Chemija · Pamoka
Elektrolitai, disociacija ir joniniai tirpalai
Atpažinti judriuosius jonus tirpaluose ir atskirti elektrolito stiprumą nuo koncentracijos ar tirpumo. Patikrinti jonų skaičių, atsižvelgiant į tai, kad realūs jonai sąveikauja.
Grįžti į chemijos planąBaigę pamoką, galėsite
- Paaiškinti, kaip judrieji jonai lemia tirpalo elektrinį laidumą.
- Atskirti stipriuosius ir silpnuosius elektrolitus nuo koncentruotų ir praskiestų tirpalų.
- Aprašant disociaciją išlaikyti elementų ir krūvio balansą.
Laidumas: kurie krūviai gali judėti?
Dėl elektrolito tirpale atsiranda judriųjų jonų. Šie jonai gali pernešti krūvį tirpale. Tirpstant joninei kietajai medžiagai gali atsiskirti jos gardelėje buvę jonai; kai kurios molekulinės tirpinamosios medžiagos vietoj to reaguoja su vandeniu ir sudaro jonus. Toks pat stebimas elektrinis laidumas nebūtinai reiškia tokį patį mikroskopinį procesą.
Neelektrolitui tirpstant nurodytomis sąlygomis nesusidaro reikšmingas jonų kiekis. Tai nereiškia, kad kiekvieno realaus vandeninio mėginio elektrinis laidumas yra lygiai nulinis: prie laidumo gali prisidėti tirpiklis ir priemaišos. Laidumo palyginimas taip pat priklauso nuo koncentracijos, jonų judrio ir temperatūros.
Stiprumas ir koncentracija – skirtingos savybės
Elektrolito skirstymas į stiprųjį ar silpnąjį nusako, kokiu mastu atitinkamomis sąlygomis ištirpusioje medžiagos dalyje susidaro jonai. Tirpalo skirstymas į koncentruotą ar praskiestą nusako, kiek tirpinio yra nurodyto mišinio kiekio atžvilgiu. Praskiesto stipriojo elektrolito tirpalo elektrinis laidumas gali būti mažesnis nei kito, labiau koncentruoto tirpalo.
Tirpumas – dar viena atskira savybė. Menkai tirpios joninės medžiagos dalis, kuri ištirpsta, gali dideliu mastu suskilti į jonus. Mažas pusiausvirasis ištirpusios medžiagos kiekis savaime nereiškia, kad ji yra silpnasis elektrolitas. Kiekvieną terminą vartokite tai savybei, kurią jis nusako.
Analitinė formulinių vienetų koncentracija nėra bendra jonų koncentracija
Įvadiniame praskiesto NaCl tirpalo visiškos disociacijos modelyje 0.0500 mol L⁻¹ analitinė koncentracija duoda [Na⁺] = 0.0500 mol L⁻¹ ir [Cl⁻] = 0.0500 mol L⁻¹. Bendra ideali jonų koncentracija yra 0.100 mol L⁻¹, o kiekvieno elemento kiekis išlieka nepakitęs.
Laužtiniai skliaustai čia žymi nurodytos rūšies dalelių molinę koncentraciją. Bendra krūvio koncentracija lygi nuliui: +0.0500 ir −0.0500 mol elementariųjų krūvių litre vienas kitą kompensuoja. Druskos formulinių vienetų skaičius, kiekvienos rūšies jonų skaičius ir bendras dalelių skaičius atsako į skirtingus klausimus.
| Nurodomas kiekis | Medžiagos kiekio koncentracija | Indėlis į krūvį | Reikšmė |
|---|---|---|---|
| Analitinis NaCl formulinių vienetų kiekis | 0.0500 mol L⁻¹ | Medžiaga kaip visuma yra elektriškai neutrali | Sudėties apskaita, o ne ištirpusios neutralios molekulės |
| Na⁺ jonai | 0.0500 mol L⁻¹ | +0.0500 mol elementariųjų krūvių L⁻¹ | Vienas Na⁺ kiekvienam formuliniam vienetui |
| Cl⁻ jonai | 0.0500 mol L⁻¹ | −0.0500 mol elementariųjų krūvių L⁻¹ | Vienas Cl⁻ jonas vienam formuliniam vienetui |
| Bendras jonų kiekis idealiuoju atveju | 0.100 mol L⁻¹ | Grynasis krūvis – nulis | Dvi joninės dalelės vienam formuliniam vienetui |
Praskiesto tirpalo visiškos disociacijos modelis, kai analizinė NaCl koncentracija yra 0.0500 mol L⁻¹. Vertės pateiktos iliustracijai; sumuojant išsaugomi abiejų elementų kiekiai ir suminis krūvis.
