A reikšmė išreiškiama vieneto dalimis arba % ir priklauso nuo elektrolito pobūdžio, tirpiklio, temperatūros, koncentracijos ir tirpalo sudėties.
Tirpiklis atlieka ypatingą vaidmenį: kai kuriais atvejais, pereinant nuo vandeninių tirpalų prie organinių tirpiklių, elektrolitų disociacijos laipsnis gali smarkiai padidėti arba sumažėti. Toliau, jei nėra specialių nurodymų, manysime, kad tirpiklis yra vanduo.
Pagal disociacijos laipsnį elektrolitai sutartinai skirstomi į stiprus(a > 30 %), vidutinis (3% < a < 30%) и silpnas(a< 3%).
Stiprūs elektrolitai apima:
1) kai kurios neorganinės rūgštys (HCl, HBr, HI, HNO 3, H 2 SO 4, HClO 4 ir daugybė kitų);
2) šarminių (Li, Na, K, Rb, Cs) ir šarminių žemių (Ca, Sr, Ba) metalų hidroksidai;
3) beveik visos tirpios druskos.
Vidutinio stiprumo elektrolitai yra Mg(OH) 2, H 3 PO 4, HCOOH, H 2 SO 3, HF ir kai kurie kiti.
Visos karboksirūgštys (išskyrus HCOOH) ir hidratuotos alifatinių bei aromatinių aminų formos laikomos silpnais elektrolitais. Daugelis neorganinių rūgščių (HCN, H 2 S, H 2 CO 3 ir kt.) ir bazių (NH 3 ∙H 2 O) taip pat yra silpni elektrolitai.
Nepaisant kai kurių panašumų, apskritai nereikėtų tapatinti medžiagos tirpumo su jos disociacijos laipsniu. Taigi, acto rūgštis ir etilo alkoholis neribotai tirpsta vandenyje, tačiau tuo pat metu pirmoji medžiaga yra silpnas elektrolitas, o antroji – neelektrolitas.
Rūgštys ir bazės
Nepaisant to, kad sąvokos „rūgštis“ ir „bazė“ plačiai vartojamos cheminiams procesams apibūdinti, nėra vienodo požiūrio į medžiagų klasifikavimą pagal jų klasifikavimą kaip rūgštis ar bazes. Šiuo metu egzistuojančios teorijos ( joninės teorija S. Arrhenius, protolitinė teorija I. Brønstedas ir T. Lowry Ir elektroninis teorija G. Lewisas) turi tam tikrų apribojimų, todėl taikomi tik ypatingais atvejais. Pažvelkime atidžiau į kiekvieną iš šių teorijų.
Arrhenijaus teorija.
Arrhenijaus joninėje teorijoje „rūgšties“ ir „bazės“ sąvokos yra glaudžiai susijusios su elektrolitinės disociacijos procesu:
Rūgštis yra elektrolitas, kuris tirpaluose disocijuoja ir susidaro H + jonai;
Bazė yra elektrolitas, kuris tirpaluose disocijuoja ir susidaro OH - jonai;
Amfolitas (amfoterinis elektrolitas) yra elektrolitas, kuris tirpaluose disocijuoja ir sudaro H + ir OH - jonus.
Pavyzdžiui:
HA ⇄ H + + A - nH + + MeO n n - ⇄ Me(OH) n ⇄ Me n + + nOH -Pagal joninę teoriją rūgštys gali būti neutralios molekulės arba jonai, pavyzdžiui:
HF ⇄ H + + F -
H 2 PO 4 - ⇄ H + + HPO 4 2 -
NH4 + ⇄ H + + NH3
Panašūs pavyzdžiai gali būti pateikti kaip pagrindai:
KOH K + + OH -
- ⇄ Al(OH) 3 + OH -
+ ⇄ Fe 2+ + OH -
Amfolitai apima cinko, aliuminio, chromo ir kai kurių kitų hidroksidus, taip pat aminorūgštis, baltymus ir nukleorūgštis.
Apskritai rūgšties ir bazės sąveika tirpale yra neutralizavimo reakcija:
H + + OH - H 2 O
Tačiau daugybė eksperimentinių duomenų rodo joninės teorijos apribojimus. Taigi, amoniakas, organiniai aminai, metalų oksidai, tokie kaip Na 2 O, CaO, silpnų rūgščių anijonai ir kt. nesant vandens, jie pasižymi tipiškų bazių savybėmis, nors ir neturi hidroksido jonų.
Kita vertus, daugelis oksidų (SO 2, SO 3, P 2 O 5 ir kt.), halogenidų, rūgščių halogenidų, neturintys vandenilio jonų, pasižymi rūgštinėmis savybėmis net ir nesant vandens, t.y. neutralizuoti bazes.
Be to, elektrolito elgesys vandeniniame tirpale ir nevandeninėje terpėje gali būti priešingas.
Taigi CH 3 COOH vandenyje yra silpna rūgštis:
CH 3 COOH ⇄ CH 3 COO - + H + ,
o skystame vandenilio fluoride jis pasižymi bazės savybėmis:
HF + CH 3 COOH ⇄ CH 3 COOH 2 + + F -
Šių tipų reakcijų ir ypač nevandeniniuose tirpikliuose vykstančių reakcijų tyrimai leido sukurti bendresnes rūgščių ir bazių teorijas.
Bronstedo ir Lowry teorija.
Tolesnė rūgščių ir bazių teorijos plėtra buvo I. Brønstedo ir T. Lowry pasiūlyta protolitinė (protoninė) teorija. Pagal šią teoriją:
Rūgštis yra bet kuri medžiaga, kurios molekulės (arba jonai) gali dovanoti protoną, t.y. būti protonų donoru;
Bazė yra bet kuri medžiaga, kurios molekulės (arba jonai) gali prijungti protoną, t.y. būti protonų priėmėju;
Taigi pamatų sąvoka yra žymiai išplėsta, o tai patvirtina šios reakcijos:
OH - + H + H2O
NH3 + H + NH4 +
H 2 N-NH 3 + + H + H 3 N + -NH 3 +
Pagal I. Brønstedo ir T. Lowry teoriją rūgštis ir bazė sudaro konjuguotą porą ir yra susijusios pusiausvyra:
RŪGŠTIS ⇄ PROTONAS + BAZĖ
Kadangi protonų perdavimo reakcija (protolitinė reakcija) yra grįžtama, o protonas taip pat perduodamas atvirkštiniu būdu, reakcijos produktai yra rūgštys ir bazės viena kitos atžvilgiu. Tai galima parašyti kaip pusiausvyros procesą:
NA + B ⇄ VN + + A - ,
kur HA yra rūgštis, B yra bazė, BH + yra rūgšties konjugatas su baze B, A - yra bazės konjugatas su rūgštimi HA.
