Il grado di dissociazione, elettroliti e disposizioni della teoria della dissociazione elettrolitica

Questo articolo è dedicato a concetti come gli elettroliti e il grado di dissociazione, così come la descrizione di una teoria che spiega i meccanismi di conduzione di una corrente elettrica con soluzioni di varie sostanze.

Tutte le sostanze conducono corrente?

Molti composti, se sciolti in acqua o sciolti, hanno la capacità di condurre corrente elettrica. Ad esempio, è noto che una soluzione acquosa di cloruro di sodio conduce bene l'elettricità. Una proprietà simile ha una fusione di cloruro di sodio. Tutte le sostanze che conducono corrente in soluzioni o fusioni vengono combinate sotto il nome di elettroliti. I non elettroliti sono composti che non hanno la capacità di condurre corrente elettrica in soluzioni e si scioglie. Un'altra definizione di elettroliti è posizionarli come sostanze che si scompongono in ioni in soluzioni o si scioglie. Ma le soluzioni di molti altri composti, al contrario, non possono condurre elettricità. Ad esempio, una soluzione zuccherina, così come la maggior parte delle sostanze organiche. Vedere visivamente il movimento della corrente attraverso la soluzione elettrolitica consente la seguente esperienza. K circuito elettrico due elettrodi sono collegati. Se si abbassano nella soluzione elettrolitica e si chiude il circuito, la lampadina si accende. L'immagine inversa può essere osservata usando una soluzione di non elettrolita.

Quali sono queste sostanze

Gli elettroliti includono classi di sostanze come basi, acidi e la stragrande maggioranza dei sali. Quasi tutti sono classificati come non elettroliti. composti organici così come sostanze le cui molecole possiedono solo legami covalenti non polari. Gli elettroliti sono molto spesso chiamati conduttori del secondo tipo. Perché? Il fatto è che da soli, non essendo in uno stato di fusione o soluzione, questi composti non possono agire come conduttori di corrente elettrica. Mostrano le loro proprietà solo in soluzioni. Ciò è dovuto al fatto che quando si dissolvono, le molecole di elettrolita si disintegrano in ioni, che diventano vettori, trasportatori di cariche elettriche. E stando nella composizione della molecola, perdono proprietà simili. Questo spiega perché acqua distillata non conduce corrente.

Elettroliti forti

Sostanze come gli elettroliti sono divise in due grandi gruppi. Questi sono elettroliti forti e deboli. In che modo queste sostanze differiscono l'una dall'altra? I forti elettroliti si scompongono completamente in ioni quando si dissolvono in acqua. Ad esempio, lo stesso cloruro di sodio. Tali sostanze comprendono quasi tutti i sali, basi di metalli attivi - alcali e terre alcaline, che sono nei primi due gruppi del sistema periodico di DI Mendeleev, per esempio, potassio, sodio, magnesio e la maggior parte degli acidi inorganici. Ad esempio, elettroliti forti sono solforico, nitrico, cloridrico, idrobromico e molti altri acidi.

Elettroliti deboli

Per quanto riguarda i composti che sono solo parzialmente disintegrati in ioni in una soluzione acquosa, sono chiamati elettroliti deboli. Vale la pena ricordare che la stragrande maggioranza degli acidi organici (acetico, citrico, lattico, ossalico e altri), una piccola quantità di acidi inorganici (carbonici, nitrosi, silici e altri), le basi di tutti i metalli, ad eccezione degli acidi alcalini e alcalino-terrosi, sono considerate tali sostanze. L'acqua appartiene anche agli elettroliti deboli. La concentrazione di ioni per tali composti è molto piccola.

Teoria della dissociazione elettrolitica

Le proprietà delle sostanze sopra descritte sono state notate da chimici e fisici molto tempo fa. Lo scienziato svedese Swante August Arrhenius ha sviluppato una teoria della dissociazione elettrolitica per spiegare il comportamento degli elettroliti in soluzioni acquose al fine di descrivere il meccanismo di dissoluzione. Ha fatto un buon inizio, ei suoi seguaci hanno ulteriormente riassunto e integrato questa teoria, che non ha perso la sua giustizia per il presente. Nelle soluzioni, le molecole di elettroliti si disintegrano in particelle con carica positiva o negativa. Questo processo è uno scienziato chiamato dissociazione elettrolitica. Nel cuore degli insegnamenti di Arrhenius ci sono tre disposizioni. Considera ognuno di loro.

