РазноеКак найти электролит: Электролиты и неэлектролиты

Как найти электролит: Электролиты и неэлектролиты

Содержание

Электролиты и неэлектролиты

1. Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток.

2. К электролитам относятся щелочи, растворимые соли и кислоты.

3. В водных растворах электролиты распадаются на ионы.

4. Неэлектролиты — вещества, растворы которых не проводят электрический ток.

5. К неэлектролитам относят простые вещества (металлы и неметаллы), оксиды, большинство органических веществ: углеводороды, спирты, альдегиды, углеводы, простые и сложные эфиры и др.

6. Слабые кислоты: H2S, H2CO3, HF, H2SO3, H2SiO3, органические кислоты

 

Давайте порассуждаем вместе

1. К электролитам относится

1) метанол

2) железо

3) хлорид железа (II)

4) оксид железа (III)

 

Ответ: электролитом является хлорид железа (II) — растворимая соль

2. К электролитам относится

1) фосфор

2) сера

3) глюкоза

4) уксусная кислота

 

Ответ: электролитом является уксксная кислота — т.к. это растворимая кислота.

3. К слабым электролитам не относится

1) соляная кислота

2) сероводород

3) угольная кислота

4) уксусная кислота

 

Ответ: соляная кислота не относится к слабым электролитам, это сильный электролит

4. К сильным электролитам не относится

1) бромоводород

2) хлороводород

3) сероводород

4) серная кислота

 

Ответ: сероводород — это слабый электролит, не относится к сильным электролитам

5. Сильным электролитом является

1) угольная кислота

2) серная кислота

3) сахароза

4) метан

 

Ответ: серная кислота — сильный электролит

6. Не является электролитом

1) поваренная соль

2) щелочь

3) азотная кислота

4) спирт

 

Ответ: спирт не является электролитом

7. К электролитам относится

1) C2H5OH

2) C2

H4

3) Ca(OH)2

4) CO

 

Ответ:  Ca(OH)2 — малорастворимое основание, значит относится к электролитам

Технология залитого аккумулятора от VARTA®

VARTA® предлагает обширную линейку залитых свинцово-кислотных аккумуляторов для широкого диапазона автомобилей. Каждый аккумулятор создан, чтобы отвечать специфическим требованиям наших потребителей во всем мире — как производителей оборудования, так и покупателей на рынке компонентов.

Залитые свинцово-кислотные аккумуляторы являются наиболее распространенным типом аккумуляторов. Жидкий электролит, состоящий из серной кислоты и воды, покрывает все внутренние детали. Залитые аккумуляторы VARTA обладают герметичной конструкцией, поэтому они защищены от протеканий.

Залитые аккумуляторы для легковых автомобилей

Наши залитые 12-вольтовые аккумуляторы разработаны, чтобы удовлетворять потребности в электроэнергии современных автомобилей, и обеспечивают надежную пусковую мощность снова и снова в самых сложных климатических условиях. В них используется наша эксклюзивная технология решетки PowerFrame®.

Залитые аккумуляторы для водного транспорта

Мы предлагаем широкий диапазон пусковых аккумуляторов и аккумуляторов глубокого цикла для водного транспорта, которые позволяют нашим покупателям дольше быть на воде. Мы предлагаем аккумуляторы для водного транспорта на любой вкус: от высокомощных стартерных аккумуляторов до стандартных или улучшенных аккумуляторов глубокого разряда с жидким электролитом. В отличие от стандартных залитых аккумуляторов, аккумуляторы VARTA Professional Dual Purpose защищены от разлива и позволяют наклонять себя до 90° на короткое время.

Преимущества:

  • Стартерные аккумуляторы обеспечивают короткий и мощный импульс для запуска двигателя.
  • Аккумуляторы глубокого разряда запускают двигатели и питают приборы, если двигатели не запущены.
  • Более прочная конструкция с улучшенными характеристиками работы в циклическом режиме продлевают время эксплуатации для применений с глубоким разрядом.

Залитые аккумуляторы для гольф-мобилей

Нужен ли вам аккумулятор для перемещения по полю для гольфа или надежный источник энергии для промышленного применения, типа ножничных подъемников или поломоечных машин, наши аккумуляторы для гольф-мобилей обеспечивают необходимую производительность в режиме глубокого разряда.

Преимущества:

  • Активная масса высокой плотности и сплав решетки со специальной формулой позволяют аккумулятору выдерживать нагрузку множественных циклов разряда.
  • Механически соединенные отверстия для удобного долива воды.
  • Прочные пластины и плотная установка компонентов для виброустойчивости.

Залитые аккумуляторы для газонокосилок и садовой техники

Наши аккумуляторы для газонокосилок и садовой техники разработаны так, чтобы обеспечивать надежную пусковую мощность раз за разом. Характеристики продукта:

  • Удобная конструкция, не требующая обслуживания.
  • Конверты-сепараторы защищают пластины, обеспечивают необычайную пусковую мощность и предотвращают от внутреннего замыкания.

Залитые аккумуляторы для тяжелых грузовиков

Наши аккумуляторы высокой мощности для коммерческого применения обеспечивают высочайшую производительность и увеличенный срок службы в циклах для самых сложных условий. Технология решетки PowerFrame® обеспечивает более длительный срок службы, устойчивость к коррозии и до 70 % лучшее прохождение тока.

Кроме того:

  • Усиленные полюсные мостики и горячий компаунд на ушках пластин увеличивают устойчивость к вибрации.
  • Встроенные складные ручки обеспечивают простую переноску и установку.
  • Устойчивый к ударам корпус с усиленными торцевыми стенками для большей прочности.
  • Прочные сепараторы предотвращают короткие замыкания.

Exide — Часто задаваемые вопросы

Дату производства большинства аккумуляторов Exide можно определить по специальному коду, который наносится на верхнюю крышку аккумуляторной батареи справа. Данный код содержит информацию о дате производства и другую технологическую информация для гарантийного обслуживания аккумулятора.

ВИДЫ КОДОВ:

1 вид — 7-ми значный код:

ГОД/МЕСЯЦ ЯНВАРЬ ФЕВРАЛЬ МАРТ АПРЕЛЬ МАЙ ИЮНЬ ИЮЛЬ АВГУСТ СЕНТЯБРЬ ОКТЯБРЬ НОЯБРЬ ДЕКАБРЬ
2019

9A

9B

9C

9D

9E

9F

9G

9H

9I

9J

9K

9L или 9M

2020

0A

0B

0C

0D

0E

0F

0G

0H

0I

0J

0K

0L или 0M

2021

1B 1C 1D 1E 1F 1G 1H    
 
 

 

 

Более подробная информация изложена в документе, который можно скачать по гиперссылке ниже:

Идентификация даты производства АКБ

Дата производства современных аккумуляторных батарей, решетки которых изготовлены по кальциевой технологии, не имеет значения при правильном хранении и эксплуатации, на надежность батареи и срок службы не влияет. Обратите внимание, что гарантийный срок на батарею дается при покупке в любом случае  в независимости от даты производства. С другой стороны, в случае обращения с рекламацией и исследовании технического состояния батареи производственный код может быть полезен специалисту гарантийного сервисного центра. Поэтому на каждой батарее указывается индивидуальный производственный код, необходимый для идентификации при гарантийном обслуживании батареи. 

2 вид — 8-ми значный код:

Код состоит из 8 символов: 5 символов, 1 пробел, 3 символа

Например, ААААА ААА

Дата производства зашифрована в последних 3 символах кода.

1-ый символ в группе последних трех символов означает год изготовления (2020 = 0), а следующие 2 символа означают месяц:

ГОД / МЕСЯЦ ЯНВАРЬ ФЕВРАЛЬ МАРТ АПРЕЛЬ МАЙ ИЮНЬ ИЮЛЬ АВГУСТ СЕНТЯБРЬ ОКТЯБРЬ НОЯБРЬ ДЕКАБРЬ
2020 037 038 039 040 073 074 075 076 077 078 079 080
2021 137 138 139 140 173 174 175 176        

Пример кода:

C426A 074, где 0 = 2020 год, 74 = июнь

 

Электролитическая диссоциация — материалы для подготовки к ЕГЭ по Химии


Автор статьи — профессиональный репетитор И. Давыдова (Юдина).

