Електролітична дисоціація. Електроліти та неелектроліти

 
 

§ 9. Електролітична дисоціація. Електроліти та неелектроліти

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

  • наводити приклади електролітів і неелектролітів;
  • розрізняти катіони й аніони, електроліти й неелектроліти;
  • пояснювати суть процесу електролітичної дисоціації;
  • висловлювати судження про роль експерименту в науці.

Понад 200 років тому вчених зацікавила дія електричного струму на речовини, що перебувають у розчиненому чи розплавленому стані.

З уроків фізики вам відомо, що електричний струм — це спрямований рух заряджених частинок. У дротах, по яких передається струм в електричному колі, такими зарядженими частинками є вільні електрони. Якщо коло незамкнене, ці електрони хаотично рухаються в масі металу. Тільки після того, як коло замкнули, їхній рух стає спрямованим й лампа засвітиться. За цим самим принципом електричний струм подається до люстр, прасок, холодильників тощо, якщо ми їх вмикаємо.

Скористаємося приладом для визначення електропровідності розчинів. Він діє за принципом електричного кола (мал. 16), проте замість вимикача є 2 стержні (електроди), виготовлені з електропровідного матеріалу (вуглецю). Електроди на кілька сантиметрів віддалені один від одного, тобто коло незамкнене, електричний струм у такому колі відсутній.

Мал. 16. Прилад для визначення електропровідності розчинів

З'ясуємо дослідним шляхом, чи забезпечують проходження електричного струму в такому колі кристалічні натрій хлорид та цукор, дистильована вода, розчини натрій хлориду й цукру, хлоридна кислота.

Мал. 17. Дослідження електропровідності різних речовин і розчинів

Демонстраційний дослід 1. Під'єднаємо прилад для визначення електропровідності речовин і розчинів до джерела постійного струму й електродами доторкнемося до кристалічного натрій хлориду, яким на % наповнений скляний стакан. Лампа не світиться (мал. 17, а).

Демонстраційний дослід 2. Зануримо електроди приладу в скляний стакан, наполовину заповнений дистильованою водою. Лампа також не світиться (мал. 17, б).

Демонстраційний дослід 3. Половину дистильованої води обережно віллємо у стакан з натрій хлоридом, перемішаємо речовини скляною паличкою, після чого в розчин зануримо електроди. Лампа одразу засвітилася й не гасне доти, поки електроди містяться в розчині (мал. 17, в). Це свідчить про те, що електричне коло приладу замкнулося. Отже, у розчині натрій хлориду присутні заряджені частинки, які стали носіями струму.

Демонстраційний дослід 4. Промитими та насухо витертими електродами приладу доторкнемося до кристалів цукру, яким на 1/4 наповнений скляний стакан. Лампа не світиться (мал. 17, г).

Демонстраційний дослід 5. Другу половину дистильованої води віллємо обережно у стакан із цукром, перемішаємо речовини скляною паличкою, після чого у виготовлений розчин зануримо електроди приладу для визначення електропровідності розчинів. На відміну від досліду з розчином натрій хлориду, лампа не світиться (мал. 17, д). А це є доказом того, що в розчині не з'явилися заряджені частинки, які б стали носіями струму.

Демонстраційний дослід 6. Електроди приладу зануримо у скляний стакан, що на 1/4 наповнений хлоридною кислотою. Як ви вже знаєте, хлоридна кислота — це розчин гідроген хлориду у воді. Лампа засвітилася (мал. 17, е). Це свідчить про те, що в цьому розчині наявні заряджені частинки й електричне коло замкнулося.

Демонстраційні досліди 3 та 6 показали, що розчин натрій хлориду і розчин гідроген хлориду проводять електричний струм, а тверді речовини натрій хлорид і цукор, дистильована вода та розчин цукру (досліди 1, 2, 4 та 5) електричного струму не проводять. Що саме забезпечило проходження електричного струму в дослідах 3 та 6, адже під час вивчення розчинення речовин у воді не йшлося про утворення вільних електронів?