Pavyzdžiai.
1) reakcijoje:
HCl + OH - ⇄ Cl - + H 2 O,
HCl ir H 2 O yra rūgštys, Cl - ir OH - yra atitinkamos bazės, susijungusios su jais;
2) reakcijoje:
HSO 4 - + H 2 O ⇄ SO 4 2 - + H 3 O +,
HSO 4 - ir H 3 O + yra rūgštys, SO 4 2 - ir H 2 O yra bazės;
3) reakcijoje:
NH4 + + NH2 - ⇄ 2NH3,
NH 4 + yra rūgštis, NH 2 - yra bazė, o NH 3 veikia ir kaip rūgštis (viena molekulė), ir kaip bazė (kita molekulė), t.y. demonstruoja amfoteriškumo požymius – gebėjimą parodyti rūgšties ir bazės savybes.
Vanduo taip pat turi šią savybę:
2H 2 O ⇄ H 3 O + + OH -
Čia viena H 2 O molekulė prideda protoną (bazę), sudarydama konjuguotą rūgštį - hidronio joną H 3 O +, kita - protoną (rūgštį), sudarydama konjuguotą bazę OH -. Šis procesas vadinamas autoprotolizė.
Iš aukščiau pateiktų pavyzdžių aišku, kad priešingai Arrhenius idėjoms, Brønstedo ir Lowry teorijoje rūgščių reakcijos su bazėmis nesukelia abipusės neutralizacijos, o kartu su naujų rūgščių ir bazių susidarymu.
Taip pat reikia pažymėti, kad protolitinė teorija „rūgšties“ ir „bazės“ sąvokas laiko ne savybe, o funkcija, kurią nagrinėjamas junginys atlieka protolitinės reakcijos metu. Tas pats junginys tam tikromis sąlygomis gali reaguoti kaip rūgštis, o kitomis – kaip bazė. Taigi vandeniniame tirpale CH 3 COOH pasižymi rūgšties savybėmis, o 100 % H 2 SO 4 – bazės savybėmis.
Tačiau, nepaisant pranašumų, protolitinė teorija, kaip ir Arrhenius teorija, netaikoma medžiagoms, kurios neturi vandenilio atomų, bet tuo pačiu metu atlieka rūgšties funkciją: boras, aliuminis, silicis, alavo halogenidai.
Lewiso teorija.
Kitoks požiūris į medžiagų klasifikavimą rūgščių ir bazių klasifikavimo požiūriu buvo Lewiso elektronų teorija. Elektroninės teorijos rėmuose:
rūgštis – tai dalelė (molekulė arba jonas), galinti prijungti elektronų porą (elektronų akceptorius);
Bazė – tai dalelė (molekulė arba jonas), galinti paaukoti elektronų porą (elektronų donoras).
Remiantis Lewiso idėjomis, rūgštis ir bazė sąveikauja viena su kita, sudarydamos donoro-akceptoriaus ryšį. Dėl elektronų poros pridėjimo atomas, kuriam trūksta elektronų, turi pilną elektroninę konfigūraciją - elektronų oktetą. Pavyzdžiui:
Reakciją tarp neutralių molekulių galima įsivaizduoti panašiai:
Neutralizacijos reakcija pagal Lewiso teoriją laikoma hidroksido jono elektronų poros pridėjimu prie vandenilio jono, kuris suteikia laisvą orbitą šiai porai pritaikyti:
Taigi pats protonas, kuris lengvai prijungia elektronų porą, Lewiso teorijos požiūriu, atlieka rūgšties funkciją. Šiuo atžvilgiu Bronstedo rūgštys gali būti laikomos reakcijos tarp Lewis rūgščių ir bazių produktais. Taigi HCl yra rūgšties H + neutralizavimo su baze Cl - produktas, o H 3 O + jonas susidaro neutralizuojant rūgštį H + baze H 2 O.
Reakcijos tarp Lewis rūgščių ir bazių taip pat iliustruojamos šiais pavyzdžiais:
Lewiso bazėms taip pat priklauso halogenidų jonai, amoniakas, alifatiniai ir aromatiniai aminai, deguonies turintys organiniai junginiai, tokie kaip R2CO (kur R yra organinis radikalas).
Lewis rūgštys apima boro, aliuminio, silicio, alavo ir kitų elementų halogenidus.
Akivaizdu, kad Lewiso teorijoje „rūgšties“ sąvoka apima platesnį cheminių junginių spektrą. Tai paaiškinama tuo, kad, anot Lewiso, medžiagos priskyrimą rūgštims lemia tik jos molekulės struktūra, kuri lemia elektronų akceptoriaus savybes, ir nebūtinai yra susijusi su vandenilio atomų buvimu. Lewiso rūgštys, kuriose nėra vandenilio atomų, vadinamos aprotiškas.
Problemų sprendimo standartai
1. Parašykite Al 2 (SO 4) 3 elektrolitinės disociacijos vandenyje lygtį.
Aliuminio sulfatas yra stiprus elektrolitas ir vandeniniame tirpale visiškai suyra į jonus. Disociacijos lygtis:
Al 2 (SO 4) 3 + (2x + 3y)H 2 O 2 3+ + 3 2 - ,
arba (neatsižvelgiant į jonų hidratacijos procesą):
Al 2 (SO 4) 3 2Al 3+ + 3SO 4 2 - .