Posizione uno

Gli elettroliti nel processo di dissoluzione o fusione si scindono in particelle di ioni negativi e caricati positivamente. Possono essere semplici e complessi. Esempi di ioni semplici sono K ⁺ , Mg ²⁺ , Na ⁺ . Il complesso può essere attribuito a SO ₄ ^2- , NO ₃ ^- e altri.

Seconda posizione

L'impatto di una corrente elettrica porta al fatto che gli ioni iniziano a muoversi in una certa direzione. Con un tale movimento, le particelle caricate negativamente si muovono verso l'anodo e le particelle caricate positivamente si muovono verso il catodo. A questo proposito, il primo ha ricevuto il nome di anioni e le seconde. Perché si verifica il movimento direzionale degli ioni? Ciò è dovuto al fatto che gli elettrodi caricati in senso opposto attraggono le particelle corrispondenti a se stessi.

Posizione tre

La dissociazione è un processo reversibile, poiché simultaneamente con la scomposizione di alcune molecole in ioni, la formazione di altri avviene a causa della combinazione di ioni (la cosiddetta associazione). Questo processo è molto dinamico e la rottura di alcune molecole viene costantemente sostituita dalla combinazione di altre. La teoria stabilita da S. Arrhenius, è diventata una delle teorie più importanti della moderna chimica inorganica.

Meccanismo di dissociazione

Il legame ionico è decisivo nella capacità di una sostanza di dissociarsi in ioni in una soluzione acquosa. I composti con questo tipo di legame nelle loro molecole si rompono più velocemente e più facilmente di altre sostanze. Ogni molecola d'acqua ha due poli o dipoli opposti. Da un lato - ossigeno, dall'altro - idrogeno. A causa di questa distribuzione di cariche nella molecola d'acqua, avviene la decomposizione in ioni dei composti disciolti, che sono elettroliti. Gli ioni che formano le molecole di tali elettroliti, quando dissociati, sono attratti dai dipoli d'acqua, che circondano ogni ione, per così dire, spezzandolo. Tale meccanismo si basa sulle forze di attrazione reciproca di cariche opposte. Gli ioni circondati da molecole d'acqua sono chiamati idratati. Con lo stesso principio avviene la dissociazione di sostanze che hanno un legame covalente polare nelle loro molecole. Ma se le sostanze ioniche si disintegrano completamente, allora tra gli elettroliti polari ce ne sono molti che si dissociano parzialmente.

Grado di dissociazione

Quindi, gli elettroliti sono sostanze i cui atomi in molecole sono legati da un legame polare ionico o covalente. I gruppi principali di tali composti sono acidi, sali e basi. Gli acidi si dissociano con la formazione di ioni di idrogeno e residui acidi, gli ioni di metalli di base e il gruppo ossidrile, gli ioni di sali metallici e i residui di acido. Secondo la terza posizione di dissociazione elettrolitica, il decadimento dell'elettrolito in ioni è un processo reversibile. Significa che nella soluzione ci sono sia ioni individuali che molecole intere. Ciò ha permesso agli scienziati di introdurre un valore tale come il grado di dissociazione. È il rapporto tra il numero di molecole n scomposte in ioni per il numero totale di molecole di elettroliti N. Il grado di dissociazione ha la sua designazione - α. Tutto ciò può essere espresso dalla formula α = n / N. Più molecole vengono scomposte in ioni, maggiore è il grado di dissociazione. E cosa accadrà se tutte le molecole di elettroliti si scindono in ioni? In questi casi, il grado di dissociazione sarà uguale a uno, e questo è il più grande valore che può assumere. Di norma, questo è caratteristico di elettroliti forti, che sono completamente decomposti in ioni in soluzione acquosa. Oltre alla quota, le unità di costante e il grado di dissociazione possono essere espressi in percentuale. Questo numero dipende non solo dalla natura dell'elettrolita, ma anche da condizioni come la temperatura della soluzione e la sua concentrazione. La costante di dissociazione è il rapporto delle concentrazioni di ioni elettrolitici in una soluzione alla concentrazione di molecole intere. Inoltre, per soluzioni di elettroliti forti introdotta una cosa come un grado apparente di dissociazione. Il fatto è che le soluzioni di elettroliti forti non hanno molecole che non si dissolvono in particelle cariche, e tale soluzione ha una struttura ionica speciale, che modifica in qualche modo le sue proprietà. Pertanto, il consueto grado di dissociazione non è applicabile ad esso. L'apparente grado di dissociazione può essere inteso come condizionale, perché è impossibile cancellare questo valore per soluzioni di elettroliti forti, ma allo stesso tempo il suo valore rimane quasi sempre lo stesso, non deviando dall'unità.