Электрический ток – направленное движение заряженных частиц – электронов или ионов.

Электролиты – это вещества, растворы или расплавы (в ЕГЭ чаще речь о растворах) которых проводят электрический ток, то есть содержат заряженные частицы. Свободных электронов в растворе не бывает, носителями заряда являются ионы. Электрический ток проводят расплавы веществ с ионной кристаллической решеткой.

К электролитам относятся:

  • Соли
  • Кислоты
  • Основания

 
Чем больше в растворе заряженных частиц, тем лучше он проводит электрический ток, т.е. чем больше молекул вещества диссоциирует, тем более сильным электролитом оно является.

Список сильных и слабых электролитов нужно знать наизусть!

Сильные электролиты (в растворах): 11

  • Растворимые соли

FeCl3, CuSO4, K2CO3 и т.д.

8 растворимых гидроксидов: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba(OH)2, Sr(OH)2, Ca(OH)2.

  • Сильные кислоты

HI, HBr, HCl, H2SO4(разб), HNO3, HClO4, HClO3, HMnO4, H2CrO4

Слабые электролиты:

  • Слабые основания

нерастворимые гидроксиды, NH3∙H2O, растворы аминов

  • Слабые кислоты и кислоты средней силы

H3PO4, HF, H2SO3, H2CO3, H2S, H2SiO3, органические кислоты.

H2O – очень слабый электролит, диссоциирует ничтожно мало. Чистая дистиллированная вода не проводит ток.

Неэлектролиты: большинство органических соединений, оксиды, вещества, в молекулах которых имеются только ковалентные неполярные или малополярные связи и т.д.

Сила электролита определяется степенью диссоциации. Рассмотрим соль А2В и кислоту Н3Х:

Диссоциация — всегда обратимый процесс.

Соли диссоциируют (обратимо распадаются на ионы) почти на 100%:

А2В ⇄ 2А+ + В2-. Так как все молекулы распались на ионы, из 1 моль АВ получилось 1 моль В2- и 2 моль А+, то есть три моль ионов.

Многоосновные кислоты и основания диссоциируют ступенчато:

Н3Х ⇄ H+ + H2X

H2X ⇄ HX2- + H+

HX2-⇄X3- + H+

При этом каждая следующая ступень диссоциации протекает хуже предыдущей, т.к. присутсвует конкурирующий процесс — обратная реакция. Порядок примерно такой: Из 1 моль молекул слабой кислоты по первой ступени диссоциировало 0,05 моль, по второй — 0,0002 моль и по третьей – 0,00000001 моль. Итого образовалось чуть больше 0,1 моль ионов.

Очевидно, этот раствор этой кислоты проводит ток хуже, чем раствор соли.

Пара вопросов для тренировки:

1)    Какие частицы образутся при диссоциации нитрата натрия

а) Na+, N+5, O-2; б) Na+, NO3 в) Na, NO2, O2 г) NaNO2, O2

Решение: нитрат натрия образован остатком азотной кислоты и катионом натрия. Уравнение его диссоциации: NaNO3 ⇄ Na+ + NO3. Ответ б).

2)    В четырех пробирках находятся одномолярные растворы следующих веществ:

а) H3PO4 б) Na2SO4 в) NaCl г) HBr

В какой пробирке больше всего ионов?

Решение: a) ортофосфорная кислота – средней силы, диссоциирует слабо, большая часть молекул останутся в растворе молекулами.

б) сульфат натрия – соль, диссоциирует полностью, из одного моль соли олучается три моль ионов: Na2SO4 ⇄ 2Na+ + SO42-.

в) хлорид натрия – соль, диссоциирует полностью, из одного моль соли образуется два моль ионов: NaCl ⇄ Na+ + Cl.

г) бромоводородная кислота – сильная, но диссоциирует не полностью (в отличие от солей). В реакции HBr ⇄ H+ + Br- из одного моль HBr образуется меньше двух моль ионов.

Ответ б).

Ты нашел то, что искал? Поделись с друзьями!

Растворы электролитов.

Ионно–молекулярные уравнения

Электролиты

При растворении в воде некоторые вещества имеют способность проводить электрический ток.

Те соединения, водные растворы которых способны проводить электрический ток называются электролитами.

Электролиты проводят ток за счет так называемой ионной проводимости, которой обладают многие соединения с ионным строением (соли, кислоты, основания).

Вещества, имеющие сильнополярные связи, но в растворе при этом подвергаются неполной ионизации (например, хлорид ртути II) являются слабыми электролитами.

Многие органические соединения (углеводы, спирты), растворенные  воде, не распадаются на ионы, а сохраняют свое молекулярное строение. Такие вещества электрический ток не проводят и называются неэлектролитами.

Приведем некоторые закономерности, руководствуясь которыми можно определить относятся вещества к сильным или слабым электролитам:

  1. Кислоты. К сильным кислотам из наиболее распространенных относятся HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4. Все они являются сильными электролитами. Почти все остальные кислоты, в том числе и органические являются слабыми электролитами.
  2. Основания. Наиболее распространенные сильные основания – гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (исключая Be) относятся к сильным электролитам. Слабый электролит – NH3.
  3. Соли. Большинство распространенных солей – ионных соединений — сильные электролиты. Исключения составляют, в основном, соли тяжелых металлов.

Теория электролитической диссоциации

Электролиты, как сильные, так и слабые и даже очень сильно разбавленные не подчиняются закону Рауля и принципу Вант-Гоффа.

Имея способность к электропроводности, значения давления пара растворителя и температуры плавления растворов электролитов будут более низкими, а температуры кипения более высокими по сравнению с аналогичными значениями чистого растворителя. В 1887 г С. Аррениус, изучая эти отклонения, пришел к созданию теории электролитической диссоциации.

Электролитическая диссоциация предполагает, что молекулы электролита в растворе распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы, которые названы соответственно катионами и анионами.

Сущность теории электролитической диссоциации

  1. В растворах электролиты распадаются на ионы, т.е. диссоциируют. Чем более разбавлен раствор электролита, тем больше его степень диссоциации.
  2. Диссоциация — явление обратимое и равновесное.
  3. Молекулы растворителя бесконечно слабо взаимодействуют (т.е. растворы близки к идеальным).

Степень диссоциации электролита зависит от:

  • природы самого электролита
  • природы растворителя
  • концентрации электролита
  • температуры.

Степень диссоциации

Степень диссоциации α, показывает какое число молекул n распалось на ионы, по сравнению с общим числом растворенных молекул N:

α = n/N

  • Степень диссоциации равна 0 α = 0 означает, что диссоциация отсутствует.
  • При полной диссоциации электролита степень диссоциации равна 1 α = 1.

С точки зрения степени диссоциации, по силе электролиты делятся на:

  • сильные (α > 0,7),
  • средней силы ( 0,3 > α > 0,7),
  • слабые  (α < 0,3 ).

Константа диссоциации

Более точно процесс диссоциации электролита характеризует константа диссоциации, не зависящая от концентрации раствора. Если представить процесс диссоциации электролита в общем виде:

Aa Bb ↔ aA + bB+

K = [A]a·[B+]b/[Aa Bb]

Для слабых электролитов концентрация каждого иона равна произведению степени диссоциации α на общую концентрацию электролита С.

Таким образом, выражение для константы диссоциации можно преобразовать:

K = α2C/(1-α)

Для разбавленных растворов (1-α) =1, тогда

K = α2C

Отсюда нетрудно найти степень диссоциации

α = (K/C)1/2

Ионно–молекулярные уравнения

Как составить полное и сокращенное ионные уравнения

Рассмотрим несколько примеров реакций, для которых составим молекулярное, полное и сокращенное ионное уравнения.

1) Пример нейтрализации сильной кислоты сильным основанием

1. Процесс представлен в виде молекулярного уравнения.

HCl + NaOH = NaCl + HOH

2. Представим процесс в виде полного ионного уравнения. Т.е. запишем в ионном виде все соединения — электролиты, которые в растворе полностью ионизированы.

H+ + Cl +Na+ + OH = Na+ + Cl + HOH

3. После «сокращения» одинаковых ионов в левой и правой частях уравнения получаем сокращенное ионное уравнение:

H+ + OH = HOH

Мы видим, что процесс нейтрализации сводится к соединению H+ и OH и образованию воды.