2. Kas yra HCO 3 jonas pagal Brønsted-Lowry teoriją?
Atsižvelgiant į sąlygas, HCO 3 jonas gali duoti protonus:
HCO 3 - + OH - CO 3 2 - + H 2 O (1),
pridėkite protonus taip:
HCO 3 - + H 3 O + H 2 CO 3 + H 2 O (2).
Taigi pirmuoju atveju HCO 3 - jonas yra rūgštis, antruoju - bazė, ty amfolitas.
3. Lewiso teorijos požiūriu nustatykite, koks yra Ag + jonas reakcijoje:
Ag + + 2NH 3 +
Formuojantis cheminiams ryšiams, kurie vyksta pagal donoro-akceptoriaus mechanizmą, Ag + jonas, turintis laisvą orbitą, yra elektronų porų akceptorius, todėl pasižymi Lewiso rūgšties savybėmis.
4. Nustatykite tirpalo, kuriame yra 0,1 mol KCl ir 0,1 mol Na 2 SO 4 viename litre, joninę stiprumą.
Pateiktų elektrolitų disociacija vyksta pagal lygtis:
Na 2 SO 4 2Na + + SO 4 2 -
Vadinasi: C(K+) = C(Cl-) = C(KCl) = 0,1 mol/l;
C(Na+) = 2xC(Na2SO4) = 0,2 mol/l;
C(SO 4 2 -) = C(Na 2 SO 4) = 0,1 mol/l.
Tirpalo jonų stiprumas apskaičiuojamas pagal formulę:
5. Nustatykite CuSO 4 koncentraciją šio elektrolito tirpale su aš= 0,6 mol/l.
CuSO 4 disociacija vyksta pagal lygtį:
CuSO 4 Cu 2+ + SO 4 2 -
Paimkime C(CuSO 4) kaip x mol/l, tada pagal reakcijos lygtį C(Cu 2+) = C(SO 4 2 -) = x mol/l. Šiuo atveju jonų stiprumo apskaičiavimo išraiška atrodys taip:
6. Nustatykite K + jono aktyvumo koeficientą vandeniniame KCl tirpale, kurio C(KCl) = 0,001 mol/l.
kuri šiuo atveju bus tokia:
.
Tirpalo joninę stiprumą randame pagal formulę:
7. Nustatykite Fe 2+ jono aktyvumo koeficientą vandeniniame tirpale, kurio jonų stiprumas yra 1.
Pagal Debye-Hückel įstatymą:
taigi:
8. Nustatykite rūgšties HA disociacijos konstantą, jei šios rūgšties tirpale, kurio koncentracija 0,1 mol/l a = 24%.
Remiantis disociacijos laipsniu, galima nustatyti, kad ši rūgštis yra vidutinio stiprumo elektrolitas. Todėl, norėdami apskaičiuoti rūgšties disociacijos konstantą, naudojame visą Ostvaldo skiedimo dėsnį:
9. Nustatykite elektrolito koncentraciją, jei a = 10 % K d = 10–4.
Iš Ostvaldo praskiedimo dėsnio:
10. Vienbazinės rūgšties HA disociacijos laipsnis neviršija 1%. (HA) = 6,4 × 10–7. Nustatykite HA disociacijos laipsnį jo tirpale, kurio koncentracija 0,01 mol/L.
Remiantis disociacijos laipsniu, galima nustatyti, kad ši rūgštis yra silpnas elektrolitas. Tai leidžia mums naudoti apytikslę Ostvaldo praskiedimo dėsnio formulę:
11. Elektrolito disociacijos laipsnis jo tirpale, kurio koncentracija 0,001 mol/l, yra 0,009. Nustatykite šio elektrolito disociacijos konstantą.
Iš problemos sąlygų aišku, kad šis elektrolitas yra silpnas (a = 0,9%). Štai kodėl:
12. (HNO 2) = 3,35. Palyginkite HNO 2 stiprumą su vienabazinės rūgšties HA stiprumu, kurios disociacijos laipsnis tirpale, kurio C(HA) = 0,15 mol/l, yra 15%.
Apskaičiuokime (HA) naudodami visą Ostvaldo lygties formą:
Nuo (HA)< (HNO 2), то кислота HA является более сильной кислотой по сравнению с HNO 2 .
13. Yra du KCl tirpalai, kuriuose yra ir kitų jonų. Yra žinoma, kad pirmojo tirpalo jonų stiprumas ( aš 1) yra lygus 1, o antrasis ( aš 2) yra 10–2. Palyginkite aktyvumo rodiklius f(K +) šiuose tirpaluose ir padaryti išvadą, kuo šių tirpalų savybės skiriasi nuo be galo praskiestų KCl tirpalų savybių.
K + jonų aktyvumo koeficientus apskaičiuojame pagal Debye-Hückel dėsnį:
Veiklos faktorius f yra tam tikros koncentracijos elektrolito tirpalo elgsenos nuokrypio nuo jo elgsenos, kai tirpalas yra be galo skiedžiamas, matas.
Nes f 1 = 0,316 labiau nukrypsta nuo 1 nei f 2 = 0,891, tada didesnės joninės stiprumo tirpale KCl tirpalo elgsena skiriasi nuo jo elgesio esant begaliniam praskiedimui.
Klausimai savikontrolei
1. Kas yra elektrolitinė disociacija?
2. Kokios medžiagos vadinamos elektrolitais ir neelektrolitais? Pateikite pavyzdžių.
3. Koks yra disociacijos laipsnis?
4. Nuo kokių veiksnių priklauso disociacijos laipsnis?
5. Kurie elektrolitai laikomi stipriaisiais? Kurie yra vidutinio stiprumo? Kurie yra silpni? Pateikite pavyzdžių.
6. Kas yra disociacijos konstanta? Nuo ko priklauso ir nuo ko nepriklauso disociacijos konstanta?
7. Kaip vidutinių ir silpnų elektrolitų dvejetainiuose tirpaluose konstanta ir disociacijos laipsnis yra tarpusavyje susiję?