Realiems tirpalams vien nepriklausomo skaičiavimo nepakanka
Hidratacija ir jonų tarpusavio sąveika veikia realių tirpalų elgseną. Kai koncentracija nėra nykstamai maža, kiekvieną joną laikyti nepriklausoma idealia dalele gali būti netikslu. Aktyvumu grindžiama pusiausvyra ir kiti neidealūs aprašymai plėtojami vėliau; įvadinis dalelių skaičiavimas išlieka naudingas kaip aiškiai apibrėžtas ribinis atvejis.
Išmatuotas koligatyvusis atsakas, mažesnis nei numatomas pagal idealų sveikąjį dalelių skaičiaus daugiklį, savaime neįrodo, kad cheminė disociacija yra nevisiška. Jonų tarpusavio sąveika, o kartais ir asociacija, veikia rezultatą. Atidžiai suskaičiuokite kiekvienos rūšies daleles, tada nustatykite, koks modelis sieja šį skaičių su išmatuota savybe.
Išnagrinėti pavyzdžiai
Atskirkite vienos rūšies jonus nuo visų jonų
Kokios yra natrio jonų, chlorido jonų ir bendra ideali jonų koncentracija, kai pavaizduotame modelyje analitinė NaCl koncentracija yra 0.0500 mol L⁻¹?
- Formulės santykis 1:1 duoda vienodus Na⁺ ir Cl⁻ kiekius.
- Kiekvienos rūšies dalelių koncentracija yra 0.0500 mol L⁻¹.
- Sudėkite dalelių koncentracijas: 0.0500 + 0.0500 = 0.100 mol L⁻¹.
- Patikrinkite, ar priešingų krūvių indėliai vienas kitą kompensuoja.
[Na⁺] = [Cl⁻] = 0.0500 mol L⁻¹; bendroji jonų koncentracija idealiajame modelyje = 0.100 mol L⁻¹. Nepriklausomų dalelių prielaida taikoma tik įvadiniam praskiestų tirpalų modeliui.
Pabandykite patys
Ar stiprusis elektrolitas reiškia koncentruotą tirpalą?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Elektrolito stiprumas apibūdina jonų susidarymą; koncentracija – kiekio santykį.
Ar mažai tirpi medžiaga būtinai yra silpnasis elektrolitas?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Ištirpstančios medžiagos kiekis ir jonų susidarymas ištirpusioje dalyje yra atskiri klausimai.
Ar pavaizduotame NaCl modelyje [Na⁺] yra 0.0500, ar 0.100 mol L⁻¹?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
0.0500 mol L⁻¹.
0.100 mol L⁻¹ yra abiejų rūšių jonų suminė idealioji koncentracija.
Ar išmatuotas koeficientas, mažesnis už idealų jonų skaičių, savaime įrodo nevisišką disociaciją?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Sąveikos ir galima asociacija taip pat gali pakeisti išmatuotą atsaką.
Ką verta įsidėmėti
- Judrūs jonai sudaro sąlygas tirpalui praleisti elektros srovę.
- Stiprumas, koncentracija ir tirpumas – skirtingos sąvokos.
- Nurodykite, ar koncentracija išreiškia medžiagos kiekį pagal formulę, ar atskirų dalelių rūšių kiekius.
- Realiame tirpale jonai sąveikauja; idealus dalelių skaičiavimas yra aiškiai nurodytas ribinis modelio atvejis.
Šaltiniai
Mokomoji medžiaga ir žinynai, kuriais remiasi pamokos paaiškinimai ir pavyzdžiai.