (itu semua tergantung pada apa yang hilang, air atau elektrolit).

Setiap hari kita dihadapkan dengan mereka, tapi sangat sedikit orang tahu persis definisi istilah seperti elektrolit. Contoh zat-zat tertentu yang kita bahas, jadi mari kita pindah ke sedikit konsep yang lebih kompleks.

Sifat fisik elektrolit

Sekarang tentang fisika. Yang paling penting untuk memahami dalam studi topik ini - saat ini akan diteruskan ke elektrolit. peran menentukan dalam hal ini dimainkan oleh ion. Partikel-partikel bermuatan dapat bermigrasi dari satu bagian dari solusi biaya yang lain. Dengan demikian, anion cenderung selalu elektroda positif dan kation - ke negatif. Dengan demikian, dengan bertindak pada solusi arus listrik, kami membagi biaya di sisi berlawanan dari sistem.

karakteristik fisik yang sangat menarik seperti kepadatan. Ini mempengaruhi banyak sifat senyawa kami di bawah diskusi. Dan sering muncul pertanyaan: "? Bagaimana meningkatkan kepadatan elektrolit" Bahkan, jawabannya sederhana: perlu untuk menurunkan kadar air dari solusi. Karena kepadatan elektrolit terutama ditentukan kepadatan asam sulfat, sebagian besar bergantung pada konsentrasi akhir. Ada dua cara untuk melaksanakan rencana tersebut. Yang pertama adalah cukup sederhana: merebus elektrolit yang terkandung dalam baterai. Untuk melakukan ini, Anda harus mengisi sehingga suhu di dalam naik sedikit di atas seratus derajat Celcius. Jika metode ini tidak berhasil, jangan khawatir, ada lagi: cukup mengganti elektrolit yang baru lama. Untuk melakukan hal ini, tiriskan solusi tua untuk membersihkan bagian dalam asam sulfat sisa dalam air suling, dan kemudian tuangkan sebagian baru. Biasanya, kualitas dari solusi elektrolit segera memiliki nilai konsentrasi yang diinginkan. Setelah penggantian bisa melupakan bagaimana meningkatkan kepadatan elektrolit.

Komposisi elektrolit sangat menentukan sifat-sifatnya. Karakteristik seperti konduktivitas listrik dan kepadatan, misalnya, sangat tergantung pada sifat zat terlarut dan konsentrasi. Ada pertanyaan yang terpisah dari berapa banyak elektrolit dalam baterai dapat. Bahkan, volume secara langsung berkaitan dengan kapasitas menyatakan produk. Semakin asam sulfat di dalam baterai, sehingga lebih kuat, t. E. Semakin tegangan ini mampu menghasilkan.

Di mana itu berguna?

Jika Anda seorang penggemar mobil atau hanya tertarik pada mobil, Anda akan memahami segalanya sendiri. Tentunya Anda bahkan tahu bagaimana menentukan berapa banyak elektrolit dalam baterai sekarang. Dan jika Anda berada jauh dari mobil, maka pengetahuan tentang sifat-sifat zat ini, penggunaan mereka dan bagaimana mereka berinteraksi satu sama lain tidak akan berlebihan. Mengetahui hal ini, Anda tidak bingung, Anda akan diminta untuk mengatakan apa elektrolit dalam baterai. Meskipun bahkan jika Anda bukan penggemar mobil, tetapi Anda memiliki mobil, maka pengetahuan tentang perangkat baterai akan benar-benar tidak ada salahnya dan akan membantu Anda untuk memperbaiki. Ini akan jauh lebih mudah dan lebih murah untuk melakukan semuanya sendiri, daripada pergi ke pusat mobil.

Dan untuk mempelajari lebih lanjut tentang topik ini, kami sarankan Anda memeriksa buku teks kimia untuk sekolah dan universitas. Jika Anda tahu ilmu ini dengan baik dan cukup membaca banyak buku, pilihan terbaik akan "sumber arus Chemical" Varypaeva. Ada ditetapkan secara rinci seluruh teori baterai, berbagai baterai dan elemen hidrogen.

kesimpulan

Kami telah berakhir. Mari kita meringkas. Di atas kita bahas semuanya, karena tidak ada hal seperti elektrolit: contoh, teori struktur dan sifat, fungsi dan aplikasi. Sekali lagi, harus dikatakan bahwa senyawa ini merupakan bagian dari kehidupan kita, tanpa yang tidak bisa eksis, tubuh kita dan semua bidang industri. Anda ingat elektrolit darah? Berkat mereka kita hidup. Dan apa tentang mobil kita? Dengan pengetahuan ini kita dapat memperbaiki masalah dengan baterai, seperti sekarang memahami bagaimana untuk meningkatkan kepadatan elektrolit di dalamnya.

Semua mungkin untuk mengatakan, tapi kami tidak menetapkan tujuan tersebut. Setelah semua, itu tidak semua yang dapat diberitahu tentang zat ini menakjubkan.