8. Kodėl stiprių elektrolitų tirpalų elgesys nukrypsta nuo idealumo?
9. Ką reiškia terminas „tariamas disociacijos laipsnis“?
10. Koks yra jono aktyvumas? Koks yra aktyvumo koeficientas?
11. Kaip kinta aktyvumo koeficientas praskiedus (koncentruojant) stiprų elektrolito tirpalą? Kokia yra begalinio tirpalo praskiedimo aktyvumo koeficiento ribinė vertė?
12. Kokia yra tirpalo joninė jėga?
13. Kaip apskaičiuojamas aktyvumo koeficientas? Suformuluokite Debye-Hückel dėsnį.
14. Kokia rūgščių ir bazių joninės teorijos (Arenijaus teorijos) esmė?
15. Kuo esminis skirtumas tarp protolitinės rūgščių ir bazių teorijos (Brønstedo ir Lowry teorijos) nuo Arhenijaus teorijos?
16. Kaip elektroninė teorija (Lewiso teorija) interpretuoja „rūgšties“ ir „bazės“ sąvokas? Pateikite pavyzdžių.
Užduočių variantai savarankiškam sprendimui
1 variantas
1. Parašykite Fe 2 (SO 4) 3 elektrolitinės disociacijos lygtį.
HA + H 2 O ⇄ H 3 O + + A - .
Variantas Nr.2
1. Parašykite CuCl 2 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Lewiso teorijos požiūriu nustatykite, koks yra S 2 - jonas reakcijoje:
2Ag + + S 2 - ⇄ Ag 2 S.
3. Apskaičiuokite elektrolito molinę koncentraciją tirpale, jei a = 0,75%, a = 10 - 5.
Variantas Nr.3
1. Parašykite Na 2 SO 4 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Lewiso teorijos požiūriu nustatykite, koks yra CN - jonas reakcijoje:
Fe 3 + + 6CN - ⇄ 3 - .
3. CaCl 2 tirpalo joninė stipris yra 0,3 mol/l. Apskaičiuokite C(CaCl2).
Variantas Nr.4
1. Parašykite Ca(OH) 2 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Brønstedo teorijos požiūriu nustatykite, kokia yra H 2 O molekulė reakcijoje:
H 3 O + ⇄ H + + H 2 O.
3. K 2 SO 4 tirpalo jonų stipris yra 1,2 mol/L. Apskaičiuokite C(K 2 SO 4).
5 variantas
1. Parašykite K 2 SO 3 elektrolitinės disociacijos lygtį.
NH 4 + + H 2 O ⇄ NH 3 + H 3 O + .
3. (CH 3 COOH) = 4,74. Palyginkite CH 3 COOH stiprumą su monobazinės rūgšties HA stiprumu, kurios disociacijos laipsnis tirpale su C(HA) = 3,6 × 10 - 5 mol/l yra 10%.
6 variantas
1. Parašykite K 2 S elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Nustatykite, kokia AlBr 3 molekulė yra reakcijoje Lewiso teorijos požiūriu:
Br - + AlBr 3 ⇄ - .
Variantas Nr.7
1. Parašykite Fe(NO 3) 2 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Lewiso teorijos požiūriu nustatykite, koks yra Cl - jonas reakcijoje:
Cl - + AlCl 3 ⇄ - .
Variantas Nr.8
1. Parašykite K 2 MnO 4 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Brønstedo teorijos požiūriu nustatykite, koks yra HSO 3 - jonas reakcijoje:
HSO 3 - + OH - ⇄ SO 3 2 - + H 2 O.
Variantas Nr.9
1. Parašykite Al 2 (SO 4) 3 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Lewiso teorijos požiūriu nustatykite, koks yra Co 3+ jonas reakcijoje:
Co 3+ + 6NO 2 - ⇄ 3 - .
3. 1 litre tirpalo yra 0,348 g K2SO4 ir 0,17 g NaNO3. Nustatykite šio tirpalo joninę stiprumą.
Variantas Nr.10
1. Parašykite Ca(NO 3) 2 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Brønstedo teorijos požiūriu nustatykite, kokia yra H 2 O molekulė reakcijoje:
B + H 2 O ⇄ OH - + BH + .
3. Apskaičiuokite elektrolito koncentraciją tirpale, jei a = 5%, a = 10 - 5.
Variantas Nr.11
1. Parašykite KMnO 4 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Iš Lewiso teorijos perspektyvos nustatykite, koks yra Cu 2+ jonas reakcijoje:
Cu 2+ + 4NH 3 ⇄ 2 + .
3. Apskaičiuokite Cu 2+ jono aktyvumo koeficientą CuSO 4 tirpale, kai C(CuSO 4) = 0,016 mol/l.
Variantas Nr.12
1. Parašykite Na 2 CO 3 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Brønstedo teorijos požiūriu nustatykite, kokia yra H 2 O molekulė reakcijoje:
K + + xH 2 O ⇄ + .
3. Yra du NaCl tirpalai, kuriuose yra kitų elektrolitų. Šių tirpalų jonų stiprumas yra atitinkamai vienodas: aš 1 = 0,1 mol/l, aš 2 = 0,01 mol/l. Palyginkite aktyvumo rodiklius f(Na +) šiuose tirpaluose.
Variantas Nr.13
1. Parašykite Al(NO 3) 3 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Lewiso teorijos požiūriu nustatykite, kokia yra RNH 2 molekulė reakcijoje:
RNH 2 + H 3 O + ⇄ RNH 3 + + H 2 O.
3. Palyginkite katijonų aktyvumo koeficientus tirpale, kuriame yra FeSO 4 ir KNO 3, jei elektrolitų koncentracijos yra atitinkamai 0,3 ir 0,1 mol/l.
Variantas Nr.14
1. Parašykite K 3 PO 4 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Brønstedo teorijos požiūriu nustatykite, koks yra H 3 O + jonas reakcijoje:
HSO 3 - + H 3 O + ⇄ H 2 SO 3 + H 2 O.
Variantas Nr.15
1. Parašykite K 2 SO 4 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Lewiso teorijos požiūriu nustatykite, koks Pb(OH) 2 yra reakcijoje:
Pb(OH) 2 + 2OH - ⇄ 2 - .
