الشوارد: أمثلة على ذلك. تكوين وخصائص الشوارد. الشوارد القوية والضعيفة

الشوارد هي مادة كيميائية معروفة منذ العصور القديمة. ومع ذلك، فإن معظم مجالات تطبيقها، فقد فاز مؤخرا. وسوف نناقش أولوية قصوى لصناعة استخدام هذه المواد، ونحن يجب فهم أن الماضي هو الحاضر، وتختلف عن بعضها البعض. ولكن علينا أن نبدأ مع الاستطراد في التاريخ.

قصة

أقدم المعروف الشوارد - الأملاح والأحماض مفتوحة حتى في العالم القديم. ومع ذلك، فهم هيكل وخصائص الشوارد تطورت مع مرور الوقت. وقد تطورت نظرية هذه العمليات منذ عام 1880، عندما جعلت هو كان عدد من الاكتشافات والنظريات المتعلقة خصائص بالكهرباء. وكانت هناك عدة قفزات نوعية في النظريات التي تصف آليات تفاعل الشوارد مع الماء (في الواقع فقط في حل تمكنهم من استيعاب الخصائص التي تجعل استخدامها في الصناعة).

الآن سنرى هي بالضبط العديد من النظريات التي كان لها أكبر الأثر في تطوير مفاهيم الشوارد وممتلكاتهم. دعونا نبدأ مع النظرية الأكثر شيوعا وبسيطة، أن كل واحد منا أخذ في المدرسة.

نظرية أرينيوس من التفكك كهربائيا

في عام 1887 قام الكيميائي السويدي سفانتي أرينيوس و الكيميائي الروسي الألماني وضعت ويلهلم اوستوالد نظرية التفكك الكهربائي. ومع ذلك، وهنا، أيضا، أنها ليست بهذه البساطة. كان أرينيوس نفسها مؤيد يسمى نظرية المادية من الحلول التي لا تأخذ بعين الاعتبار التفاعل بين مكونات مادة مع الماء وادعى أن هناك جسيمات مشحونة مجانية (أيونات) في الحل. بالمناسبة، من مثل هذه المواقف اليوم يفكرون في التفكك الكهربائي للمدرسة.

نحن نتحدث عن نفسه الذي يجعل نظرية وكيف يفسر آلية تفاعل المواد مع المياه. كما هو الحال مع أي وظيفة أخرى، لديها العديد من المسلمات أنه يستخدم:

1. في رد فعل الماء مع مادة يتحلل إلى أيونات (موجب - والسلبية الموجبة - أنيون). وتتعرض هذه الجسيمات لترطيب أنها تجذب جزيئات الماء والتي، بالمناسبة، واتهم من ناحية إيجابية ومن جهة أخرى - سلبي (ثنائي القطب تشكيل) لتشكيل في المجمعات المائية (solvates).

2. عملية التفكك هو عكسها - أي إذا تم تقسيم المادة إلى أيونات، تحت تأثير أي عامل، قد تتحول من جديد إلى المصدر.

3. إذا كان أقطاب الاتصال إلى الحل والسماح للتيار، وسوف تبدأ الكاتيونات للانتقال إلى القطب السالب - الكاثود والأنيونات إلى موجبة الشحنة - الأنود. هذا هو السبب في المواد القابلة للذوبان في الماء بسهولة، توصل الكهرباء أفضل من الماء نفسه. لنفس السبب ما يطلق عليه الشوارد.

4. درجة التفكك بالكهرباء يميز نسبة مادة تعرض للانحلال. يعتمد هذا المعدل على المذيبات وخصائص المذاب، وتركيز هذا الأخير ودرجة الحرارة الخارجية.

هنا، في الواقع، وجميع المبادئ الأساسية لهذه النظرية بسيطة. منهم سوف نستخدم في هذه المقالة للحصول على وصف ما يجري في حل بالكهرباء. ومن أمثلة هذه المركبات دعونا نبحث قليلا في وقت لاحق، والآن دعونا النظر في نظرية أخرى.

الأحماض والقواعد النظرية لويس

وفقا لنظرية التفكك الكهربائي، وحامض - وهي مادة موجودة في الحل الذي الهيدروجين الموجبة وقاعدة - مجمع تتحلل في حل لأنيون هيدروكسيد. وهناك نظرية أخرى، سميت الكيميائي الشهير جيلبرت لويس. انها تسمح لك لتوسيع مفهوم عدة الأحماض والقواعد. وفقا لنظرية لويس، وحامض - هو أيونات أو جزيئات المواد التي لها مدارات الإلكترونات حرة وغير قادرة على قبول إلكترون من جزيء آخر. من السهل تخمين أن القواعد ستكون تلك الجزيئات التي تكون قادرة على إعطاء واحدة أو أكثر من الإلكترونات لحمض "استخدام". ومن المثير للاهتمام هنا هو أن حمض أو قاعدة قد تكون ليس فقط بالكهرباء ولكن أيضا أي مادة حتى غير قابلة للذوبان في الماء.

نظرية Protolytic Brendsteda لوري

في عام 1923، بشكل مستقل عن بعضها البعض، واثنين من العلماء - J. وT لوري برونستيد -predlozhili الناحية النظرية، التي باتت تستخدم بشكل فعال من قبل العلماء لوصف العمليات الكيميائية. جوهر هذه النظرية هو أن تفكك معنى ينزل إلى نقل بروتون من قاعدة الحمضية. وهكذا، ومن المفهوم الأخير هنا بأنه متقبل البروتون. ثم الحامض هو المانحة لها. كما يشرح نظرية وجود المواد الجيدة التي تظهر خصائص والأحماض والقواعد. وتسمى هذه المركبات مذبذب. في نظرية برونستد-لوري لفترة ولايتهم ينطبق أيضا ampholytes، في حين يطلق عليه protoliths أو حمض قاعدة.

لقد وصلنا إلى المقطع التالي. نحن هنا سوف تظهر لك ما مختلفة الشوارد القوية والضعيفة، ومناقشة تأثير العوامل الخارجية على ممتلكاتهم. ومن ثم المضي قدما لوصف التطبيق العملي.

الشوارد القوية والضعيفة

كل مادة تتفاعل مع الماء وحده. بعض حله بشكل جيد (على سبيل المثال، كلوريد الصوديوم)، والبعض الآخر لا حل (على سبيل المثال، الطباشير). وهكذا، وتنقسم كل المواد في الشوارد القوية والضعيفة. وهذه الأخيرة هي المواد التي تتفاعل بشكل سيئ مع الماء ويترسب على الجزء السفلي من الحل. وهذا يعني أن لديهم درجة منخفضة جدا من التفكك والسندات ذات الطاقة العالية، مما يسمح للجزيء لتتفكك إلى أيونات عنصر في ظل ظروف طبيعية. التفكك الشوارد ضعيفة يحدث إما ببطء أو عن طريق زيادة درجة الحرارة وتركيز هذه المادة في الحل.

الحديث عن بالكهرباء قوي. وتشمل هذه جميع الأملاح الذائبة، وكذلك الأحماض القوية والقلويات. فهي سهلة لكسر في الأيونات ومن الصعب جدا لجمعها في هطول الأمطار. التيار في المنحل بالكهرباء، بالمناسبة، ونفذت بفضل الأيونات الواردة في الحل. ولذلك، فإن أفضل الشوارد قوية موصل. ومن الأمثلة على هذا الأخير: الأحماض القوية والقلويات، والملح للذوبان.

العوامل التي تؤثر على سلوك الشوارد

ننظر الآن في كيفية تأثير تغير البيئة الخارجية على خصائص المواد. تركيز يؤثر تأثيرا مباشرا على درجة من التفكك المنحل بالكهرباء. وعلاوة على ذلك، يمكن التعبير عن هذه العلاقة رياضيا. القانون الذي يصف هذه العلاقة، ودعا قانون التخفيف من اوستوالد وكتابة النحو التالي: أ = (K / ج) 1/2. هنا، و- هو درجة من التفكك (تؤخذ على أنها جزء)، K - التفكك المستمر، مختلفة لكل مادة، ومع - تركيز بالكهرباء في الحل. ووفقا لهذه الصيغة، يمكنك أن تتعلم الكثير عن الموضوع وسلوكها في الحل.

ولكن لدينا انحرفت عن الموضوع. يؤثر مزيد من التركيز على درجة من التفكك بالكهرباء أيضا درجة الحرارة. بالنسبة لمعظم المواد زيادته يزيد من الذوبان والتفاعل. ولعل هذا يفسر وقوع بعض ردود الفعل فقط في درجة حرارة مرتفعة. في ظل ظروف طبيعية، فهي إما ببطء شديد، أو في كلا الاتجاهين (وهذا ما يسمى عملية عكسها).

لقد قمنا بفحص العوامل التي تحدد سلوك النظام مثل حل بالكهرباء. الآن ننتقل إلى التطبيق العملي لهذه، من دون شك، والمواد الكيميائية الهامة جدا.

تطبيق الصناعي

وبطبيعة الحال، وقد استمع الجميع لكلمة "بالكهرباء" كما ينطبق على البطاريات. في السيارة باستخدام بطاريات الرصاص الحمضية، بالكهرباء التي يؤدي دور حمض الكبريتيك 40 في المئة. أن نفهم لماذا هناك كل ما تحتاجه هو عبارة عن مادة ضرورية لفهم ملامح البطارية.

فما هو مبدأ تشغيل أي بطارية؟ في رد فعل عكسها الذي يقام تحويل مادة واحدة في بلد آخر، ونتيجة لذلك يتم الإفراج عن الإلكترونات. عند حدوث التفاعل شحن البطارية المواد، وهو أمر مستحيل في ظل ظروف طبيعية. يمكن تمثيل هذا كما تراكم السلطة في المواد نتيجة لتفاعل كيميائي. عند تصريف التحول العكسي يبدأ، والحد من نظام إلى حالته الأولية. تشكل هاتان العمليتان معا دورة المسؤول عن تصريف واحد.

النظر في عملية ما سبق هو مثال محدد - بطارية الرصاص الحمضية. لأنه من السهل تخمين، المصدر الحالي يتكون من عنصر، تتألف من الرصاص (diokisd الرصاص ومنع الرشوة _2)، وحامض. يتكون أي بطارية من الأقطاب الكهربائية والمسافة التي تفصل بينهما مليئة فقط بالكهرباء. وبما أن هذه الأخيرة، كما رأينا، في هذا المثال يستخدم تركيز حمض الكبريتيك من 40 في المئة. القطب السالب للبطارية مصنوعة من ثاني أكسيد الرصاص، ويتكون الأنود من الرصاص النقي. كل هذا لأن هذه قطبين مختلفة تحدث ردود فعل عكسها تشمل أيونات التي هي حمض نأت:

1. منع الرشوة ₂ + SO ₄ ^{2- + 4H + + 2E - =} مكتب دعم بناء السلام ₄ + 2H ₂ O (رد الفعل التي تحدث في القطب السالب - الكاثود).
2. الرصاص + SO ₄ ^{2- -} 2E - = مكتب دعم بناء السلام ₄ (رد الفعل التي تحدث في القطب الموجب - الأنود).

إذا كنت تقرأ رد فعل من اليسار إلى اليمين - الحصول على العمليات التي تحدث أثناء تفريغ البطارية، وإذا الحق - في تهمة. كل مصدر في الوقت الراهن الكيميائية من هذه التفاعلات المختلفة، إلا أن آلية حدوثها في عام يصف نفسه: هناك نوعان من العمليات، واحدة منها الإلكترونات "استيعاب" والآخر، على العكس، "الذهاب". الشيء الأكثر أهمية هو أن عدد الإلكترونات استيعابها مساو لعدد المنشورة.

في الواقع، بالإضافة إلى بطاريات، وهناك العديد من التطبيقات لهذه المواد. بصفة عامة، الشوارد، والأمثلة التي قدمناها، - أنها ليست سوى حبة مجموعة متنوعة من المواد التي متحدون تحت هذا المصطلح. أنها تحيط بنا في كل مكان، في كل مكان. على سبيل المثال، وجسم الإنسان. هل تعتقد أن وجود مثل هذه المواد؟ خاطئ جدا. فهي موجودة في كل مكان في الولايات المتحدة وتشكل أكبر عدد من الشوارد في الدم. وهي تشمل، على سبيل المثال، أيونات الحديد، والتي هي جزء من خضاب الدم ويساعد الأوكسجين النقل إلى أنسجة الجسم. الشوارد في الدم أيضا أن تلعب دورا رئيسيا في تنظيم توازن الماء الملح وعمل القلب. يتم تنفيذ هذه الوظيفة عن طريق أيونات البوتاسيوم والصوديوم (هناك حتى العملية التي تحدث في الخلايا التي يتم تسمية مضخة البوتاسيوم الصوديوم).

أي المادة التي كنت قادرا على حل قليلا على الأقل - الشوارد. وليس هناك صناعة وحياتنا، حيثما يتم تطبيقها. ليس فقط من البطاريات في السيارات والبطاريات. أي المعالجة الكيميائية والمواد الغذائية، المصانع الحربية، مصانع الملابس وهلم جرا.

تكوين بالكهرباء، بالمناسبة، هو مختلف. وبالتالي، فمن الممكن لتخصيص بالكهرباء الحمضية والقلوية. وهي تختلف جوهريا في خصائصها: كما قلنا، والأحماض هي المانحين بروتون، والقلويات - يقبلون. لكن مع مرور الوقت، والتغيرات تكوين بالكهرباء بسبب فقدان جزء من تركيز مادة إما النقصان أو الزيادة (كل هذا يتوقف على ما ضاع أو المياه أو بالكهرباء).

كل يوم نواجه معهم، ولكن عدد قليل جدا من الناس يعرفون بالضبط تعريف هذا المصطلح كما الشوارد. أمثلة على مواد محددة ناقشنا، لذلك دعونا ننتقل إلى القليل من المفاهيم الأكثر تعقيدا.

الخصائص الفيزيائية للالشوارد

الآن حول الفيزياء. أهم شيء أن يفهم في دراسة هذا الموضوع - يتم تمرير التيار الى الشوارد. دورا حاسما في هذا الذي تقوم به الأيونات. هذه الجسيمات المشحونة قد تهاجر من جزء واحد من الحل تهمة إلى آخر. وهكذا، الأنيونات تميل دائما إلى القطب الموجب والكاتيونات - إلى السلبية. وهكذا، من خلال العمل على حل التيار الكهربائي، نقسم هذه الاتهامات على طرفي نقيض من هذا النظام.

الخصائص الفيزيائية مثيرة جدا للاهتمام مثل الكثافة. أنه يؤثر على العديد من الخصائص من المركبات لدينا قيد المناقشة. وغالبا ما ينبثق السؤال: "كيف لزيادة كثافة بالكهرباء" في الواقع، فإن الجواب بسيط: من الضروري لخفض محتوى الماء من الحل. منذ كثافة بالكهرباء تحدد أساسا كثافة حامض الكبريتيك، و ذلك يعتمد إلى حد كبير على التركيز النهائي. هناك طريقتان لتنفيذ الخطة. الأول هو بسيط جدا: غلي بالكهرباء الواردة في البطارية. للقيام بذلك، تحتاج إلى توجيه الاتهام له بحيث ارتفعت درجة الحرارة داخل أعلى قليلا من مائة درجة مئوية. إذا لم تنجح هذه الطريقة، لا تقلق، هناك شيء آخر: ببساطة استبدال بالكهرباء الجديد القديم. للقيام بذلك، واستنزاف الحل القديم لتنظيف الدواخل من حامض الكبريتيك المتبقي في الماء المقطر، ثم صب جزء جديد. عادة، ونوعية الحلول بالكهرباء يكون لها قيمة التركيز المطلوب على الفور. بعد استبدال يمكن أن ننسى حول كيفية زيادة كثافة بالكهرباء.

تكوين بالكهرباء يحدد إلى حد كبير خصائصه. خصائص مثل التوصيل الكهربائي وكثافة، على سبيل المثال، تعتمد بقوة على طبيعة المذاب وتركيزه. هناك سؤال منفصل كم من بالكهرباء في البطارية يمكن أن يكون. في الواقع، يرتبط حجمه مباشرة إلى قدرة المعلنة للمنتج. حامض الكبريتيك أكثر داخل البطارية، لذلك هو أكثر قوة، ر. E. لمزيد من الجهد قادر على انتاج.

أين هو مفيد؟

إذا كنت من عشاق السيارات أو مهتمة فقط في السيارات، وسوف تفهم كل شيء بنفسك. بالتأكيد كنت أعرف حتى كيفية تحديد مقدار بالكهرباء في البطارية هو الآن. وإذا كنت بعيدا عن السيارة، ثم معرفة خصائص هذه المواد، استخدامها وكيفية تفاعلها مع بعضها البعض لن تكون زائدة عن الحاجة. هذا مع العلم، وكنت لا الخلط، يطلب منك أن تقول ما المنحل بالكهرباء في البطارية. على الرغم من أن حتى لو كنت غير متحمس السيارة، ولكن لديك سيارة، ثم معرفة الجهاز بطارية سيكون على الإطلاق أي ضرر، وسوف تساعدك على إصلاح. سيكون من الأسهل بكثير وأرخص لتفعل كل شيء بنفسك، بدلا من الذهاب إلى مركز السيارة.

ولمعرفة المزيد حول هذا الموضوع، ونحن نوصي بأن تقوم بسحب الكتاب المدرسي الكيمياء في المدارس والجامعات. إذا كنت تعرف هذا العلم جيدا وقراءة ما يكفي من الكتب، فإن أفضل خيار هو "مصادر الحالية الكيميائية" Varypaeva. وهناك مجموعة من التفاصيل في نظرية كاملة من عمر البطارية، ومجموعة متنوعة من البطاريات وعناصر الهيدروجين.

استنتاج

لقد وصلنا إلى نهايته. دعونا نلخص. فوق ناقشنا كل شيء، كما لا يوجد شيء مثل الشوارد: الأمثلة، نظرية هيكل وخصائص ووظائف والتطبيقات. مرة أخرى، لا بد من القول أن هذه المركبات هي جزء من حياتنا، والتي بدونها لا يمكن أن توجد، هيئتنا وجميع مجالات الصناعة. تتذكر الشوارد في الدم؟ شكرا لهم نعيش فيه. وماذا عن سياراتنا؟ مع هذه المعرفة يمكننا إصلاح أي مشكلة مع البطارية، كما فهمت الآن كيفية زيادة كثافة بالكهرباء في ذلك.

كل من المستحيل أن أقول، لكننا لم يحدد مثل هذا الهدف. بعد كل شيء، انها ليست كل ما يمكن أن يقال عن هذه المواد مذهلة.