Propiedades de electrolitos. Electrolitos fuertes y débiles. Electrolitos: ¿qué es?

Excelentes conductores de corriente eléctrica: oro,cobre, hierro, aluminio, aleaciones. Junto con ellos, hay un gran grupo de sustancias no metálicas, cuyas soluciones acuosas y fundidas también tienen la propiedad de conductividad. Estas son bases fuertes, ácidos, algunas sales, colectivamente llamadas "electrolitos". ¿Qué es la conductividad iónica? Vamos a averiguar qué relación tienen los electrolitos con este fenómeno generalizado.

¿Qué partículas llevan cargas?

El mundo está lleno de diferentes conductores, y tambiénaislantes. Estas propiedades de cuerpos y sustancias se conocen desde la antigüedad. El matemático griego Thales condujo la experiencia con el ámbar (en griego - "electrón"). Después de frotarlo sobre seda, el científico observó el fenómeno de la atracción del cabello, fibras de lana. Más tarde se supo que el ámbar es un aislante. En esta sustancia no hay partículas que puedan llevar una carga eléctrica. Buenos conductores son metales. En su composición hay átomos, iones positivos y partículas infinitas negativas, libres, electrones. Proporcionan la transferencia de carga cuando se pasa la corriente. Los electrolitos fuertes en forma seca no contienen partículas libres. Pero durante la disolución y la fusión, la red cristalina se descompone, así como la polarización del enlace covalente.

Agua, no electrolitos y electrolitos. Que es la disolución?

Al dar o unir electrones, átomoslos elementos metálicos y no metálicos se convierten en iones. Entre ellos en la red cristalina hay una conexión bastante fuerte. La disolución o fusión de compuestos iónicos, por ejemplo, cloruro de sodio, conduce a su destrucción. En las moléculas polares no hay ni iones ligados ni libres, surgen cuando interactúan con el agua. En los años 30 del siglo XIX M. Faraday descubrió que las soluciones de algunas sustancias conducen la corriente. El científico introdujo en la ciencia conceptos tan importantes:

• iones (partículas cargadas);
• electrolitos (conductores del segundo tipo);
• cátodo;
• ánodo.

Existen compuestos, electrolitos fuertes, cuyas redes cristalinas se rompen por completo con la liberación de iones.

Hay sustancias insolubles y aquellas quese conservan en una forma molecular, por ejemplo, azúcar, formaldehído. Tales compuestos se llaman no electrolitos. Para ellos, la formación de partículas cargadas no es característica. Los electrolitos débiles (carbón y ácido acético, hidróxido de amonio y otras sustancias) contienen pocos iones.

Teoría de la disociación electrolítica

En sus obras, el científico sueco S. Arrhenius (1859-1927) se basó en las conclusiones de Faraday. Más tarde, las disposiciones de su teoría fueron aclaradas por los investigadores rusos I. Kablukov y V. Kistyakovsky. Descubrieron que al disolver y fundir iones forman no todas las sustancias, sino solo electrolitos. ¿Qué es la disociación de S. Arrhenius? Esta es la destrucción de las moléculas, lo que lleva a la aparición de partículas cargadas en soluciones y derretimientos. Las principales disposiciones teóricas de S. Arrhenius:

1. Las bases, ácidos y sales en soluciones están en forma disociada.
2. Reversiblemente se descompone en iones electrolitos fuertes.
3. Los iones débiles forman pocos iones.

El indicador del grado de disociación de una sustancia (sua menudo expresado como un porcentaje) es la relación entre el número de moléculas que se han descompuesto en iones y el número total de partículas en solución. Los electrolitos son fuertes si el valor de este indicador es más del 30%, en el caso de los débiles, menos del 3%.