Variantas Nr.16
1. Parašykite Ni(NO 3) 2 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Brønstedo teorijos požiūriu nustatykite, koks yra hidronio jonas (H 3 O +) reakcijoje:
2H 3 O + + S 2 - ⇄ H 2 S + 2H 2 O.
3. Tirpalo, kuriame yra tik Na 3 PO 4, jonų stiprumas yra 1,2 mol/l. Nustatykite Na 3 PO 4 koncentraciją.
Variantas Nr.17
1. Parašykite (NH 4) 2 SO 4 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Brønstedo teorijos požiūriu nustatykite, koks yra NH 4 + jonas reakcijoje:
NH 4 + + OH - ⇄ NH 3 + H 2 O.
3. Tirpalo, kuriame yra ir KI, ir Na 2 SO 4, jonų stiprumas yra 0,4 mol/l. C(KI) = 0,1 mol/l. Nustatykite Na 2 SO 4 koncentraciją.
Variantas Nr.18
1. Parašykite Cr 2 (SO 4) 3 elektrolitinės disociacijos lygtį.
2. Iš Brønstedo teorijos perspektyvos nustatykite, kokia yra baltymo molekulė reakcijoje:
INFORMACIJOS BLOKAS
pH skalė
3 lentelė. H + ir OH - jonų koncentracijų ryšys.
Problemų sprendimo standartai
1. Vandenilio jonų koncentracija tirpale yra 10 - 3 mol/l. Apskaičiuokite šio tirpalo pH, pOH ir [OH - ] vertes. Nustatykite tirpalo terpę.
Pastaba. Skaičiavimams naudojami šie santykiai: lg10 a = a; 10 lg a = A.
Tirpalo aplinka, kurios pH = 3, yra rūgštinė, nes pH< 7.
2. Apskaičiuokite 0,002 mol/l molinės koncentracijos druskos rūgšties tirpalo pH.
Kadangi praskiestame tirpale HC1 » 1, o vienbazinės rūgšties tirpale C(s) = C(s), galime rašyti:
3. Į 10 ml acto rūgšties tirpalo, kurio C(CH 3 COOH) = 0,01 mol/l, buvo įpilta 90 ml vandens. Raskite skirtumą tarp tirpalo pH verčių prieš ir po praskiedimo, jei (CH 3 COOH) = 1,85 × 10 - 5.
1) Pradiniame silpnos monobazinės rūgšties CH 3 COOH tirpale:
Taigi:
2) 90 ml vandens įpylimas į 10 ml rūgšties tirpalo atitinka 10 kartų praskiedimą. Štai kodėl.
Silpni elektrolitai- medžiagos, kurios dalinai disocijuoja į jonus. Silpnų elektrolitų tirpaluose kartu su jonais yra nedisocijuotų molekulių. Silpni elektrolitai negali pagaminti didelės jonų koncentracijos tirpale. Silpni elektrolitai apima:
1) beveik visos organinės rūgštys (CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH ir kt.);
2) kai kurios neorganinės rūgštys (H 2 CO 3, H 2 S ir kt.);
3) beveik visos druskos, bazės ir amonio hidroksidas Ca 3 (PO 4) 2, kurios mažai tirpsta vandenyje; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH;
Jie prastai (arba beveik visai) praleidžia elektrą.
Jonų koncentracijos silpnų elektrolitų tirpaluose kokybiškai apibūdinamos laipsniu ir disociacijos konstanta.
Disociacijos laipsnis išreiškiamas vieneto dalimis arba procentais (a = 0,3 yra sutartinė skirstymo į stiprius ir silpnus elektrolitus riba).
Disociacijos laipsnis priklauso nuo silpno elektrolito tirpalo koncentracijos. Skiedžiant vandeniu, disociacijos laipsnis visada didėja, nes didėja tirpiklio molekulių (H 2 O) skaičius vienoje ištirpusios medžiagos molekulėje. Pagal Le Chatelier principą elektrolitinės disociacijos pusiausvyra šiuo atveju turėtų pasislinkti produktų susidarymo kryptimi, t.y. hidratuoti jonai.
Elektrolitinės disociacijos laipsnis priklauso nuo tirpalo temperatūros. Paprastai, kylant temperatūrai, disociacijos laipsnis didėja, nes suaktyvėja ryšiai molekulėse, jos tampa judresnės ir lengviau jonizuojamos. Jonų koncentraciją silpname elektrolito tirpale galima apskaičiuoti žinant disociacijos laipsnį a ir pradinė medžiagos koncentracija c tirpale.
HAn = H + + An - .
Šios reakcijos pusiausvyros konstanta K p yra disociacijos konstanta K d:
K d = . / . (10.11)
Jei pusiausvyros koncentracijas išreiškiame silpnojo elektrolito C koncentracija ir jo disociacijos laipsniu α, gauname:
K d = C. α. S. α/S. (1-α) = C. α 2 /1-α. (10.12)
Šis ryšys vadinamas Ostvaldo praskiedimo dėsnis. Labai silpniems elektrolitams esant α<<1 это уравнение упрощается:
K d = C. α 2. (10.13)
Tai leidžia daryti išvadą, kad esant begaliniam praskiedimui, disociacijos laipsnis α linkęs į vienybę.
Protolitinė pusiausvyra vandenyje:
,
,
Esant pastoviai temperatūrai praskiestuose tirpaluose, vandens koncentracija vandenyje yra pastovi ir lygi 55,5, ( 
)
, (10.15)
kur K in yra joninis vandens produktas.
Tada =10 -7. Praktikoje dėl matavimo ir registravimo patogumo naudojama reikšmė yra vandenilio indeksas, rūgšties arba bazės stiprumo kriterijus. Pagal analogiją 
.
Iš lygties (11.15): 
.
Esant pH=7 – tirpalo reakcija neutrali, esant pH<7 – кислая, а при pH>7 – šarminis.