При составлении ионных уравнений следует помнить, что в ионном виде записываются только сильные электролиты. Слабые электролиты, твердые вещества и газы записываются в их молекулярном виде.

2) Пример реакции осаждения

Смешаем водные растворы AgNO3 и HI:

Молекулярное уравнениеAgNO3 + HI →AgI↓ + HNO3
Полное ионное уравнениеAg+ + NO3 + H+ + I →AgI↓ + H+ + NO3
Сокращенное ионное уравнениеAg+ + I →AgI↓

Процесс осаждения сводится к взаимодействию только Ag+ и I и образованию нерастворимого в воде AgI.

Чтобы узнать способно ли интересующее нас вещество растворяться в воде, необходимо воспользоваться таблицей растворимости кислот, солей и оснований в воде. В приведенной таблице также указан цвет образуемого осадка, сила кислот и оснований и способность анионов к гидролизу.

Пример образования летучего соединения

Рассмотрим третий тип реакций, в результате которой образуется летучее соединение. Это реакции взаимодействия карбонатов, сульфитов или сульфидов с кислотами. Например,

Молекулярное уравнениеNa2SO3 + 2HI → 2NaI + SO2↑ + H2O
Полное ионное уравнение2Na+ + SO32- + 2H+ + 2I → 2Na+ + 2I + SO2↑ + H2O
Сокращенное ионное уравнениеSO32- + 2H+ → SO2↑ + H2O

Отсутствие взаимодействия между растворами веществ

При смешении некоторых растворов ионных соединений, взаимодействия между ними может и не происходить, например

Молекулярное уравнениеCaCl2 + 2NaI  = 2NaCl +CaI2
Полное ионное уравнениеCa2+ + Cl + 2Na+ + I  = 2Na+ + Cl + Ca2++ 2I
Сокращенное ионное уравнениеотсутствует

Условия протекания реакции (химического превращения)

Итак, подводя итог, отметим, что химические превращения наблюдаются в случаях, если соблюдается одно из следующих условий:

  • Образование неэлектролита. В качестве неэлектролита может выступать вода.
  • Образование осадка.
  • Выделение газа.
  • Образование слабого электролита, например уксусной кислоты.
  • Перенос одного или нескольких электронов. Это реализуется в окислительно – восстановительных реакциях.
  • Образование или разрыв одной или нескольких ковалентных связей.

Больше примеров приведено в разделе Задачи к разделу растворы электролитов

Также для тренировки, рекомендуем пройти тест Задания 14. Электролиты и неэлектролиты. Катионы и анионы

Твердые оксидные электролиты — горизонты электрохимии — Энергетика и промышленность России — № 5 (33) май 2003 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 5 (33) май 2003 года

Электролиты

В конце прошлого века Вальтер Нернст, известный немецкий исследователь, много сделавший для развития электрохимии, использовал в осветительных лампах спресованную смесь оксидов циркония и кальция. Электрический ток, проходя через стерженек из этой «массы Нернста», нагревал его до белого каления. Так нашел свое первое практическое применение твердый электролит.

Как известно, в металлах электрический ток создают покинувшие свои атомы, то есть свободные, электроны. В электролитах это делают другие заряженные частицы — ионы — целые атомы с недостающими электронами (положительные ионы, катионы) или с лишними (отрицательные ионы, анионы).

Если в жидкий электролит погрузить два электрода и приложить напряжение, то в электролите возникнет ток, направленное движение ионов: катионы пойдут к отрицательному («-») электроду, к катоду; анионы — к положительному («+»), к аноду.

Возможен и обратный процесс: если погрузить в жидкий электролит два электрода из определенным образом подобранных металлов, то на одном из них в результате химических реакций появится избыток электронов («-»), а на другом — недостаток («+»). Между электродами будет действовать электродвижущая сила, и, значит, вся система электроды -электролит превратится в химический генератор электрического тока. Так работал первый химический источник тока — гальванический элемент из медной и цинковой пластин, погруженных в раствор поваренной соли или серной кислоты. Так работают все нынешние гальванические элементы, батарейки и аккумуляторы.

В принципе то же самое происходит в химических электрогенераторах с твердыми электролитами.

Особенности твердых электролитов

Твердых электролитов известно великое множество — это оксиды, соли, кислоты и даже полимеры. В твердых растворах оксидов металлов разной валентности ток создается отрицательными ионами (анионами) кислорода.

Большинство этих твердых растворов — ионные кристаллы: в узлах кристаллической решетки находятся не нейтральные атомы, а заряженные ионы. Они образуют две подрешетки — катионную и анионную. Ионы совершают колебательные движения, но перемещаться по кристаллу, как в жидкости, не могут. Как же тогда в твердых электролитах возникает ток — движение заряженных частиц?

Ситуация меняется, если основное вещество «разбавить» другим похожим соединением, в котором анионов меньше, а катионов — столько же. Тогда катионная решетка этого твердого раствора остается прежней, а в анионной появляются свободные места — вакансии. Пустые места в отрицательно заряженной решетке можно рассматривать как положительные заряды. Под действием внешнего напряжения в них начнут переходить анионы с достаточно большой энергией, а вакансии «побегут» в противоположном направлении — к катоду. Возникнет электрический ток, обусловленный движением ионов только одного сорта. Это одна из особенностей твердых электролитов.

Ионная проводимость тем выше, чем больше в кристалле вакансий. Однако с ростом их количества уменьшается подвижность анионов, причем довольно быстро, поэтому проводимость сначала достигает максимума, а потом начинает падать. Для твердых оксидных электролитов на основе ZrO2, например, максимум электропроводности соответствует концентрации катионов 10-15 %.

Свойства твердых оксидных электролитов

Анионы с достаточной кинетической энергией есть всегда, но при комнатной температуре их очень мало, и твердые оксидные электролиты ведут себя как хороший изолятор. По мере нагрева подвижность анионов увеличивается очень быстро, и при 150 °С проводимость электролитов становится уже вполне ощутимой. Но основная их рабочая температура лежит между 700 и 1000 °С, в связи с чем они и называются высокотемпературными электролитами.

Твердые электролиты всегда находятся в атмосфере определенных газов, состав которой меняет их свойства. Чтобы понять, в чем тут дело, вспомним, что такое динамическое равновесие. В жидкости, например, всегда есть «быстрые» молекулы, которые с ее поверхности переходят в пар. Но и из пара молекулы возвращаются в жидкость — между ними происходит непрерывный обмен молекулами. Пар находится в равновесии с жидкостью, и, чтобы подчеркнуть, что оно сопряжено с движением на молекулярном уровне, его называют динамическим.

Характер обмена между твердым телом и газом сложнее. Ион кислорода в поверхностном слое превращается в нейтральный атом. Два атома соединяются в молекулу кислорода, которая отрывается от поверхности и переходит в газ. Возвращение кислорода из газа в твердое тело происходит в обратном порядке. Обе эти реакции идут одновременно: между электролитом и газом, содержащим определенное количество кислорода, существует динамическое равновесие. Оно нарушается, когда концентрация кислорода в газе меняется.

Немного истории

Итак, твердый электролит в виде смеси оксидов циркония и кальция проводит ток только при высоких температурах. Поэтому лампы Нернста включали, предварительно сильно прогрев их стержень. И появление в 1905 году лампы «немедленного действия» с вольфрамовой нитью предопределило ее абсолютный успех. Однако известно, что кое-где и сегодня можно встретить странный электрический фонарь, который нужно поджигать спичкой. Это, судя по всему, лампы Нернста, дожившие до наших дней: твердые растворы на основе диоксида циркония — исключительно стойкие вещества, они могут работать на воздухе десятилетиями, не окисляясь. Кстати, вполне современные печи с такими нагревателями были разработаны в свердловском Восточном институте огнеупоров в начале 80-х годов.

Главное предназначение твердых оксидных электролитов виделось в создании топливных элементов — химических источников тока, в которых энергия газа непосредственно превращается в электрическую. Топливные элементы — близкие родственники гальванических элементов. Но те служат, пока в их электролите и электродах есть активные вещества, а топливные элементы могут работать сколь угодно долго, пока к ним подводится горючее. Систематические исследования твердых оксидных электролитов начались в Германии в начале 50-х годов, а с конца 50-х развернулись в СССР, США и Канаде. В нашей стране эти работы с самого начала вел Институт химии Уральского филиала АН СССР (Свердловск, ныне Екатеринбург), и школа высокотемпературной электрохимии твердых электролитов, созданная на Урале, стала уникальной по широте охвата проблемы и глубине ее изучения.

