bază) sau alcalinizare (pentru săruri formate de o bază tare și un acid slab).
Să luăm acum în considerare hidroliza sărurilor formate dintr-un acid polibazic slab sau o bază slabă a unui metal multivalent. Hidroliza acestor săruri are loc treptat. Astfel, prima etapă de hidroliză a carbonatului de sodiu se realizează conform ecuației
Na2C03 + H2O ↔ NaHC03 + NaOH
sau în forma moleculară ionică:
CO32- + H2O ↔ HCO3- + OH +
Sarea acidă formată la rândul ei suferă hidroliză (a doua etapă de hidroliză)
NaHCO3 + H2O ↔ H2CO3 + NaOH
HCO3- + H2O ↔ H2CO3 + OH-
După cum se poate observa, în hidroliza primei etape a unui ion
NCO3-, care se caracterizează prin disociere a doua constanta de disociere a acidului carbonic, și prin hidroliza acidului carbonic forme a doua etapă, care caracterizează prima constanta de disociere a disocierii sale. De aceea, prin prima hidroliză constantă etapa 1 este conectat Cg cu o a doua disociere acidă constantă, iar constanta de-a doua etapă hidroliza Cg, 2- cu prima constanta de disociere acidă. Această relație este exprimată de următoarele relații:
Deoarece prima constanță de disociere a acidului este întotdeauna mai mare decât a doua, constanta de hidroliză pentru prima etapă este întotdeauna mai mare decât constanta de hidroliză pentru a doua etapă:
Din acest motiv, hidroliza primei etape are loc întotdeauna într-o măsură mai mare decât al doilea. In plus, ionii formate prin hidroliza primei etape (în cele de mai sus primere- OH- ioni) deplasează echilibrul la stânga de-a doua etape, m. F. De asemenea, inhibă hidroliza a doua etapă.
Hidroliza sărurilor formate de baza slabă a unui metal multivalent se realizează în mod analog. De exemplu, hidroliza clorurii de cupru (II) trece prin prima etapă pentru a forma clorura hidroxamată
CuuCI2 + H2O ↔ CuOHCI + HCI
sau în forma moleculară ionică:
Cu2 + + H2O ↔ CuOH + + H +
Hidroliza în etapa a doua are loc într-un grad nesemnificativ:
CuOH + + H2O ↔ Cu (OH) 2 + H +
Teoria protonilor de acizi și baze consideră hidroliza ca un caz special de echilibru acido-bazic: protonul trece de la o moleculă de apă la un ion dat sau de la un ion dat la o moleculă de apă. De exemplu, hidroliza de amoniu poate fi exprimată prin ecuația:
NH4 + + H2O ↔ H3O + + NH3
3. Aplicarea electroliților
Electroliții joacă un rol important în știință și tehnologie. Ele participă la procese electrochimice și multe procese biologice, ele reprezintă mediul pentru sinteza organică și anorganică și producția electrochimică.
Dispozitive cu electroliți solizi. Scopul principal al electroliților solizi de oxizi a fost văzut în crearea celulelor de combustie - surse chimice de curent, în care energia gazului este transformată direct în energie electrică. Celulele de combustibil sunt rude apropiate de celule galvanice. Dar ei sunt, atâta timp cât electrolit și electrozii au o substanță activă, și pile de combustie pot funcționa pe termen nelimitat, până când acesta este alimentat cu combustibil. Cercetarea sistematică a electroliților de oxid de solide a început în Germania la începutul anilor '50, iar de la sfârșitul anilor 50 au fost dezvoltate în URSS, SUA și Canada. În țara noastră, aceste lucrări de la început a condus Institutul de Chimie, Ural Sucursalei URSS (Sverdlovsk, acum Ekaterinburg), și Școala de înaltă temperatură Electrochimie electroliti solizi, create în Urali, a devenit o lățime unică de acoperire și profunzime a problemelor de studiu sale.
