Toate substanțele prin capacitatea de a conduce un curent electric într-o soluție sau într-o topitură pot fi împărțite în două grupe: electroliți și non-electroliți.
Electroliții sunt substanțe ale căror soluții sau topiri conduc curent electric. Electroliții includ acizi, baze și săruri. Acestea sunt substanțe cu un tip polar ionic sau covalent.
Electroliții sunt substanțe ale căror soluții sau topiri nu conduc curent electric.
Acestea sunt substanțe cu legături covalent nonpolar sau polaritate scăzută.
unele gaze (azot, oxigen),
unele solide (sulf, siliciu, cupru),
anumiți compuși organici (zaharoză, benzen, alcool etilic).
Capacitatea electroliților de a conduce un curent electric este fundamental diferită de capacitatea de a conduce un curent electric care există în metale. Conductivitatea electrică a metalelor se datorează mișcării electronilor, iar electroconductivitatea electroliților este legată de mișcarea ionilor.
Spre deosebire de metale - conductoarele de primul tip - electroliții aparțin conductorilor de tipul celui de-al doilea.
Astfel, de exemplu, ionii de sodiu (Na +) și (Cl-) din rețeaua cristalină de clorură de sodiu sunt puternic atrași unul de altul și nu se pot mișca liber. Prin urmare, sarea solidă nu conduce un curent electric. Când sarea se topește, are loc procesul de descompunere a substanței în ioni sub acțiunea temperaturii - disociere termică.
Atunci când sarea este dizolvată în apă, ionii care formează acest electrolit sunt separați unul de celălalt sub acțiunea moleculelor de apă polară și sunt distribuiți între moleculele solventului. Există un proces de disociere electrolitică.
Disocierea electrolitică este procesul de dezintegrare a unei substanțe în soluție în ioni sub acțiunea moleculelor de solvenți polari. În acest caz se formează ioni încărcați pozitiv (cationi) și ioni încărcați negativ (anioni).
Când se dizolvă în apă sau în timpul topirii non-electroliților, de exemplu, zahărul, cristalele se descompun numai în molecule separate neutre din punct de vedere electric. În acest caz, nu se formează ioni și soluția sau topirea nonlectroliților nu conduce un curent electric.
Pentru a explica comportamentul electroliților, cercetătorul suedez S. Arrhenius în 1887 a propus o teorie, numită teoria disocierii electrolitice. Esența acestei teorii este după cum urmează:
1. Electroliții se dizolvă sau se dizolvă în dizolvare, se disociază în ioni pozitivi și negativi. Proprietățile ionilor sunt complet diferite de cele ale atomilor care le-au format.
2. Sub influența curentului electric ionii dobândesc mișcarea direcțională: ionii încărcați pozitiv (cationi) migrează la electrodul încărcat negativ (catod), încărcate negativ (anioni) - la electrodul încărcat pozitiv (anod).
3. Disocierea este un proces reversibil. Aceasta înseamnă că, în paralel cu descompunerea moleculelor în ioni (disociere), are loc procesul invers al legăturii moleculare (molarizare).
Pentru a marca această caracteristică a proceselor de disociere electrolitică în ecuații, semnul egalității este înlocuit cu semnul reversibilității (D). De exemplu, ecuația de disociere pentru moleculele unui anumit electrolit KtAn pe cationul Kt + și anionul A n - este scrisă ca:
Din punct de vedere al teoriei disocierii electrolitice, acizii (conform lui Arrhenius) sunt substanțe complexe care disociază în cationi de hidrogen și anioni ai reziduurilor acide.
Reziduurile acide (C1-NO3 - etc.) pentru diferiți acizi sunt diferiți, dar comun pentru toți acizii este formarea soluțiilor de ioni de hidrogen (H +). Prezența în soluțiile acide a ionului de hidrogen, mai precis a ionului hidrogen hidratat - hidroxioniu (H + # 8729; H20 sau H3O +) determină proprietățile generale ale acizilor: gust acru, acțiunea asupra indicatorilor, interacțiunea cu metalele cu evoluția hidrogenului etc.
Bazele (conform lui Arrhenius) sunt substanțe complexe care disociază anionii hidroxilici și cationii metalici (sau grupurile substitutive).
Proprietățile generale ale bazelor (săpun la atingere, acțiunea corespunzătoare asupra indicatorului, interacțiunea cu acizii etc.) sunt determinate de prezența ionilor de hidroxil (OH) în soluțiile de bază.