Normaliomis sąlygomis (0°C):
, Tada
10.4 pav. – įvairių medžiagų ir sistemų pH
10.7 Stiprūs elektrolitų tirpalai
Stiprūs elektrolitai – tai medžiagos, kurios ištirpusios vandenyje beveik visiškai suyra į jonus. Paprastai stiprūs elektrolitai apima medžiagas su joninėmis arba labai polinėmis jungtimis: visos gerai tirpios druskos, stiprios rūgštys (HCl, HBr, HI, HClO 4, H 2 SO 4, HNO 3) ir stiprios bazės (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba(OH) 2, Sr(OH) 2, Ca(OH) 2).
Stipriame elektrolito tirpale ištirpusi medžiaga pirmiausia randama jonų (katijonų ir anijonų) pavidalu; nedisocijuotų molekulių praktiškai nėra.
Esminis skirtumas tarp stiprių ir silpnų elektrolitų yra tas, kad stiprių elektrolitų disociacijos pusiausvyra visiškai pasislenka į dešinę:
H 2 SO 4 = H + + HSO 4 - ,
ir todėl pusiausvyros (disociacijos) konstanta pasirodo esanti neapibrėžtas dydis. Elektros laidumo sumažėjimas didėjant stipraus elektrolito koncentracijai atsiranda dėl elektrostatinės jonų sąveikos.
Olandų mokslininkas Petrusas Josephusas Wilhelmusas Debye ir vokiečių mokslininkas Erichas Hückelis, pasiūlę modelį, sudarantį stipriųjų elektrolitų teorijos pagrindą, postulavo:
1) elektrolitas visiškai disocijuoja, bet santykinai atskiestuose tirpaluose (C M = 0,01 mol. l -1);
2) kiekvieną joną supa priešingo ženklo jonų apvalkalas. Savo ruožtu kiekvienas iš šių jonų yra solvatuotas. Ši aplinka vadinama jonine atmosfera. Vykstant elektrolitinei priešingų ženklų jonų sąveikai, būtina atsižvelgti į joninės atmosferos įtaką. Kai katijonas juda elektrostatiniame lauke, joninė atmosfera deformuojasi; prieš jį storėja, o už jo plonėja. Tokia joninės atmosferos asimetrija labiau slopina katijono judėjimą, tuo didesnė elektrolitų koncentracija ir didesnis jonų krūvis. Šiose sistemose koncentracijos sąvoka tampa dviprasmiška ir turi būti pakeista veikla. Dvejetainio vieno krūvio elektrolito KatAn = Kat + + An - katijono (a +) ir anijono (a -) aktyvumas yra atitinkamai lygus.
a + = γ + . C + , a - = γ - . C - , (10.16)
kur C + ir C - yra atitinkamai katijono ir anijono analitinės koncentracijos;
γ + ir γ - yra jų aktyvumo koeficientai.
|
Neįmanoma nustatyti kiekvieno jono aktyvumo atskirai, todėl vieno įkrovimo elektrolitams naudojamos geometrinės vidutinės aktyvumo vertės.
ir aktyvumo koeficientai:
Debye-Hückel aktyvumo koeficientas priklauso bent jau nuo temperatūros, tirpiklio dielektrinės konstantos (ε) ir jonų stiprumo (I); pastarasis naudojamas kaip tirpalo jonų sukuriamo elektrinio lauko intensyvumo matas.
Tam tikro elektrolito jonų stiprumas išreiškiamas Debye-Hückel lygtimi:
Jonų stiprumas savo ruožtu yra lygus
čia C yra analitinė koncentracija;
z yra katijono arba anijono krūvis.
Vieno krūvio elektrolito jonų stipris sutampa su koncentracija. Taigi tos pačios koncentracijos NaCl ir Na 2 SO 4 turės skirtingą jonų stiprumą. Stiprių elektrolitų tirpalų savybes galima palyginti tik tada, kai jonų stiprumas yra vienodas; net mažos priemaišos smarkiai pakeičia elektrolito savybes.
10.5 pav. – Priklausomybė
Instrukcijos
Šios teorijos esmė ta, kad ištirpę (ištirpę vandenyje) beveik visi elektrolitai suskaidomi į jonus, kurie yra tiek teigiamo, tiek neigiamo krūvio (tai vadinama elektrolitine disociacija). Veikiant elektros srovei, neigiami ("-") juda link anodo (+), o teigiamai įkrauti (katijonai, "+") link katodo (-). Elektrolitinė disociacija yra grįžtamasis procesas (atvirkštinis procesas vadinamas „moliarizacija“).
(a) elektrolitinės disociacijos laipsnis priklauso nuo paties elektrolito, tirpiklio ir jų koncentracijos. Tai yra molekulių, suskaidytų į jonus, skaičiaus (n) ir bendro į tirpalą įvestų molekulių skaičiaus (N) santykis. Jūs gaunate: a = n / N
Taigi stiprūs elektrolitai yra medžiagos, kurios ištirpusios vandenyje visiškai suyra į jonus. Stiprūs elektrolitai dažniausiai yra medžiagos, turinčios labai polinį ar ryšį: tai labai tirpios druskos (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), taip pat stiprios bazės (KOH, NaOH, RbOH, Ba(OH)2, CsOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2). Stipriame elektrolite jame ištirpusi medžiaga daugiausia yra jonų pavidalu ( ); Nesusijusių molekulių praktiškai nėra.
Silpni elektrolitai yra medžiagos, kurios tik iš dalies disocijuoja į jonus. Silpnuose elektrolituose kartu su jonais tirpale yra nedisocijuotų molekulių. Silpni elektrolitai nesukuria stiprios jonų koncentracijos tirpale.
Tarp silpnųjų yra:
- organinės rūgštys (beveik visos) (C2H5COOH, CH3COOH ir kt.);
- kai kurios rūgštys (H2S, H2CO3 ir kt.);
- beveik visos vandenyje mažai tirpios druskos, amonio hidroksidas, taip pat visos bazės (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH);
- vanduo.
Jie praktiškai nepraleidžia elektros srovės arba laido, bet prastai.
Atkreipkite dėmesį
Nors grynas vanduo labai prastai praleidžia elektrą, jo elektrinis laidumas yra išmatuojamas dėl to, kad vanduo šiek tiek disocijuoja į hidroksido ir vandenilio jonus.