Устройства с твердыми оксидными электролитами

Конструкций, в основе которых лежат твердые оксидные электролиты, запатентовано очень много, но принцип их действия одинаков и довольно прост. Это пробирка с парой электродов на стенке, снаружи и внутри. Она помещена в нагреватель; внутрь пробирки и в пространство, ее окружающее, можно подводить газ. Посмотрим, какие функции могут выполнять такие устройства.

Потенциометрические датчики состава газа. Наверное, они наиболее просты. Мы уже знаем, что электроды в разных газах приобретают разные потенциалы. Если, скажем, внутри пробирки находится чистый кислород, а снаружи — газ с неизвестной его концентрацией, то по разности потенциалов электродов можно эту концентрацию определить.

Потенциометрические датчики позволяют определять состав и более сложных газовых смесей, содержащих углекислый и угарный газы, водород и водяной пар. Если стерженек из твердого электролита с электродами на торцах нагрет неравномерно, он начнет терять кислород и между электродами возникнет разность потенциалов. По ее величине можно определить, например, состав выхлопных газов автомобильного двигателя. На Западе, где требования к чистоте выхлопных газов очень строги, такие датчики выпускаются миллионами. У нас же на такие «пустяки» пока не обращают внимания.

Кислородные датчики пока единственные устройства с твердыми оксидными электролитами, нашедшие практическое применение.

Кислородные насосы. Пусть во внешнее пространство пробирки подается воздух или газ, содержащий кислород. Если внешний электрод стал анодом, а внутренний — катодом, то из газа в пробирку пойдет чистый кислород. Подобные устройства — кислородные насосы — могут найти применение там, где потребление кислорода невелико или требуется его высокая чистота.

В медицине, например, используется и чистый кислород, и воздух с пониженным содержанием кислорода — так называемая «гипоксическая смесь», или «горный воздух». Электрохимические насосы наряду с мембранными оксигенаторами (см. «Наука и жизнь» № 2, 1999 г.) позволят решить массу проблем, особенно в медицинских учреждениях, удаленных от промышленных центров. В атмосфере с пониженным содержанием кислорода значительно дольше хранятся продукты питания, и устройства с кислородными насосами могут стать экономичней привычных холодильников.

Электролизеры. Теперь к внешнему электроду — катоду — подводят водяной пар или углекислый газ. На катоде будет происходить разложение пара или углекислого газа, а на аноде в обоих случаях выделяется кислород. Уникальная способность этого высокотемпературного электролизера одновременно разлагать водяной пар и углекислый газ позволяет создать систему жизнеобеспечения, скажем, на космических объектах.

Теплоэлектрогенераторы. Человек сделал первый шаг к независимости от природы, научившись сохранять огонь, поистине универсальный источник энергии. Костер давал тепло и свет, на нем готовили пищу, он расходовал ровно столько топлива, сколько было необходимо. Костер тысячелетиями оставался главной энергетической установкой человека, и неудивительно, что мы испытываем какую-то ностальгию по очагу с горящими дровами.

Еще в конце прошлого века свет давали свечи и керосиновые лампы, а тепло — печи. Лишь немногим более ста лет назад на человека начало работать электричество, которое могло давать свет, тепло, механическую работу. Одно время казалось, что достаточно подвести к жилищу только электрическую энергию, а уж там преобразовывать ее во что угодно. Но сказала свое слово экономика: кпд электростанции менее 40%, потери при передаче и обратном превращении электричества в другие виды энергии тоже значительны. Ясно, что там, где нужно только тепло, его целесообразно получать прямо из топлива. И не случайно сегодня обсуждается простая идея: вернуть «очаг» в дом в виде электрохимического генератора с топливным элементом, преобразующим энергию топлива в электричество и тепло.

Топливные элементы. Пусть к внешним стенкам пробирки подается водород, а внутрь ее — кислород. Между электродами возникнет напряжение около вольта, по соединяющей их цепи потечет ток, и на электродах пойдут реакции, обратные тем, что проходят в электролизере. Внешний электрод станет анодом, внутренний — катодом, а устройство превратится в источник тока — твердооксидный топливный элемент.

Одно и то же устройство может служить и топливным элементом, и электролизером, позволяя аккумулировать электрическую энергию. В период низкого ее потребления невостребованная мощность электростанций используется для получения водорода. В пике потребления электролизер начинает работать как топливный элемент, производя электричество из водорода.

Топливом в элементе может быть и угарный газ. В него нетрудно превратить уголь, нефть, различные газы и спирты (которые, например, в Бразилии используют как горючее для автомобилей). Элемент послужит основой электрохимического генератора, способного существенно изменить концепцию снабжения жилища энергией. Наиболее прост в техническом отношении генератор на природном газе — метане или пропане.

Как показывают исследования, его электрический кпд достигает 70%. Остальные 30% энергии топлива выделяются в виде тепла, которое можно использовать в паровых турбинах. Кпд такой комбинированной установки способно превысить 80% — столь высокой эффективности нет ни у одного генератора.

Восемь лет назад в Институте высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН был изготовлен демонстрационный генератор на метане мощностью один киловатт. Но до практической реализации дело никак не дойдет. Опытно-конструкторские работы, которые уже начинались, до конца так и не доведены. Задача очень сложна, ее необходимо решать в рамках национальной программы, попытки разработать которую оказались пока безуспешными.

Кислотный электролит: состав и метод изготовления

Электролит – это токопроводящая жидкость, которая представляет собой смесь дистиллированной воды и кислоты или щелочи. Подробнее о свойствах и видах электролита можно почитать в нашей прошлой статье.

Сейчас мы хотим уделить внимание первому виду этого раствора – кислотному электролиту

Состав и изготовление

Важно понимать, что при нарушении технологии изготовления раствора щелочи или серной кислоты ваш аккумулятор может выйти из строя. Поэтому многие предпочитают покупать кислотную или щелочную смесь в специализированных магазинах.

Если вы решились приготовить токопроводящую жидкость самостоятельно, то для кислотного электролита вам понадобятся дистиллированная вода и серная кислота.3

Нельзя забывать о том, что серная кислота – это едкое вещество. Поэтому работа с ней предполагает применение защитных средств. Как минимум, перчаток и защитных очков.

Как найти хороший автомобильный аккумулятор?

В Нижнем Новгороде вы можете купить аккумулятор недорого и быстро, просто зайдя в наш интернет магазин «Центр-АКБ». В каталоге магазина представлены различные модели с подробными техническими характеристиками. Поэтому, если вы решились купить аккумулятор Bosch или батареи других брендов, смело заполняйте заявку на сайте или звоните по телефону горячей линии:+7 (831) 416-13-13

Нас можно найти в Нижнем Новгороде по адресам:

  • ул. Березовская, д. 96А
  • ул. Деловая, д. 7к5
  • проспект Кирова, 12
  • ул. Русская улица, 5

Растворы электролитов и неэлектролитов | Введение в химию

Цель обучения
  • Распознавать свойства раствора электролита.

Ключевые моменты
    • Электролиты — это соли или молекулы, которые полностью ионизируются в растворе. В результате растворы электролитов легко проводят электричество.
    • В растворе неэлектролиты не диссоциируют на ионы; поэтому растворы неэлектролитов не проводят электричество.

Условия
  • неэлектролит Вещество, не диссоциирующее на ионы в растворе.
  • Раствор
  • — гомогенная смесь, которая может быть жидкостью, газом или твердым телом, образованная растворением одного или нескольких веществ.
  • растворенное вещество: Любое вещество, которое растворяется в жидком растворителе для создания раствора.
  • электролит: Вещество, которое распадается на ионы в растворе.
  • соль — ионное соединение, состоящее из катионов и анионов, которые удерживаются вместе за счет электростатического притяжения.

Растворы электролитов

Электролит — это любая соль или ионизируемая молекула, которая при растворении в растворе придает этому раствору способность проводить электричество. Это потому, что когда соль растворяется, ее диссоциированные ионы могут свободно перемещаться в растворе, позволяя заряду течь.

Растворы электролитов обычно образуются, когда соль помещается в растворитель, такой как вода. Например, когда поваренная соль NaCl помещается в воду, соль (твердое вещество) растворяется на составляющие ионы в соответствии с реакцией диссоциации:

NaCl ( с ) → Na + ( водн. ) + Cl ( водн. )

Вещества также могут реагировать с водой с образованием ионов в растворе.Например, углекислый газ, CO2, растворяется в воде с образованием раствора, содержащего ионы водорода, карбонат и ионы гидрокарбоната:

2 CO 2 ( г ) + 2 H 2 O ( л ) → 3 H + ( водн. ) + CO 3 2- ( водн. ) + HCO 3 ( водн. )

Полученный раствор будет проводить электричество, потому что он содержит ионы. Однако важно иметь в виду, что CO 2 — это , а не электролит, потому что CO 2 сам по себе не диссоциирует на ионы.Только соединения, которые в растворе диссоциируют на составляющие ионы, считаются электролитами.

Сильные и слабые электролиты

Как упоминалось выше, когда ионизируемое растворенное вещество диссоциирует, полученный раствор может проводить электричество. Поэтому соединения, которые легко образуют ионы в растворе, известны как сильные электролиты . (По этой причине все сильные кислоты и сильные основания являются сильными электролитами.)

Напротив, если соединение диссоциирует в небольшой степени, раствор будет слабым проводником электричества; соединение, которое только слабо диссоциирует, поэтому известно как слабый электролит.

Сильный электролит полностью распадается на составляющие ионы в растворе; С другой стороны, слабый электролит останется в растворе в основном недиссоциированным. Примером слабого электролита является уксусная кислота, которая также является слабой кислотой.

Gatorade как раствор электролита Спортивный напиток Gatorade рекламирует, что он содержит электролиты, поскольку он содержит ионы натрия, калия, магния и других веществ. Когда люди потеют, мы теряем ионы, необходимые для жизненно важных функций организма; чтобы восполнить их, нам нужно потреблять больше ионов, часто в виде раствора электролита.В организме человека электролиты имеют множество применений, в том числе помогают нейронам проводить электрические импульсы.

Растворы безэлектролитов

Неэлектролиты — это соединения, которые совсем не ионизируются в растворе. В результате растворы, содержащие неэлектролиты, не будут проводить электричество. Обычно неэлектролиты в основном удерживаются вместе ковалентными, а не ионными связями. Типичным примером неэлектролита является глюкоза, или C 6 H 12 O 6 . Глюкоза (сахар) легко растворяется в воде, но, поскольку она не диссоциирует на ионы в растворе, считается неэлектролитом; поэтому растворы, содержащие глюкозу, не проводят электричество.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Электролиты — это вещества, которые при растворении в воде распадаются на катионы (положительно заряженные ионы) и анионы (отрицательно заряженные ионы). Мы говорим, что ионизируют . Сильные электролиты ионизируются полностью (100%), а слабые электролиты ионизируется лишь частично (обычно порядка 1–10%).То есть основных вида в растворе для сильных электролитов — ионы, в то время как в растворе для слабых электролитов — это само неионизированное соединение.

Сильные электролиты делятся на три категории: сильные кислоты , сильных оснований и солей . (Соли иногда также называют ионными соединениями , но действительно сильные основания также являются ионными соединениями.) Слабые электролиты включают слабые кислоты и слабые основания .

Примеры сильных и слабых электролитов приведены ниже:

Сильные электролиты сильные кислоты HCl, HBr, HI, HNO 3 , HClO 3 , HClO 4 и H 2 SO 4
сильные основания NaOH, KOH, LiOH, Ba ( OH) 2 и Ca (OH) 2
солей NaCl, KBr, MgCl 2 и многие, многие другие
Слабые электролиты
слабые кислоты HF, HC 2 H 3 O 2 (уксусная кислота), H 2 CO 3 (угольная кислота), H 3 PO 4 (фосфорная кислота) и многое другое
слабые основания NH 3 (аммиак), C 5 H 5 N (пиридин) и несколько других, все содержащие «N»

Возможность классифицировать электролиты критична

Как химики, мы должны иметь возможность взглянуть на такую ​​формулу, как HCl или NaOH, и быстро узнать к какой из этих классификаций он относится, потому что нам нужно уметь знать, с чем мы работаем (ионами или соединениями), когда мы работаем с химикаты.Например, нам нужно знать, что бутылка с надписью «NaCN» (соль) действительно содержит нет NaCN, скорее Na + и CN , или что бутылка с надписью «HCN» (слабая кислота) в основном HCN с небольшим количеством также присутствуют H + и CN . Разница между простым открытием бутылки с надписью «HCN» и бутылки с надписью «NaCN» может быть вашей жизнью, поскольку HCN, или цианистый водород , является токсичным газом, в то время как CN , или цианид-ион , являющийся ионом, не является газом и передается только в твердой или растворной форме.Тем не менее, именно цианид-ион CN является убийцей. (Он фиксируется на Fe 3+ в гемоглобине, из-за чего в мозг поступает меньше кислорода.) Цианид присутствует в обоих флаконах, и если он попадет в ваш кровоток как CN или как HCN, он вас убьет.

Шесть шагов для классификации электролитов

Так как же нам классифицировать соединения на основе их формулы? Один из практических методов описан ниже:

Шаг 1 Это одна из семи сильных кислот?
Шаг 2 Имеет ли он форму Металл (ОН) n ? Тогда это сильная база.
Шаг 3 Имеет ли он форму Металл (X) n ? Тогда это соль.
Шаг 4 Формула начинается с буквы «H»? Это , вероятно, слабая кислота.
Шаг 5 Есть ли в нем атом азота? Это может быть слабой базой.
Шаг 6 Ничего из этого? Назовите это неэлектролитом.

Обратите внимание, что здесь есть двусмысленность, начиная с шага 4.Просто так оно и есть. Чтобы определить, является ли вещество слабой кислотой или слабым основанием, у вас есть знать больше, чем молекулярная формула, особенно для соединений, содержащих углерод. (Часто необходима структурная формула , которая показывает подробные связи атомов.)

Сводка

Таким образом, вы должны знать наиболее распространенные имена и символы элементов, запомнить семь сильных кислот, уметь заметить металл (знать хотя бы, где они на таблица Менделеева), запомните хотя бы несколько наиболее распространенных слабых кислот и слабых оснований, и будешь в хорошей форме.

ВЫ МОЖЕТЕ ЭТО СДЕЛАТЬ!

Электролиты — Химия LibreTexts

Одним из важнейших свойств воды является ее способность растворять самые разные вещества. Растворы, в которых вода является растворяющей средой, называются водными растворами . Для электролитов вода является наиболее важным растворителем. Этанол, аммиак и уксусная кислота являются одними из неводных растворителей, способных растворять электролиты.

Электролиты

Вещества, которые при растворении в воде выделяют ионы, называются электролитами .Их можно разделить на кислоты, основания и соли, потому что все они при растворении в воде дают ионы. Эти растворы проводят электричество благодаря подвижности положительных и отрицательных ионов, которые называются катионами , и анионами , соответственно. Сильные электролиты полностью ионизируются при растворении, и в растворе не образуются нейтральные молекулы.

Например, \ (\ ce {NaCl} \), \ (\ ce {HNO3} \), \ (\ ce {HClO3} \), \ (\ ce {CaCl2} \) и т. Д. Являются сильными электролитами.-_ {\ large {(aq)}}} \)

Поскольку \ (\ ce {NaCl} \) является твердым ионным веществом (s), которое состоит из катионов \ (\ ce {Na +} \) и анионов \ (\ ce {Cl -} \), нет молекул \ (\ ce {NaCl} \) присутствуют в \ (\ ce {NaCl} \) твердом или \ (\ ce {NaCl} \) растворе. Ионизация считается завершенной. Растворенное вещество ионизировано на сто процентов (100%). Некоторые другие ионные твердые вещества: \ (\ ce {CaCl2} \), \ (\ ce {Nh5Cl} \), \ (\ ce {KBr} \), \ (\ ce {CuSO4} \), \ (\ ce { NaCh4COO} \) (ацетат натрия), \ (\ ce {CaCO3} \) и \ (\ ce {NaHCO3} \) (пищевая сода).-]} {[H_2CO_3]}} \)

, где мы используем [] для обозначения концентрации видов в []. Для угольной кислоты K = 4,2×10 -7 . Вы можете обобщить определение K здесь, чтобы дать выражение константы равновесия для любого слабого электролита. -]} {[H_2O]}} \)

Для чистой воды \ (\ ce {[h3O]} \) — постоянная величина (1000/18 = 55.+] = 7} \).