Construcțiile, bazate pe electroliți solizi, sunt foarte brevetate, dar principiul acțiunii lor este același și destul de simplu. Acesta este un tub de testare cu pereche de electrozi pe perete, în exterior și în interior. Acesta este plasat în încălzitor; În interiorul tubului de testare și în spațiul din jurul acestuia, poate fi furnizat gaz. Să vedem ce funcții pot funcționa astfel de dispozitive.
Senzori de compoziție de gaz potențiometric. Probabil, ele sunt cele mai simple. Electrozii din diferite gaze dobândesc diferite potențiale. Dacă, de exemplu, în interiorul tubului există oxigen pur, iar în exterior este un gaz cu o concentrație necunoscută, atunci diferența de potențial electrod poate fi determinată.
Senzorii potențiometrici permit determinarea compoziției amestecurilor mai complexe de gaze care conțin dioxid de carbon și monoxid de carbon, hidrogen și vapori de apă. Dacă o tijă de electroliți solizi cu electrozi pe capete este încălzită neuniform, începe să piardă oxigenul și o diferență de potențial apare între electrozii. Prin magnitudinea sa, puteți determina, de exemplu, compoziția gazelor de eșapament ale unui motor de automobile. În Occident, unde cerințele privind puritatea gazelor de eșapament sunt foarte stricte, astfel de senzori sunt produși în milioane. La noi pe astfel de "fleacuri", nu acordați atenție încă.
Senzorii de oxigen sunt singurele dispozitive cu electroliți solizi care au găsit aplicații practice.
Pompe de oxigen. Lăsați aerul sau gazul care conține oxigen să fie introdus în spațiul exterior al tubului. Dacă electrodul exterior devine anod și cel intern devine un catod, oxigenul pur va curge în tubul de testare din gaz. Astfel de dispozitive - pompe de oxigen - pot găsi aplicații în care consumul de oxigen este scăzut sau este necesară o puritate ridicată.
Electrolizoare. Acum la electrodul extern - catodul - vaporii de apă sau dioxidul de carbon sunt furnizate. La catod, se va produce descompunerea vaporilor sau a dioxidului de carbon, iar în ambele cazuri se va degaja oxigen la anod. Capacitatea unică a acestei celule de electroliză de înaltă temperatură de a descompune simultan vaporii de apă și dioxidul de carbon face posibilă crearea unui sistem de susținere a vieții, de exemplu, a obiectelor spațiale.
Generatoare de energie termică. Omul a făcut primul pas spre independență față de natură, după ce a învățat să păstreze focul, o sursă cu adevărat universală de energie. Focul de foc dădea căldură și lumină, mâncare era pregătită pe el, consuma doar cantitatea de combustibil necesară. Focul de foc a rămas pentru mii de ani principala instalație electrică a omului și nu este surprinzător faptul că experimentăm un fel de nostalgie pentru focul cu lemn ars.
Chiar și la sfârșitul secolului trecut lămpile și lămpile de kerosen au luminat și căldura a fost asigurată de sobe. Numai cu puțin peste o sută de ani electricitatea a început să lucreze asupra unei persoane, care ar putea da lumină, căldură și muncă mecanică. La un moment dat se părea că era suficient să aduci doar energie electrică locuinței și acolo să o transformi în orice. Dar economia a spus: eficiența centralei electrice este mai mică de 40%, pierderile de transmisie și conversia inversă a energiei electrice în alte tipuri de energie sunt, de asemenea, semnificative. Este clar că acolo unde este necesar doar căldură, este de dorit să-l primești direct din combustibil. Și nu este o coincidență faptul că astăzi discutăm o idee simplă: să întoarcem "vatra" casei sub forma unui generator electrochimic cu o celulă de combustibil care convertește energia combustibilului în electricitate și căldură.
Celule de combustibil. Permiteți alimentarea cu hidrogen a pereților exteriori ai tubului și a oxigenului din interiorul acestuia. O tensiune de aproximativ volți va apărea între electrozii, curentul va curge prin lanțul de legătură, iar reacțiile vor avea loc pe electrozii, care sunt inversa a ceea ce se întâmplă în electrolizor. Electrodul exterior va deveni un anod, electrodul intern va fi un catod, iar dispozitivul se va transforma într-o sursă de curent - o celulă de combustibil solid de combustibil.
Același dispozitiv poate servi atât ca o celulă de combustie cât și ca un electrolizer, permițând acumularea de energie electrică. În perioada de consum redus, capacitatea nerecuperată a centralelor electrice este utilizată pentru producerea hidrogenului. Electrolizorul Consumul de vârf începe ca celulă de combustibil, producând electricitate din cărbune convertit hidrogen, ulei, alcooli și diverse gaze (care, de exemplu, în Brazilia, este folosit drept combustibil pentru autoturisme). Elementul va fi baza unui generator de electrochimic, care se poate schimba în mod semnificativ conceptul de alimentare cu energie acasă. Cel mai simplu tehnic generator este gazul natural - metan sau propan.
După cum arată cercetarea, eficiența electrică atinge 70%. Restul de 30% din energia combustibilului este eliberată sub formă de căldură, care poate fi utilizată în turbine cu abur. Eficiența unei astfel de instalații combinate poate depăși 80% - nici un astfel de generator nu are o astfel de eficiență ridicată.
Opt ani în urmă, Institutul de temperatură înaltă electrochimie, Ural Filiala Academiei de Științe din Rusia a fost făcută o capacitate de metan generator de demo de un kilowat. Dar înainte ca implementarea practică a problemei să nu vină. Lucrările de proiectare experimentală, care au început deja, nu au fost finalizate complet. Sarcina este foarte complexă, trebuie rezolvată în cadrul programului național, încercările de dezvoltare a acesteia nu au reușit până acum.
Electrolitul sodiu-litiu alcalin este utilizat pe scară largă în industria auto și minieră. Scopul principal al acestui electrolit este umplerea diferitelor baterii alcaline. Se folosește pentru a umple bateriile stivuitoarelor electrice și a locomotivelor electrice miniere speciale.
Acidul electrolitic este utilizat pentru turnarea în baterii cu plumb a autoturismelor și a camioanelor.
Pentru a pregăti electrolitul într-o baie căptușită cu plumb, se adaugă acid fluorhidric HF și se adaugă acid boric H3BO3. Acidul borofluoric HBF4 obținut se filtrează și se dizolvă în acesta cadmiu carbonic. Pentru recepția unui electrolit de acoperire strălucitoare aplicați electrolitul cu următoarea structură, g / l. Acoperirea este produsă la o densitate de curent a catodului de 9-10 A / dm2 și la o temperatură de 50 ° C.
Când se utilizează părți de cadmiu cu o formă geometrică complexă, se utilizează electroliți de amoniac, a căror capacitate de disipare este mai mare decât cea a celor acide. Cel mai adesea folosit electrolit cu următoarea compoziție, g / l.
Acoperirea este efectuată la o densitate de curent a catodului de 0,5-1,0 A / dm2, pH = 6,9 și o temperatură a băii de 20-25 ° C. Acest electrolit are o bună capacitate tampon și nu necesită ajustări frecvente.
Odată cu introducerea dextrinei, structura suprafeței se îmbunătățește și se mărește polarizarea catodică. Introducerea fluoresceinei promovează formarea unei structuri fin cristaline.
electroliți de cianuri permite obținerea unor acoperiri de calitate foarte înaltă, dar din cauza toxicității ridicate a componentelor și necesitatea de a utiliza plante complexe și costisitoare de tratament pentru purificarea a apelor uzate evacuate electroliți de iluminat aceste plante nu se aplică.
Alți electroliți, cum ar fi fenolsulfatul și etilendiamina, nu au fost utilizate pe scară largă, deoarece nu sunt foarte eficienți.
Pasivarea acoperirilor cu cadmiu este mult mai puțin frecventă decât acoperirile cu zinc.
Când sunt pasivate, piesele sunt scufundate timp de 5-10 secunde în soluție, după care sunt îndepărtate și spălate bine în apă curentă, părțile sunt uscate într-un curent de aer cald.
Deci, să rezumăm: Electroliții sunt substanțe ale căror soluții și aliaje cu alte substanțe conduc electrolitic curent galvanic.
O indicație a conductivității electrolitice, spre deosebire de cea metalică, ar trebui să ia în considerare posibilitatea de a observa descompunerea chimică a unei substanțe date cu un pas mai mult sau mai puțin prelungit al curentului. Într-o stare chimică pură, electroliții au de obicei o conductivitate electrică neglijabilă.
Termenul electrolit este introdus în știință de Faraday. KE La electroliți, până în ultima perioadă au aparținut săruri tipice, acizi și alcalii, precum și apă. Studiile privind soluțiile neapoase, precum și studiile la temperaturi foarte ridicate, au extins semnificativ această zonă.
IA Toci, Kadi, Carara, PI Walden et al. Au demonstrat că soluțiile nu numai apos și băuturi alcoolice semnificativ conductive, dar, de asemenea, soluții într-o serie de alte substanțe, cum ar fi amoniacul lichid, dioxid de sulf lichid, și așa mai departe. N .
De asemenea, sa constatat că multe dintre substanțele și amestecurile de ele izolatori excelente la temperaturi obișnuite, cum ar fi oxizii anhidre de metale (oxid de calciu, magneziu etc.), ceea ce temperatura crește sunt conductori electrolitice.
Faimoasa lampă de filament Nernst, principiul căreia a fost descoperită de strălucitul Yablochkov, reprezintă o ilustrare excelentă a acestor fapte. Amestecul de oxizi - „corpul incandescent“ în lampa Nernst nu este conductor la temperatura obișnuită, la 700 ° este excelent și, păstrând mai mult decât atât solid conductor electrolitic stare.
Și, în sfârșit, cred că este necesar să spun despre definiția electroliților dată de venerabilul Gittorf cu cincizeci de ani în urmă: "Electroliții sunt săruri". Această definiție Hittorf a anticipat o parte a teoriei moderne de disociere electrolitica, subliniind că sărurile tipice de proprietate care acum ne definesc ca fiind capacitatea de a disociere electrolitica trebuie să fie un semn de electrolit.
Lista literaturii utilizate
Glinka N.L. Sarcini și exerciții în chimia generală. Manual pentru licee. VA Rabinovici și Kh. M. Rubina. - 21 ed. stereotip - L. Chimie, 1981.
Glinka N.L. Chimie generală: Manual pentru licee. - A 22-a ediție. Corectare / Ed. Rabinovich VA - L. Chemistry, 1982.
Glinka N.L. Chimie generală: Un manual pentru instituțiile non-chimice ale învățământului superior. - M. Chemistry, 1988.
Lavrienko V.N. VP Ratnikov, V.F. Porumbelul și alte concepte ale științei moderne: Manual pentru licee. prof. VN Lavriyenko, prof. VP Ratnikova. - M. Cultura și Sport, UNITI, 1977.
Landsberg GS Manualul elementar al fizicii: Manualul. În 3 tone / Ed. GS Landsberg. T. II. Electricitate și magnetism. - 10 ed. Revizuit. - M. Science. Ediția principală a literaturii fizice și matematice, 1985.
Electrochimia sarii topite si a electrolitilor solizi. Termodinamica sistemelor de sare si oxid. Sverdlovsk. 1969.
Articole similare
-
Boala coronariană abstractă - o bancă de rezumate, eseuri, rapoarte, lucrări de teză și teze
-
Melanom cutanat abstract - bancă de rezumate, eseuri, rapoarte, lucrări de curs și diplomă
Trimiteți-le prietenilor: