Электролит ерітінділері. Электролиттік диссоциация теориясы, күшті және әлсіз электролиттер

Электролит ерітінділері. Электролиттік диссоциация теориясы, күшті және әлсіз электролиттер

Пән: Электрохимия

Дәрістің мақсаты

Электролит ерітінділерінің табиғатын, электролиттік диссоциация механизмін, иондардың ерітіндідегі күйін және күшті мен әлсіз электролиттердің негізгі айырмашылықтарын түсіну.

Жоспар

1. Электролит ерітінділері және олардың электрөткізгіштігі
2. Электролиттердің жіктелуі
3. Электролиттік диссоциация теориясы және Сванте Аррениус ілімі
4. Судың электролиттік диссоциациядағы рөлі
5. Күшті электролиттер
6. Әлсіз электролиттер
7. Диссоциациялану дәрежесі (α), диссоциация константасы және Оствальдтың сұйылту заңы

1. Электролит ерітінділері

Электролиттер – суда ерігенде немесе балқыған кезде иондар түзетін және осы иондардың бағытталған қозғалысы нәтижесінде электр тогын өткізетін заттар. Электролит ерітіндісіндегі ток тасымалдаушылар металдардағыдай электрондар емес, зарядталған бөлшектер – иондар.

Электролит ерітіндісі – құрамында еркін қозғала алатын катиондар мен аниондар болатын, сондықтан электр тогын өткізе алатын ерітінді.

• Катион – оң зарядталған ион: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, H₃O⁺.
• Анион – теріс зарядталған ион: Cl⁻, NO₃⁻, SO₄²⁻, OH⁻.
• Ерітінді тұтастай электрбейтарап: оң және теріс зарядтардың алгебралық қосындысы нөлге тең.

CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl⁻

Мысалы, NaCl кристалында Na⁺ және Cl⁻ иондары кристалдық торда бекітілген. Суда ерігенде олар гидратталып, ерітіндіде қозғалу мүмкіндігіне ие болады:

NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Электр өрісі берілгенде катиондар теріс электродқа, ал аниондар оң электродқа қарай қозғалады. Осы бағытталған қозғалыс электр тогын қамтамасыз етеді.

1.1. Барлық суда еритін заттар электролит пе?

Жоқ. Суда жақсы еру электролит болудың жеткілікті шарты емес. Зат еріген кезде иондар түзуі қажет. Қант, глюкоза, этанол және мочевина суда ерігенімен, негізінен бейтарап молекулалар күйінде қалады, сондықтан бейэлектролиттерге жатады.

C₁₂H₂₂O₁₁(s) → C₁₂H₂₂O₁₁(aq)

Таза дистилденген суда иондар өте аз. Су аз дәрежеде автопротолизденеді:

2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻

25 °C-та таза суда [H₃O⁺] = [OH⁻] ≈ 1,0×10⁻⁷ моль/л. Сондықтан таза судың электрөткізгіштігі өте төмен.

1.2. Электрөткізгіштікке әсер ететін факторлар

• ерітіндідегі иондардың саны мен концентрациясы;
• иондардың заряды;
• иондардың қозғалғыштығы мен өлшемі;
• температура;
• еріткіштің табиғаты;
• электролиттің иондану немесе диссоциациялану дәрежесі.

Бірдей концентрацияда HCl ерітіндісі CH₃COOH ерітіндісіне қарағанда электр тогын жақсы өткізеді. Себебі HCl суда өте жоғары дәрежеде иондалады, ал сірке қышқылының тек белгілі бір бөлігі ғана иондалады.

HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻

CH₃COOH + H₂O ⇌ H₃O⁺ + CH₃COO⁻

1.3. Иондардың гидратациясы

Су – полярлы молекула. Оттек атомы жағында салыстырмалы теріс δ⁻, ал сутек атомдары жағында салыстырмалы оң δ⁺ заряд қалыптасады. Сондықтан су молекулалары иондардың айналасында бағдарланып, гидратациялық қабықша түзеді.

Na⁺ катионының айналасына су молекулаларының оттек жағы, ал Cl⁻ анионының айналасына сутек жағы бағытталады. Иондардың гидратациясы олардың қозғалғыштығына, электрөткізгіштікке, химиялық белсенділікке және электродтық процестерге әсер етеді.

1.4. Электролит ерітінділерінің маңызы

Электролиттер тірі ағзаларда және технологияда кең таралған. Na⁺, K⁺, Ca²⁺ және Cl⁻ иондары жүйке импульстері, бұлшықет жұмысы және су-тұз тепе-теңдігі үшін маңызды. Өнеркәсіпте электролиттер электролизде, гальваникалық қаптауда, металдарды тазартуда, аккумуляторларда, отын элементтерінде және электрохимиялық сенсорларда қолданылады.