Propiedades de electrolitos

Conclusiones teóricas de S. Arrhenius se complementó con estudios posteriores de procesos fisicoquímicos en soluciones y derretimientos realizados por científicos rusos. Las propiedades de las bases y los ácidos se explicaron. El primero incluye compuestos en cuyas soluciones de cationes solo se pueden detectar iones metálicos, los aniones son las partículas OH^-. Las moléculas de ácidos se descomponen en iones negativos de los residuos de ácido y protones de hidrógeno (H⁺) El movimiento de iones en solución y fusión es caótico. Considere los resultados del experimento, para lo cual necesitará ensamblar una cadena, incluir electrodos de carbono y una bombilla incandescente ordinaria. Vamos a verificar la conductividad de las soluciones de diferentes sustancias: sal común, ácido acético y azúcar (los dos primeros son electrolitos). ¿Qué es un circuito eléctrico? Esta es una fuente de corriente y conductores conectados juntos. Cuando el circuito está cerrado, la bombilla brillará más brillante en la solución salina. El movimiento de los iones adquiere orden. Los aniones se dirigen al electrodo positivo y los cationes al electrodo negativo.

En este proceso, el ácido acético participauna pequeña cantidad de partículas cargadas. El azúcar no es un electrolito, no conduce la corriente. Entre los electrodos en esta solución habrá una capa aislante, la bombilla no se quemará.

Interacciones químicas entre electrolitos

Cuando las soluciones se agotan, uno puede observar cómo conducenusted mismo electrolitos. ¿Cuáles son las ecuaciones iónicas de reacciones similares? Considere, por ejemplo, la interacción química entre el cloruro de bario y el nitrato de sodio:

2NaNO₃ + BaCl₂ + = 2NaCl + Ba (NO₃)₂.

Las fórmulas de electrolitos se pueden escribir en forma iónica:

2Na⁺ + 2NO^3- + Ba²⁺ + 2Cl^- = 2Na⁺ + 2Cl^- + Ba²⁺ + 2NO^3-.

Las sustancias tomadas para la reacción son electrolitos fuertes. En este caso, la composición de los iones no cambia. La interacción química entre soluciones de electrolitos es posible en tres casos:

1. Si uno de los productos es una sustancia insoluble.

Ecuación molecular: Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO2₄ + 2NaCl.

Escribamos la composición de electrolitos en forma de iones:

2Na⁺ + SO₄^2- + Ba²⁺ + 2Cl^- = BaSO2_{4 (precipitado blanco)} + 2Na⁺ 2Cl^-.

2. Una de las sustancias formadas es gas.

3. Entre los productos de reacción hay un electrolito débil.

El agua es uno de los electrolitos más débiles

El agua químicamente pura (destilada) no conduce la corriente eléctrica. Pero en su composición hay una pequeña cantidad de partículas cargadas. Estos son protones H⁺ y aniones OH^-. Un número insignificante de moléculas de agua sufren disociación. Hay un valor: el producto iónico del agua, que es constante a una temperatura de 25 ° C. Permite conocer las concentraciones de H⁺ y OH^-. Los iones de hidrógeno predominan en las soluciones de ácidos, los aniones de hidróxidos son más grandes en los álcalis. En neutral: el número H⁺ y OH^-. El medio de solución también caracteriza el índice de hidrógeno (pH). Cuanto más alto es, más iones de hidróxido están presentes. El medio es neutral a un rango de pH cercano a 6-7. En presencia de iones H⁺ y OH^- cambiar sus sustancias indicadoras de color: tornasol, fenolftaleína, metilorange y otros.

Propiedades de soluciones y derretimientos de electrolitosson ampliamente utilizados en la industria, la ingeniería, la agricultura y la medicina. La justificación científica se establece en los trabajos de una serie de destacados científicos que explicaron el comportamiento de las partículas, de las cuales se componen sales, ácidos y bases. En sus soluciones, ocurre una variedad de reacciones de intercambio iónico. Se usan en muchos procesos industriales, en electroquímica, galvanoplastia. Los procesos en seres vivos también ocurren entre iones en soluciones. Muchos elementos no metálicos y tóxicos en forma de átomos y moléculas son indispensables en forma de partículas cargadas (sodio, potasio, magnesio, cloro, fósforo y otros).