Naudingi patarimai
Dauguma elektrolitų yra agresyvios medžiagos, todėl dirbdami su jais būkite itin atidūs ir laikykitės saugos taisyklių.
Stipri bazė yra neorganinis cheminis junginys, sudarytas iš hidroksilo grupės -OH ir šarminio (periodinės sistemos I grupės elementai: Li, K, Na, RB, Cs) arba šarminio žemės metalo (II grupės elementai Ba, Ca). ). Parašyta formulėmis LiOH, KOH, NaOH, RbOH, CsOH, Ca(OH) ₂, Ba(OH) ₂.
Jums reikės
- garinimo puodelis
- degiklis
- rodikliai
- metalinis strypas
- N3PO4
Instrukcijos
Pasireiškia rimtos priežastys, būdingos visiems. Jo buvimas tirpale nustatomas pagal indikatoriaus spalvos pasikeitimą. Į mėginį su tiriamuoju tirpalu įpilkite fenolftaleino arba nepadėkite lakmuso popieriaus. Metilo apelsinas suteikia geltoną spalvą, fenolftaleinas – purpurinę spalvą, o lakmuso popierius pasidaro mėlynas. Kuo stipresnis pagrindas, tuo intensyvesnė indikatoriaus spalva.
Jei reikia išsiaiškinti, kurie šarmai jums pateikiami, atlikite kokybinę tirpalų analizę. Labiausiai paplitusios stiprios bazės yra litis, kalis, natris, baris ir kalcis. Bazės reaguoja su rūgštimis (neutralizacijos reakcijos), sudarydamos druską ir vandenį. Šiuo atveju galima išskirti Ca(OH)2, Ba(OH)2 ir LiOH. Sujungus su rūgštimi, susidaro netirpūs junginiai. Likę hidroksidai nesudarys kritulių, nes Visos K ir Na druskos yra tirpios.
3 Ca(OH)₂ + 2 H3PO4 --→ Ca3(PO4)₂↓+ 6 H2O
3 Ba(OH)₂ +2 Н3PO4 --→ Ba3(PO4)₂↓+ 6 H₂О
3 LiOH + H3PO4 --→ Li3PO₄↓ + 3 H2O
Nukoškite juos ir išdžiovinkite. Supilkite džiovintas nuosėdas į degiklio liepsną. Keičiant liepsnos spalvą galima kokybiškai nustatyti ličio, kalcio ir bario jonus. Atitinkamai jūs nustatysite, kuris hidroksidas yra kuris. Ličio druskos nuspalvina degiklio liepsną karmino raudonumu. Bario druskos yra žalios, o kalcio druskos yra tamsiai raudonos spalvos.
Likę šarmai sudaro tirpius ortofosfatus.
3 NaOH + H3PO4--→ Na3PO4 + 3 H2O
3 KOH + H3PO4--→ K3PO4 + 3 H2O
Vandenį būtina išgarinti iki sausų likučių. Išgarintas druskas po vieną sudėkite ant metalinio strypo į degiklio liepsną. Ten natrio druska - liepsna taps ryškiai geltona, o kalio - rausvai violetinė. Taigi, turėdami minimalų įrangos ir reagentų rinkinį, nustatėte visas jums pateiktas rimtas priežastis.
Elektrolitas yra medžiaga, kuri kietoje būsenoje yra dielektrikas, tai yra, ji nepraleidžia elektros srovės, bet ištirpusi arba išlydyta tampa laidininku. Kodėl taip smarkiai pasikeičia savybės? Faktas yra tas, kad elektrolitų molekulės tirpaluose arba lydaluose disocijuoja į teigiamai įkrautus ir neigiamai įkrautus jonus, dėl kurių šios medžiagos tokioje agreguotoje būsenoje gali praleisti elektros srovę. Dauguma druskų, rūgščių ir bazių turi elektrolitinių savybių.
Instrukcijos
Kokios medžiagos laikomos stipriomis? Tokios medžiagos, kurių tirpaluose ar lydaluose veikia beveik 100 % molekulių, nepriklausomai nuo tirpalo koncentracijos. Į sąrašą įtraukta absoliuti dauguma tirpių šarmų, druskų ir kai kurių rūgščių, tokių kaip druskos, bromidas, jodidas, azoto ir kt.
Kaip tirpaluose ar lydaluose elgiasi silpnieji? elektrolitų? Pirma, jie disocijuoja labai mažai (ne daugiau kaip 3% viso molekulių skaičiaus), antra, jų disociacija blogėja ir lėtėja, kuo didesnė tirpalo koncentracija. Tokie elektrolitai apima, pavyzdžiui, (amonio hidroksidą), daugumą organinių ir neorganinių rūgščių (įskaitant vandenilio fluorido rūgštį - HF) ir, žinoma, mums visiems pažįstamą vandenį. Kadangi tik nedidelė jo molekulių dalis skyla į vandenilio ir hidroksilo jonus.
Atminkite, kad disociacijos laipsnis ir atitinkamai elektrolito stiprumas priklauso nuo veiksnių: paties elektrolito pobūdžio, tirpiklio ir temperatūros. Todėl šis skirstymas tam tikru mastu yra savavališkas. Juk ta pati medžiaga skirtingomis sąlygomis gali būti ir stiprus, ir silpnas elektrolitas. Norint įvertinti elektrolito stiprumą, buvo įvesta speciali reikšmė - disociacijos konstanta, nustatyta remiantis masės veikimo dėsniu. Bet jis taikomas tik silpniems elektrolitams; stiprus elektrolitų nepaklūsta masinių veiksmų dėsniui.
Šaltiniai:
- stiprių elektrolitų sąrašas
Druskos- tai cheminės medžiagos, susidedančios iš katijono, tai yra teigiamai įkrauto jono, metalo ir neigiamai įkrauto anijono - rūgšties liekanos. Druskų yra daug rūšių: normalių, rūgščių, bazinių, dvigubų, mišrių, hidratuotų, kompleksinių. Tai priklauso nuo katijonų ir anijonų sudėties. Kaip galite nustatyti bazę druskos?