Sărurile sunt substanțe complexe care disociază în cationi metalici și anioni ai reziduurilor acide.
Pentru a cuantifica procesul de disociere electrolitică, se utilizează conceptul gradului de disociere electrolitică.
Gradul de disociere electrolitică a arată fracția de molecule care se descompun în ioni.
Gradul de disociere electrolitică se calculează ca raportul dintre numărul de molecule care s-au degradat în ioni (n) la numărul total de molecule ale substanței dizolvate (nr):
Gradul de disociere este exprimat în fracțiuni de unul sau în procente.
De exemplu, dacă a = 30%, aceasta înseamnă că din fiecare 100 de molecule ale electrolitului, 30 (a = 0, 3) se descompune în ioni.
Gradul de disociere electrolitică depinde de:
· Natura substanței dizolvate,
Dependența disocierii de natura electrolitului este determinată de polaritatea legăturilor dintre atomii din particula electrolitului. Substanțele cu legături covalent nonpolar sau cu polaritate scăzută nu disociază sau disociază nesemnificativ. Ei bine disociază materiale cu legături covalent puternic polar sau ionic. Prin urmare, în soluții de clorură de sodiu (legare ionică), acid clorhidric (legătură covalentă polară) și clor (legătură covalentă nepolară) se va disocia și NaS1 HK1 și molecula Cl2 va fi în soluție sub formă de molecule.
Dacă moleculele din soluție sunt compuși complecși cu diverse tipuri de comunicare, descompunerea moleculei în ioni are loc la localizarea moleculei, unde atomii sunt legați cu o legătură covalentă ionic sau foarte polar.
De exemplu, molecula de carbonat acid de potasiu KHCO3 este caracterizată prin prezența legăturilor ionice (K-O) și covalent polar (H-O și C-O).
# 916; OEO (K-O) = 3,5-0,91 = 2,59 legătură ionică
# 916; ОЭО (Н-О) = 3,5-2,1 = 1,4 comunicare covalentă polară
# 916; ОЭО (С-О) = 3,5-2,5 = 1,0 comunicație polară covalentă
Cea mai mare valoare a diferenței dintre electronegativities relative (.. # 916; OEE, a se vedea tabelul 14 cereri) comunică disocierea K-O ipoetomu cauzată de ruperea comunicării mai polar (de fapt ionic):
Disocierea acestei substanțe este, de asemenea, posibilă în a doua etapă. Este asociată cu ruperea unei legături H-O polară suficient de puternică.
Ruptura unei legături C-O joasă-polară nu are loc.
Un rol important în procesul de disociere este jucat de un solvent. Cu cât solventul este mai polar, cu atât mai bine disociază electrolitul dat în acesta și cu atât este mai mare gradul de disociere a acestuia din urmă. Dacă reprezentăm o substanță disociantă ca un sistem de încărcări cu două puncte, atunci forța de interacțiune a ionilor (F) în care această substanță disociază este determinată în conformitate cu legea Coulomb:
Această forță depinde nu numai de mărimea încărcăturilor particulelor (e1 și e2) și de distanța dintre ele (r), ci și de natura mediei în care interacționează particulele. Natura mediului este caracterizată de valoarea constantei dielectrice (e), care arată de câte ori forța de interacțiune dintre încărcările într-un mediu dat este mai mică decât în vid.
Valorile permitivității unor solvenți la 25 ° C sunt prezentate mai jos.
Amoniacul lichid e = 25,4
Alcoolul etilic e = 25,2
O soluție de acid clorhidric în benzen (e = 2,3), practic, nu se disociază și nu conduce curentul electric, în timp ce apa (e = = 80) disociat soluție de acid clorhidric și bine conduce curentul electric.
Creșterea temperaturii, ca regulă, mărește disocierea și, atunci când este încălzită, crește gradul de disociere.
Cu scăderea concentrației de electroliți, adică când este diluat, crește gradul de disociere. Prin urmare, atunci când vorbim despre gradul de disociere, trebuie indicată concentrația soluției.
În funcție de mărimea gradului de disociere electrolitică, se disting electroliții puternici și cei slabi.
Conform gradului de disociere în 0,1N. soluțiile tuturor electroliților pot fi împărțite:
a = 0 non-electrolitic,
0