Обратите внимание, что только при 298 K pH воды равен 7. При более высоких температурах pH немного меньше 7, а при более низких температурах pH больше 7.

Электролиты в жидкостях организма

Жидкости нашего организма — это растворы электролитов и многое другое. Комбинация крови и кровеносной системы — это река жизни , потому что она координирует все жизненные функции. Когда сердце перестает биться при сердечном приступе, жизнь быстро заканчивается.Чтобы сохранить жизнь, крайне важно перезапустить сердце как можно скорее.

Основными электролитами, необходимыми в жидкости организма, являются катионы (кальция, калия, натрия и магния) и анионы (хлоридов, карбонатов, аминоацетатов, фосфатов и йодида). В питании они называются макроминералами .

Баланс электролитов имеет решающее значение для многих функций организма. Вот несколько крайних примеров того, что может случиться при дисбалансе электролитов: повышенный уровень калия может привести к сердечной аритмии; уменьшение внеклеточного калия вызывает паралич; чрезмерное количество внеклеточного натрия вызывает задержку жидкости; снижение содержания кальция и магния в плазме может вызвать мышечные спазмы конечностей.

При обезвоживании пациента для поддержания здоровья и благополучия требуется тщательно приготовленный (имеющийся в продаже) раствор электролита. С точки зрения здоровья ребенка пероральный электролит необходим, когда ребенок обезвоживается из-за диареи. Использование растворов для поддержания перорального электролита, благодаря которым за последние 25 лет были спасены миллионы жизней во всем мире, является одним из самых важных медицинских достижений в защите здоровья детей в этом веке, — объясняет Джуилус Г.К. Гепп, доктор медицины, помощник директора отделения неотложной помощи детского центра при больнице Джона Хопкинса. Если родитель дает поддерживающий раствор электролита для приема внутрь в самом начале болезни, обезвоживание можно предотвратить. Функциональность растворов электролитов связана с их свойствами, и интерес к растворам электролитов выходит далеко за рамки химии.

Электролиты и батареи

Растворы электролитов всегда требуются в батареях, даже в сухих элементах .- \ rightarrow Cu _ {\ large {(s)}}} \)

В сухих ячейках раствор заменяют пастой, чтобы раствор не вытек из упаковки. В этой ячейке электроды \ (\ ce {Zn} \) и \ (\ ce {Cu} \) имеют напряжение 1,10 В, если концентрации ионов соответствуют указанным.

Химические реакции электролитов

При объединении растворов электролитов катионы и анионы встретятся друг с другом. Когда ионы безразличны друг к другу, реакции нет.Однако некоторые катионы и анионы могут образовывать молекулы или твердые тела, и, таким образом, катионы и анионы меняют партнеров. Это так называемые реакции метатезиса, которые включают:

  • Образование твердого вещества реакции (или осаждения): катионы и анионы образуют менее растворимое твердое вещество, в результате чего появляется осадок.
  • Нейтрализация реакции: \ (\ ce {H +} \) кислоты и \ (\ ce {OH -} \) основания объединяются с образованием нейтральной молекулы воды.
  • Газообразование реакции: Когда в результате реакции образуются нейтральные газообразные молекулы, они покидают раствор, образуя газ.2 +} \)
  • \ (\ ce {Na +} \)
  • любой анион
  • Подсказка: e. любой анион

    Навык:
    Объяснять движение ионов в растворе электролитов.

    1. Движутся ли положительные ионы в солевом мостике?

    Подсказка: да

    Ионы двух типов движутся в противоположных направлениях.

    Навык:
    Объяснять движение ионов в растворе электролитов.

    1. Какой раствор следует использовать для электрода \ (\ ce {Cu} \) ?
    1. любая соль цинка
    2. любая медная соль
    3. любой хлорид
    4. любая соль
    5. кислота
    6. а база

    Подсказка: б. любая соль меди
    В качестве \ (\ ce {Zn} \) — электрода можно использовать любую соль. Но для электрода \ (\ ce {Cu} \) обычно используется \ (\ ce {CuSO4} \) или \ (\ ce {CuCl2} \).

    Навык:
    Применить химические знания при установке батарей.

    1. Что из следующего вы будете использовать в качестве соляного моста?
      1. твердый \ (\ ce {NaCl} \)
      2. концентрированный \ (\ ce {NaCl} \) раствор
      3. \ (\ ce {HNO3} \) раствор
      4. концентрированный \ (\ ce {h3SO4} \) раствор
      5. деионизированная вода
      6. любая твердая соль

    Подсказка: б.\ (\ ce {NaCl} \) раствор

    Обычно используют солевой раствор, но подойдут и растворы кислот и щелочей. \ (\ ce {NaCl} \) раствор экономичен и прост в обращении.

    1. Какой из следующих растворов лучше всего проводит электричество? Все растворы имеют одинаковую концентрацию в М.
      1. спирт
      2. аммиак
      3. сахар
      4. уксусная кислота
      5. соль поваренная

    Подсказка: e.поваренная соль

    Навык:
    Различают сильные и слабые электролиты.

    1. Какой из следующих растворов имеет самый высокий pH?
      1. 0,10 M \ (\ ce {NaCl} \) раствор
      2. 0,10 M \ (\ ce {HCl} \) раствор
      3. Вода при 273 K (точка замерзания воды)
      4. Вода при 293 K (комнатная температура)
      5. Вода при 373 K (температура кипения воды)

    Подсказка: ок.вода низкой температуры

    См. PH.

    Навык:
    Определение и оценка pH.

    1. При объединении растворов электролитов катионы и анионы обмениваются партнерами. Эти реакции называются:
      1. реакций горения
      2. окислительно-восстановительных реакций
      3. реакции окисления
      4. реакций восстановления
      5. реакций метатезиса

    См. Редокс.

    Навык:
    Объяснять реакции метатезиса.

    Как определить, является ли соединение сильным электролитом

    Выявление того, является ли соединение сильным электролитом, может помочь вам в дальнейшем различать различные типы химических связей, из которых состоят соединения и молекулы. Сильный электролит — это соединение, которое полностью диссоциирует в растворе на положительные катионы и отрицательные анионы. Он хорошо проводит электричество в растворе. Соединение может быть либо сильным электролитом, либо слабым электролитом.Важно уметь различать их, поскольку каждый из них имеет разные свойства.

      Определите, является ли соединение ионным или ковалентным. Ионные соединения обычно состоят из металлов и неметаллов. Металлы, за исключением водорода, расположены слева от таблицы Менделеева, а неметаллы — с правой стороны. Примером ионного соединения является KCl или хлорид калия. Ковалентные соединения обычно состоят из неметаллов. Примером может служить C2H6 или этан.Если соединение ковалентное, то это, вероятно, не сильный электролит. Ионные соединения, скорее всего, будут сильными электролитами.

      Определите, является ли соединение сильной кислотой. Сильные кислоты также являются сильными электролитами. Соединения, которые образованы из элементов Группы 17, таких как HCl, HBr и HI, являются сильными кислотами. Другие сильные кислоты включают h3SO4, HNO3, HClO3 и HClO4.

      Проверьте, является ли соединение сильным основанием. Сильные основания также являются сильными электролитами.Соединения, которые образуются с гидроксид-ионом ОН-, обычно являются сильными основаниями. Примеры включают LiOH, NaOH, КОН, Ca (OH) 2 и Ba (OH) 2.

      Определите, образовано ли соединение из элемента Группы 1 или 2 с элементом Группы 17. Такие соединения обычно представляют собой ионные соли, которые также являются сильными электролитами. Примеры включают NaCl и KCl.

      Запомните сильные электролиты, которые образуются с цинком и медью. Два соединения, которые являются сильными электролитами, — это ионные соединения ZnSO4 и CuSO4.Если соединение относится к одному из них, то это определенно сильный электролит.