Tokių elektrolitų yra arti 1.
Stipriems elektrolitams priskiriama daug neorganinių druskų, kai kurios neorganinės rūgštys ir bazės vandeniniuose tirpaluose, taip pat tirpikliuose, pasižyminčiuose dideliu disociacijos gebėjimu (alkoholiuose, amiduose ir kt.).
Wikimedia fondas.
2010 m.
Pažiūrėkite, kas yra „stiprūs elektrolitai“ kituose žodynuose: stiprūs elektrolitai – – elektrolitai, kurie vandeniniuose tirpaluose beveik visiškai disocijuoja. Bendroji chemija: vadovėlis / A. V. Zholnin ...
Cheminiai terminai Joninio laidumo medžiagos; Jie vadinami antrosios rūšies laidininkais, srovei praeinant per juos perduodama medžiaga. Elektrolitams priskiriamos išlydytos druskos, oksidai arba hidroksidai, taip pat (o tai pastebimai... ...
Collier enciklopedija Elektrolitai - skystos arba kietos medžiagos, kuriose dėl elektrolitinės disociacijos susidaro bet kokios pastebimos koncentracijos jonai, dėl kurių praeina nuolatinė elektros srovė. Elektrolitai tirpaluose......
Enciklopedinis metalurgijos žodynas
Elektrolitas yra cheminis terminas, reiškiantis medžiagą, kurios lydalas arba tirpalas praleidžia elektros srovę dėl disociacijos į jonus. Elektrolitų pavyzdžiai yra rūgštys, druskos ir bazės. Elektrolitai yra antros rūšies laidininkai, ... ... Vikipedija Plačiąja prasme skystos arba kietos sistemos, kuriose jonų yra pastebima koncentracija, dėl kurios per jas praeina elektra. srovė (joninis laidumas); siaurąja prasme, va, kurie p re suyra į jonus. Tirpinant E......
Fizinė enciklopedija In va, kuriame jonų yra pastebimos koncentracijos, sukeliančios elektros praėjimą. srovė (joninis laidumas). Skambino ir E.. antrosios rūšies laidininkai. Siaurąja to žodžio prasme E. in va, molekulės, kurios yra p re dėl elektrolitinės ... ...
Chemijos enciklopedija - (iš Electro... ir graikų lytos suirusios, tirpios) skystos arba kietos medžiagos ir sistemos, kuriose jonų yra bet kokia pastebima koncentracija, sukelianti elektros srovės praėjimą. Siaurąja prasme E......
Šis terminas turi kitas reikšmes, žr. „Disociacija“. Elektrolitinė disociacija yra elektrolito skilimo į jonus procesas, kai jis ištirpsta arba tirpsta. Turinys 1 Disociacija tirpaluose 2 ... Vikipedija
Elektrolitas – medžiaga, kurios lydalas ar tirpalas praleidžia elektros srovę dėl disociacijos į jonus, tačiau pati medžiaga elektros srovės nelaidžia. Elektrolitų pavyzdžiai yra rūgščių, druskų ir bazių tirpalai.... ... Vikipedija
ELEKTROLITINĖ DISOCIACIJA- ELEKTROLITINĖ DISOCIACIJA, elektrolitų skaidymas tirpale į elektriškai įkrautus jonus. Koef. ne Goffa. Van't Hoffas (van t Noy) parodė, kad tirpalo osmosinis slėgis yra lygus slėgiui, kurį sukurtų ištirpęs... ... Didžioji medicinos enciklopedija
Knygos
- Fermi-Pasta-Ulam sugrįžimo fenomenas ir kai kurie jo pritaikymai. Fermi-Pasta-Ulam grąžos įvairiose netiesinėse terpėse tyrimas ir FPU spektro generatorių medicinai kūrimas, Andrey Berezin. Ši knyga bus pagaminta pagal jūsų užsakymą naudojant spausdinimo pagal pareikalavimą technologiją.
Pagrindiniai darbo rezultatai yra tokie. Kortewego susietųjų lygčių sistemos rėmuose...
Instrukcijos
- Elektrolitai yra medžiagos, medžiagų lydiniai arba tirpalai, kurie turi savybę elektrolitiškai pravesti galvaninę srovę. Galite nustatyti, kuriems elektrolitams medžiaga priklauso, naudodamiesi elektrolitinės disociacijos teorija.
- Šios teorijos esmė ta, kad ištirpę (ištirpę vandenyje) beveik visi elektrolitai suskaidomi į jonus, kurie yra tiek teigiamo, tiek neigiamo krūvio (tai vadinama elektrolitine disociacija). Veikiant elektros srovei, neigiami (anijonai, „-“) juda link anodo (+), o teigiamai įkrauti (katijonai, „+“) link katodo (-). Elektrolitinė disociacija yra grįžtamasis procesas (atvirkštinis procesas vadinamas „moliarizacija“).
- Taigi stiprūs elektrolitai yra medžiagos, kurios ištirpusios vandenyje visiškai suyra į jonus. Stipriems elektrolitams, kaip taisyklė, priskiriamos medžiagos su labai poliniais arba joniniais ryšiais: tai labai tirpios druskos, stiprios rūgštys (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), taip pat stiprios bazės (KOH, NaOH, RbOH, Ba (OH)2, CsOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2). Stipriame elektrolite jame ištirpusi medžiaga daugiausia yra jonų (anijonų ir katijonų) pavidalu; Nesusijusių molekulių praktiškai nėra.
- Silpni elektrolitai yra medžiagos, kurios tik iš dalies disocijuoja į jonus. Silpnuose elektrolituose kartu su jonais tirpale yra nedisocijuotų molekulių. Silpni elektrolitai nesukuria didelės jonų koncentracijos tirpale.
- organinės rūgštys (beveik visos) (C2H5COOH, CH3COOH ir kt.);
- kai kurios neorganinės rūgštys (H2S, H2CO3 ir kt.);
- beveik visos vandenyje mažai tirpios druskos, amonio hidroksidas, taip pat visos bazės (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH);
- Vanduo jie praktiškai nelaidžia elektros srovei, bet prastai.