Відповідь на це запитання знайшов шведський учений Сванте Арреніус, провівши багато дослідів з порівняння електропровідності кислот, основ, солей, сумішей речовин залежно від розчинника, температури й концентрації розчинів. У 1884 р. він описав свої досліди й на підставі одержаних результатів зробив висновок про те, що носіями струму в розчині є заряджені частинки — йони, на які розпадається розчинена речовина під впливом полярного розчинника (води), а не в результаті проходження електричного струму через розчин. Спершу вчені виступили проти такої теорії. Однак досить скоро зрозуміли геніальність Сванте Арреніуса. З того часу минуло понад століття, теорія справджується й успішно розвивається, а її творець удостоєний Нобелівської премії.

Дізнайтесь більше про внесок С. Арреніуса в науку з «Інформаційної сторінки».

ЕЛЕКТРОЛІТИЧНА ДИСОЦІАЦІЯ РЕЧОВИН. Так називається явище, завдяки якому розчин натрій хлориду і хлоридна кислота стали електропровідними.

Електролітична дисоціація — це розпад речовин на вільно рухливі йони під впливом полярних молекул розчинника або в розплаві.

Як ви вже знаєте, під час розчинення речовин у воді полярні молекули води притягують до себе йони або молекули, що перебувають у вузлах кристалічної ґратки розчиненої речовини, і якщо це притягання перевищує силу притягання між структурними частинками у кристалі, речовина розчиняється. Так, розчиняючись у воді, натрій хлорид дисоціює на катіони Натрію та аніони Хлору. Вони хаотично переміщуються в товщі розчинника — води. Під впливом електричного поля хаотичний рух йонів стає впорядкованим: позитивно заряджені йони Na+ рухаються до негативно зарядженого електрода, що має назву катод, а негативно заряджені йони Сl- — до позитивно зарядженого електрода анода. Це й забезпечило електропровідність розчину натрій хлориду в досліді 3.

Пригадайте матеріал параграфа 2 та схему 15.

За назвою електродів, до яких рухаються йони в електричному колі, їх назвали катіони й аніони.

Цукор — речовина молекулярної будови. Під час розчинення в розчин переходять і вільно переміщуються в ньому молекули цукру. Оскільки молекули — електронейтральні (незаряджені) частинки, то між електродами приладу не виникав електричний струм і лампа не світилася.

Залишається з'ясувати, звідки в демонстраційному досліді 6 з'явилися заряджені частинки в розчині гідроген хлориду (хлоридній кислоті). Відомо, що гідроген хлорид НСl — речовина молекулярної будови, у ній немає ні катіонів Гідрогену Н+, ні аніонів Хлору Сl-. Тому рідкий гідроген хлорид не взаємодіє з металами, лугами й основними оксидами. Але ж ви неодноразово проводили всі ці реакції з хлоридною кислотою й переконувались у протилежному! З приводу цього Сванте Арреніус висунув припущення про вплив води.

ЕЛЕКТРОЛІТИЧНА ДИСОЦІАЦІЯ РЕЧОВИН З КОВАЛЕНТНИМ ПОЛЯРНИМ ЗВ'ЯЗКОМ. Молекули гідроген хлориду з ковалентним сильним полярним зв'язком під впливом диполів води йонізуються — розпадаються на йони й переходять у розчин у вигляді гідратованих йонів (схема 16).

Схема 16. Електролітична дисоціація полярної молекули гідроген хлориду у воді

Як видно зі схеми, спільна електронна пара, що в молекулі гідроген хлориду забезпечувала наявність ковалентного полярного зв'язку між атомами Гідрогену й Хлору, під впливом диполів води повністю зміщується до атома Хлору. Унаслідок цього атом Гідрогену перетворюється на катіон Гідрогену Н+, а відповідно атом Хлору — на аніон Хлору Сl-. Завдяки цьому в досліді 6 замкнулося електричне коло — і лампа засвітилась.

ЕЛЕКТРОЛІТИЧНА ДИСОЦІАЦІЯ РЕЧОВИНИ В РОЗПЛАВІ. Електролітична дисоціація речовин з йонним хімічним зв'язком у розплавах пояснюється тим, що під впливом високої температури зв'язки у кристалічній ґратці руйнуються, і йони починають вільно рухатись. Як і в розчинах, цей рух хаотичний, але під дією електричного поля він стає спрямованим.

ПОДІЛ РЕЧОВИН НА ЕЛЕКТРОЛІТИ ТА НЕЕЛЕКТРОЛІТИ. За здатністю проводити електричний струм у розчиненому стані чи розплаві речовини поділяють на електроліти та неелектроліти.

Електроліти — це речовини, водні розчини чи розплави яких проводять електричний струм.

До електролітів належать речовини з йонними та ковалентними сильно полярними зв'язками. Це солі, луги, кислоти. Ті з них, що в таблиці розчинності кислот, основ, амфотерних гідроксидів і солей позначено літерою «р» (див. форзац 2), достатньо розчинити у воді. Після цього їхні кристали руйнуються, і йони переходять у розчин.

Незважаючи на те, що внаслідок електролітичної дисоціації утворюються різнойменно зарядженні йони, розчин або розплав залишається електронейтральним. Це тому, що сума позитивних зарядів катіонів дорівнює сумі негативних зарядів аніонів. Вільні йони в розчинах і розплавах рухаються хаотично, але під впливом електричного поля цей рух стає впорядкованим (виникає електричний струм).

Неелектроліти — це речовини, що в розчині чи розплаві не проводять електричного струму.

Прикладами неелектролітів є неорганічні речовини з ковалентним неполярним зв'язком. Не будуть проводити електричний струм: рідкий кисень, водень і гідроген хлорид, а також тверді речовини фосфор і сірка тощо. Багато органічних речовин також є неелектролітами, наприклад, цукор, сахароза, глюкоза, крохмаль.

Пригадайте результат демонстраційного досліду 5 з перевірки електропровідності розчину цукру.

Інформаційна сторінка

Сванте Арреніус (1859-1927) — шведський учений, фізик за освітою, котрий став знаменитим завдяки хімічним дослідженням. За розробку теорії електролітичної дисоціації Арреніусу присуджено Нобелівську премію 1903 року. Один із засновників нової науки — фізичної хімії.

Основні наукові праці присвячені вченню про розчини й залежності швидкості хімічних реакцій від температури. У 1884 р. сформулював висновок про самочинний розпад солей у розчині на заряджені частинки — йони, тобто висунув ідею про електролітичну дисоціацію. Сванте Арреніус — учений із широким колом наукових інтересів; крім хімії, його цікавили походження світу, життя у Всесвіті.

Член академій наук і наукових товариств багатьох країн, був директором Нобелівського фізико-хімічного інституту в Стокгольмі.

Стисло про основне

• Електролітична дисоціація — це розпад речовин під час розчинення у воді або плавлення на вільні йони — позитивно заряджені катіони й негативно заряджені аніони.

• У водних розчинах руйнування кристалічної ґратки йонних сполук чи йонізація полярного ковалентного зв'язку відбувається під впливом полярних молекул води.

• У розчинах і розплавах електролітів позитивні заряди катіонів зрівноважені негативними зарядами аніонів, тому розчин і розплав у цілому електронейтральні.

• За здатністю речовин проводити електричний струм у розчині чи розплаві їх класифікують на електроліти та неелектроліти.

• Електроліти піддаються електролітичній дисоціації й тому їх розчини чи розплави проводять електричний струм.

• Неелектроліти не піддаються електролітичній дисоціації й їх розчини чи розплави не проводять електричного струму.

Знаємо, розуміємо

  • 1. Дайте визначення електролітичної дисоціації. Речовинам з якими типами хімічних зв'язків вона властива?
  • 2. Які речовини називають електролітами, а які — неелектролітами? Наведіть приклади.
  • 3. Чому кристалічний барій хлорид, маючи у своєму складі катіони Барію та хлорид-аніони, не проводить електричного струму, а його розчин є електропровідним?
  • 4. Чим ви поясните те, що колодязна або артезіанська вода, на відміну від дистильованої, проводить електричний струм?

Застосовуємо

38. У переліку речовин: натрій гідроксид, кальцій хлорид, нітратна кислота, рідкий азот, глюкоза...

  • А переважають неелектроліти
  • Б переважають електроліти
  • В електролітів і неелектролітів порівну
  • Г електроліти відсутні

39. У якому з випробувань електропровідності лампочка приладу засвітиться?

  • А твердий магній сульфат
  • Б розчин магній сульфату
  • В рідкий гідроген бромід
  • Г дистильована вода

40. Зазначте формулу неелектроліту.

  • А AlBr3
  • Б Br2
  • В H2SO4
  • Г LiOH

41*. Складіть план розпізнавання за допомогою приладу для визначення електропровідності розчинів двох твердих речовин білого кольору — глюкози та натрій карбонату.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Хімії за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.