    Расчет значений для растворов электролитов

    Term Review

    Прежде чем мы перейдем к расчетам, давайте рассмотрим некоторые термины. Решения состоят из двух очень важных вещей:

    • растворенное вещество — второстепенный компонент раствора (то есть то, что у вас меньше)
    • a растворитель — основной компонент раствора (т.е.е. что у вас больше всего)

    При образовании раствора частицы растворителя окружают частицы растворенного вещества. Например, если раствор содержит 10,0 граммов хлорида натрия в 100,0 граммах воды, растворенным веществом будет хлорид натрия, а растворителем — вода.

    В этом растворе молекулы воды (растворитель) окружают атом натрия (растворенное вещество).

    Раствор электролита — это раствор, в котором растворенное вещество полностью диссоциирует или распадается при воздействии растворителя.Типичным примером является Gatorade, который спортсмены употребляют, чтобы восполнить потерю электролитов из-за потоотделения. Основными электролитами, которые содержит Gatorade, являются хлорид натрия (поваренная соль), цитрат натрия и монофосфат калия.

    Растворы электролитов можно обсуждать количественно с точки зрения их концентрации, что означает, сколько растворенных веществ они содержат на данное количество растворителя. Давайте посмотрим на общепринятые единицы концентрации и способы их расчета.

    Молярность

    Молярность — моль растворенного вещества на литр раствора.Чтобы рассчитать молярность, Ронде нужно знать только две вещи: сколько у нее растворенного вещества (в молях) и сколько у нее растворителя (в литрах).

    Например, предположим, что Ронде необходимо знать молярность раствора, полученного путем растворения 0,505 моль хлорида натрия в 2 литрах воды. Она просто разделила бы 0,505 моль на 2 литра, чтобы получить концентрацию 0,2525 М (моль на литр).

    0,505 моль NaCl / 2L = 0,2525 M

    Моляльность

    Моляльность — это еще один способ выражения концентрации раствора, аналогичный нашим предыдущим единицам молярности.Моляльность — это количество молей растворенного вещества на килограмм растворителя.

    Ронда хочет вычислить моляльность своего раствора, полученного путем растворения 2,5 граммов бромида калия в 1000 килограммах воды. Мы просто возьмем 2,5 г, разделенные на 1000 кг, и получим моляльность раствора 0,0025 м, где маленькая буква «м» всегда означает моляльность.

    2,5 г / 1000 кг = 0,0025 м

    Массовый процент

    Массовый процент — это масса растворенного вещества, деленная на массу раствора x 100%.Поэтому Ронде нужно знать, сколько у нее растворенного вещества, а также сколько общего раствора у нее есть.

    Всегда важно понимать, что общий раствор означает количество растворенного вещества ПЛЮС количество растворителя. В большинстве случаев проблемы массового процента решаются за счет использования количества растворенного вещества и растворителя в граммах. Также важно помнить, что поскольку мы говорим о процентах, мы всегда должны умножать на 100, чтобы выразить наш ответ как таковой.

    Если Ронде необходимо определить, какой массовый процент хлорида натрия содержится в растворе, состоящем из 3.45 граммов хлорида натрия в 45,0 граммах воды, она просто разделит 3,45 грамма на 48,45 грамма (общая масса раствора) и умножит на 100, чтобы получить наш ответ 7,12%.

    (3,45 г NaCl / 48,45 г общей массы) x 100 = 7,12% NaCL

    Физически это говорит ей, что из общего раствора только 7,12% — хлорид натрия, а остальное — вода.

    Краткое содержание урока

    Растворы электролитов состоят из веществ, растворенных в воде, так что полученный раствор проводит электричество.В любом растворе всегда будет растворенное вещество (второстепенный компонент) и растворитель (основной компонент). Некоторые распространенные способы определения концентрации электролитов в растворе:

    • Молярность — моль растворенного вещества на литр раствора (моль / л). Имеет символ «М».
    • Моляльность — моль растворенного вещества на килограмм раствора (моль / кг). Имеет символ «м».
    • Процент по массе находится путем деления массы растворенного вещества на массу всего раствора и последующего умножения на 100.

    Сильные и слабые электролиты Учебное пособие по химии

    Рабочие примеры: определение сильного или слабого электролита

    Вопрос 1: Соляная кислота полностью диссоциирует в воде с образованием ионов водорода и ионов хлора.
    Соляная кислота — сильный электролит или слабый электролит?

    Решение:

    (На основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

    1. Что вас просят сделать?

      Определить, является ли соляная кислота сильным электролитом или слабым электролитом.

    2. Какие данные (информацию) вы указали в вопросе?

      соляная кислота полностью диссоциирует в воде

    3. Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно выяснить?

      HCl (водн.) полностью диссоциирует в воде с образованием ионов водорода, H + (водн.) , и ионов хлора, Cl (водн.)

      HCl (водн.) → H + (водн.) + Cl (водн.)


      Следовательно, в растворе много ионов.
    4. Определите концентрацию соляной кислоты как электролита:

      Соляная кислота, HCl (водн.) , полностью диссоциирует, поэтому в растворе много ионов, проводящих электричество, поэтому соляная кислота является сильным электролитом.

    5. Правдоподобен ли ваш ответ?

      Используйте Рекомендации, чтобы проверить свой ответ:
      Рекомендация (1): большинство кислот являются слабыми электролитами.
      ИСКЛЮЧАЯ HCl (водн.) и некоторые другие кислоты, такие как HNO 3 (водн.) и H 2 SO 4 (водн.) , которые являются сильными кислотами и, следовательно, сильными электролитами
      Следовательно, соляная кислота является сильным электролитом в соответствии с инструкциями.

      Поскольку ответ, который мы получаем из руководящих принципов, совпадает с ответом, который мы получаем с использованием информации о диссоциации HCl (aq) из вопроса, мы уверены, что наш ответ правильный.

    6. Укажите свое решение проблемы «сильным или слабым электролитом является соляная кислота»:

      Соляная кислота — сильный электролит.

    Вопрос 2: Является ли водный раствор гидроксида натрия сильным электролитом или слабым электролитом?

    Решение:

    (На основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

    1. Что вас просят сделать?

      Определить, является ли водный раствор гидроксида натрия сильным электролитом или слабым электролитом.

    2. Какие данные (информацию) вы указали в вопросе?

      водный раствор гидроксида натрия: NaOH (водн.)

    3. Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно выяснить?

      Рекомендация (2): гидроксиды металлов группы 1 (щелочные) и металлов группы 2 (щелочно-земельные) являются сильными электролитами.
      (исключение — Ba (OH) 2 )
      Натрий — металл группы 1 (щелочной).

    4. Определите концентрацию гидроксида натрия как электролита:

      Гидроксид натрия — сильный электролит, поскольку он является гидроксидом металла группы 1.

    5. Правдоподобен ли ваш ответ?

      Гидроксид натрия, NaOH (s) , используется в очистителях канализации.
      Это ионное твердое вещество, состоящее из ионов натрия Na + и гидроксид-ионов OH .
      При добавлении воды для образования водного раствора мы видим, что он растворяется, то есть решетка ионов разрушается, так что каждый ион полностью окружен водой, то есть гидроксид натрия полностью диссоциирует в воде:

      NaOH (водн.) → Na + (водн.) + OH (водн.)

      Следовательно, в растворе будет много ионов, проводящих электричество.
      Следовательно, водный раствор гидроксида натрия является сильным электролитом.

      Поскольку ответ, который мы получаем, размышляя о диссоциации гидроксида натрия в воде, совпадает с ответом, который мы получаем с помощью Руководства, мы уверены, что наш ответ правильный.

    6. Укажите свое решение проблемы «гидроксид натрия — сильный или слабый электролит»:

      Водный раствор гидроксида натрия — сильный электролит.

    Вопрос 3: Хлорид натрия полностью диссоциирует в воде с образованием ионов натрия и ионов хлора.
    Хлорид натрия — сильный электролит или слабый электролит?

    Решение:

    (на основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

    1. Что вас просят сделать?

      Определите, является ли хлорид натрия сильным электролитом или слабым электролитом.

    2. Какие данные (информацию) вы указали в вопросе?

      Натрия хлорид полностью диссоциирует в воде

    3. Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно выяснить?

      Хлорид натрия, NaCl (s) , представляет собой соль (получается нейтрализацией соляной кислоты гидроксидом натрия)
      Если соль полностью диссоциирует, 100% диссоциация, в растворе много ионов.

      NaCl (водн.) → Na + (водн.) + Cl (водн.)

      Чем больше ионов, тем лучше раствор проводит электричество.

    4. Определите концентрацию хлорида натрия как электролита:

      Хлорид натрия — сильный электролит, потому что это соль, полностью диссоциирующая в воде.

    5. Правдоподобен ли ваш ответ?

      Используйте рекомендации, чтобы проверить свой ответ:
      Рекомендация (3): большинство солей являются сильными электролитами.
      Исключения: HgCl 2 и CdSO 4 — слабые электролиты.

      Хлорид натрия — сильный электролит, потому что это соль, не указанная в списке слабых солей.

      Поскольку ответ, который мы получили при рассмотрении процентной диссоциации хлорида натрия, такой же, как и при рассмотрении руководящих принципов, мы уверены, что наш ответ правильный.

    6. Укажите свое решение проблемы «является ли хлорид натрия сильным или слабым электролитом»:

      Хлорид натрия — сильный электролит.

    Вопрос 4: Уксусная кислота (этановая кислота), CH 3 COOH, имеет небольшую константу диссоциации кислоты (K a = 1,8 × 10 -5 ).
    Является ли уксусная кислота (этановая кислота) сильным электролитом или слабым электролитом?

    Решение:

    (на основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

    1. Что вас просят сделать?

      Определить, является ли уксусная кислота сильным электролитом или слабым электролитом.

    2. Какие данные (информацию) вы указали в вопросе? Уксусная кислота

      имеет небольшую константу диссоциации (K a мало)

    3. Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно выяснить?

      Если константа диссоциации кислоты, K a , мала, то очень мало молекул кислоты диссоциирует (ионизируется), то есть в растворе будет мало ионов.
      Малая константа диссоциации означает, что в растворе мало ионов, проводящих электричество.
      Положение равновесия для реакции диссоциации:

      CH 3 COOH (водн.) ⇋ CH 3 COO (водн.) + H + (водн.)


      находится левее, то есть предпочтение отдается недиссоциированным молекулам.
    4. Определите концентрацию уксусной кислоты как электролита:

      Уксусная кислота — слабый электролит, поскольку ее константа диссоциации мала, что означает, что в растворе будет мало ионов, проводящих электричество.

    5. Правдоподобен ли ваш ответ?

      Используйте Рекомендации, чтобы проверить свой ответ:
      Рекомендация (1): большинство кислот являются слабыми электролитами.
      Исключения (сильные электролиты): HCl (водн.) , HNO 3 (водн.) , H 2 SO 4 (водн.) , HClO 3 (водн.) , HClO 4 (водн. ) , HBr (водн.) и HI (водн.)
      Уксусная кислота (этановая кислота, CH 3 COOH) не указана в качестве исключения, поэтому уксусная кислота является слабым электролитом.

      Поскольку мы пришли к одному и тому же ответу, используя как малую константу диссоциации кислоты, так и Рекомендации, мы уверены, что наш ответ правильный.

    6. Укажите свое решение проблемы «является ли уксусная кислота сильным или слабым электролитом»:

      Уксусная кислота — слабый электролит.


    1. Серная кислота — сильная полипротонная кислота.
    Первая константа диссоциации очень велика, поэтому мы предполагаем, что реакция идет до завершения:
    H 2 SO 4 (водн.) → HSO 4 (водн.) + H + (водн.)
    Вторая константа диссоциации намного меньше первой, поэтому реакция в котором HSO 4 теряет протон, H + , не доходит до завершения, ионы находятся в равновесии с недиссоциированными молекулами кислоты:
    HSO 4 (водн.) ⇋ SO 4 2- (водн.) + H + (водн.)

    2.Молекулы воды в очень небольшой степени подвергаются самодиссоциации.
    K w = 10 -14 при 25 ° C
    То есть K w очень маленький.

    Неэлектролиты — обзор | ScienceDirect Topics

    B Растворы электролитов и неэлектролитов

    Растворы можно разделить на растворы электролитов и неэлектролитов. Растворы электролитов проводят электричество. Вода является наиболее важным (но не единственным) ионизирующим растворителем, и большинство растворов электролитов, представляющих интерес для науки о Земле и планетах, представляют собой водные растворы.Электролиты делятся на сильные и слабые. Сильные электролиты полностью или почти полностью ионизируются в разбавленных и концентрированных растворах. Растворы сильных электролитов имеют высокую молярную электропроводность в разбавленных и концентрированных растворах, потому что ионизированная фракция всегда равна единице (или близка к ней). Соляная, азотная и серная кислоты и поваренная соль (NaCl) являются примерами сильных электролитов. Слабые электролиты ионизируются лишь частично, а доля ионизированных частиц изменяется обратно пропорционально концентрации электролита.Молярная электропроводность растворов слабых электролитов резко возрастает по мере уменьшения их концентрации и увеличения их фракционной ионизации. Уксусная кислота (кислота в уксусе), лимонная кислота (кислота в цитрусовых) и другие органические кислоты являются слабыми электролитами. Однако разделение на сильные и слабые электролиты зависит от растворителя, потому что сильный электролит в воде может быть слабым электролитом в другом растворителе, и наоборот.

    Электролиты также классифицируются по зарядам на ионах, которые они образуют при растворении в воде.Например, HCl, KCl, NaCl, HNO 3 и уксусная кислота CH 3 COOH являются электролитами 1: 1, поскольку они ионизируются до однозарядных ионов при растворении в воде. Карбонат кальция CaCO 3 и CuSO 4 (халькоцианит) являются электролитами 2: 2, потому что они ионизируются до двухвалентных ионов. Электролит 3: 3 ионизируется до трехвалентных ионов при растворении в воде. Берлинит (AlPO 4 ) и фосфаты лантаноидов являются электролитами 3: 3, но они имеют очень низкую растворимость в воде при комнатной температуре.Электролиты 1: 1, 2: 2 и 3: 3 являются симметричными электролитами, потому что их водные ионы имеют одинаковые валентности. Напротив, несимметричные электролиты ионизируются до катионов и анионов с различной валентностью. Примеры электролитов 2: 1 включают MgCl 2 (хлормагнезит) и CaCl 2 (гидрофилит). Другими примерами несимметричных электролитов являются Na 2 SO 4 (тенардит) и K 2 SO 4 (арканит) (1: 2), La (NO 3 ) 3 нитрат лантана (3: 1), La 2 (SO 4 ) 3 сульфат лантана (3: 2) и Th (NO 3 ) 4 нитрат тория (4: 1).В каждом случае первое число означает заряд катиона, а второе число — заряд аниона.

    Примеры электролитических растворов включают морскую воду, расплавленные металлы (например, внешнее ядро ​​Земли), расплавленные оксиды и силикаты (такие как базальтовая магма), безводная азотная и серная кислоты, сжиженные полярные газы (NH 3 , SO 2 , H 2 S, HCN, HF) и некоторых органических растворителей (спирты, бензол, диметилсульфоксид, формамид и пиридин). Жидкий SO 2 может быть важным растворителем на Ио, самом внутреннем галилеевом спутнике Юпитера.Наблюдения показывают SO 2 льда и газа, а фотогеологические интерпретации изображений космических аппаратов Galileo и Voyager указывают на присутствие жидкого SO 2 . Составы водных электролитических растворов обычно задаются с точки зрения моляльности ( m ), формальности ( f ), молярности ( M ) или молярной концентрации ( c ).

    Растворы неэлектролитов не проводят электричество. Примеры включают растворы неполярных газов (H 2 , благородные газы, CH 4 , газообразные углеводороды, SF 6 , воздух), неполярных органических соединений (жидких и твердых углеводородов), неполярных сжиженных газов и твердых минеральных растворов ( оливин, пироксен, полевой шпат).Фотогеологические интерпретации радарных изображений Cassini Huygens позволяют предположить, что криогенные углеводородные растворы присутствуют на Титане, крупнейшем спутнике Сатурна. Составы неводных растворов и растворов неэлектролитов обычно выражаются в мольных долях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *