Электролит сахар

Электролиты и неэлектролиты » storinka.click

Хорошо известно, что одни вещества в растворенном или расплавленном состоянии проводят электрический ток, другие в тех же усло­виях ток не проводят. Это можно наблюдать с помощью простого прибора.

Оглавление:

Он состоит из угольных стержней (электродов), присоединенных проводами к электриче­ской сети. В цепь включена электрическая лампочка, которая показывает присутствие или отсутствие тока в цепи. Если опустить электроды в раствор саха­ра, то лампочка не загорается. Но она ярко загорится, если их опустить в раст­вор хлорида натрия.

Вещества, распадающиеся на ионы в растворах или расплавах и потому проводящие электрический ток, называются электролитами.

Вещества, которые в тех же условиях на ионы не распадаются и электрический ток не проводят, называются неэлектролитами.

Неэлектролиты

Неэлектролиты находятся в растворе в виде неполярных или малополярных молекул.

К неэлектролитам относятся вещества с ковалентной неполярной (слабополярной) связью. В качестве примера веществ, не диссоциирующих в растворах и расплавах, можно привести простые вещества неметаллов (сера, фосфор, йод и др.), оксиды, органические кислоты (уксусная, молочная, муравьиная, лимонная и т. п.), органические спирты (этиловый спирт, глицерин и т. д.); также неэлектролитами являются такие вещества, как сахароза, ацетон, метан и другие.

Электролиты

Электролиты распадаются в растворе или расплаве на ионы, и именно наличие ионов способствует прохождению электрического тока. Процесс этот — распада на ионы — называют диссоциацией, а теория, описывающая данные процессы — теорией электролитической диссоциации. В растворе распад на ионы происходит по причине разрыва связей вещества, что является результатом взаимодействия с молекулами воды (то есть происходит гидратация электролита).

Ионы (атомы или их группы, обладающие отрицательным или положительным зарядом) под действием электрического тока начинают двигаться по направлению к одному из электродов, что и обуславливает электропроводимость.

Молекула электролита, способная диссоциировать на большее, чем два, количество ионов, будет диссоциировать постадийно. Примером может служить диссоциация многоосновной кислоты.

Подробнее познакомиться с теорией электролитической диссоциацией вы сможете, посмотрев это видео.

Степень диссоциации

Понятие, количественно характеризующее, насколько полно произошёл распад электролита на ионы, называют степенью диссоциации. Этот показатель рассчитывается как отношение количества продиссоциировавших молекул к общему числу молекул вещества в растворе и фактически показывает долю (процент) распавшихся на ионы молекул в общем количестве.

Следующие факторы могут влиять на степень электролитической диссоциации:

Температура

Зависимость от температуры достаточно сложна. Если распад на ионы экзотермический, то повышение температуры степень диссоциации будет уменьшать, а если эндотермический, повышение температуры приведёт к увеличению степени диссоциации. В целом же для каждого электролита есть определённые температурные условия, в которых он в максимальной степени будет распадаться на ионы.

Изменение показателя константы диссоциации (характеризует способность распадаться на ионы) для уксусной кислоты при изменении температуры можно привести в качестве примера:

максимальная ионизация раствора, как видно, наступает при 25 °C, а при температурах выше и ниже этого значения диссоциация происходит в меньшей степени.

Что такое степень диссоциации? Подробный ответ вы найдете в этом видео.

Природа растворителя и электролита

  • Растворители с полярными молекулами, хорошей диэлектрической проницаемостью (этот показатель максимален у воды и равен 81, а, например, у этилового спирта — 25) обладают высокой ионизирующей способностью, то есть способны вызывать диссоциацию вещества.
  • Вещества с сильно полярными ковалентными и ионными связями являются сильными электролитами.
  • При увеличении концентрации степень диссоциации уменьшается и наоборот.

Стадия процесса диссоциации

Если молекула распадается на ионы постадийно, то каждая следующая стадия имеет примерно в 1000−раз меньший эффект, чем предыдущая.

Экспериментально определить степень диссоциации можно по электропроводности растворов, т. к. она прямо зависит от концентрации движущихся ионов. Истинное значение при этом получить нельзя, такое значение называют кажущимся. Оно меньше истинного, так как при движении к электродам ионы могут сталкиваться, что частично уменьшает их подвижность. При высокой концентрации может возникать притяжение между ионами, обусловленное электростатическими силами, они чаще сталкиваются, теряя свою подвижность, что влияет на показания электропроводности.

Например, в растворе соляной кислоты (1 моль/л) измерения покажут степень распада на ионы равной 0,78 (78%), но фактически раствор не будет содержать 22% недиссоциированных молекул, так как практически все молекулы диссоциированы.

Сильные и слабые проводники

По величине показателя степени диссоциации, выделяют электролиты сильные и слабые. К сильным условно относят вещества, значение степени диссоциации у которых больше 30%, если данный показатель ниже 5%, то к слабым, остальные считаются электролитами средней силы.

  • соли;
  • кислоты: хлорная, азотная, йодоводородная, хлорноватая, хлороводородная, серная, бромоводородная, марганцовая;
  • основания: гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов.
  • органические кислоты (все), как и кремниевая, сероводородная, угольная, синильная и некоторые другие.
  • основания, например, гидроксид цинка II, гидроксид аммония, гидроксид меди II, гидроксид алюминия III, гидроксид магния II.

Видео

Из этого видео вы узнаете о свойствах электролитов.

Источник: http://intrnet.ru/pasportniy-rezhim-registratsiya/kak-otlichit-elektrolit-ot-neelektrolita.php

Электролиты

Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток. К электролитам относятся кислоты, основания и соли. Вещества, не проводящие электрического тока в растворенном или расплавленном состоянии, называют неэлектролитами. К ним относятся многие органические вещества, например сахара, спирты и др. Способность растворов электролитов проводить электрический ток объясняют тем, что молекулы электролитов при растворении распадаются на электрически положительно и отрицательно заряженные частицы — ионы. Величина заряда иона численно равна валентности атома или группы атомов, образующих ион. Ионы отличаются от атомов и молекул не только наличием электрических зарядов, но и другими свойствами, например ионы хлора не имеют ни запаха, ни цвета, ни других свойств молекул хлора. Положительно заряженные ионы называют катионами, отрицательно заряженные—анионами. Катионы образуют атомы водорода Н + , металлов: К + , Na + , Са 2+ , Fe 3+ и некоторые группы атомов, например группа аммония NH + 4 ; анионы образуют атомы и группы атомов, являющиеся кислотными остатками, например Cl — , NO — 3, SO 2— 4, CO 2— 3 .

Распад молекул электролитов на ионы называется электролитической диссоциацией, или ионизацией, и представляет собой обратимый процесс, т. е. в растворе может наступать состояние равновесия, при котором сколько молекул электролитов распадается на ионы, столько их вновь образуется из ионов. Диссоциация электролитов на ионы может быть представлена общим уравнением: , где KmAn — недиссоциированная молекула, К z+ 1 — катион, несущий z1 положительных зарядов, А z- 2 — анион, имеющий z2 отрицательных зарядов, m и n — число катионов и анионов, образующихся при диссоциации одной молекулы электролита. Например, .

Число положительных и отрицательных ионов в растворе может быть разным, но суммарный заряд катионов всегда равен суммарному заряду анионов, поэтому раствор в целом электронейтрален.

Сильные электролиты практически полностью диссоциируют на ионы при любых концентрациях их в растворе. К ним относятся сильные кислота (см.), сильные основания и почти все соли (см.). Слабые электролиты, к которым относятся слабые кислоты и основания и некоторые соли, например сулема HgCl2, диссоциируют лишь частично; степень их диссоциации, т. е. доля молекул, распавшихся на ионы, возрастает с уменьшением концентрации раствора.

Мерой способности электролитов распадаться на ионы в растворах может служить константа электролитической диссоциации (константа ионизации), равная

где в квадратных скобках показаны концентрации соответствующих частиц в растворе.

При пропускании через раствор электролита постоянного электрического тока катионы перемещаются к отрицательно заряженному электроду — катоду, анионы передвигаются к положительному электроду — аноду, где отдают свои заряды, превращаясь в электронейтральные атомы или молекулы (катионы получают электроны от катода, а анионы отдают электроны на аноде). Так как процесс присоединения электронов к веществу является восстановлением, а процесс отдачи электронов веществом — окислением, то при пропускании электрического тока через раствор электролита на катоде происходит восстановление катионов, а на аноде—окисление анионов. Этот окислительно-восстановительный процесс называют электролизом.

Электролиты являются непременной составной частью жидкостей и плотных тканей организмов. В физиологических и биохимических процессах большую роль играют такие неорганические ионы, как Н + , Na + , К + , Са 2+ , Mg 2+ , ОН — , Cl — , НСО — 3, H2РО — 4, SO 2— 4 (см. Минеральный обмен). Ионы Н + и ОН — в организме человека находятся в очень малых концентрациях, но их роль в жизненных процессах огромна (см. Кислотно-щелочное равновесие). Концентрация ионов Na + и Cl — значительно превосходит таковую всех других неорганических ионов вместе взятых. См. также Буферные растворы, Иониты.

Электролиты — вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток. Типичными электролитами являются соли, кислоты и основания.

Согласно теории электролитической диссоциации Аррениуса молекулы электролитов в растворах самопроизвольно распадаются на положительно и отрицательно заряженные частицы — ионы. Положительно заряженные ионы называют катионами, отрицательно заряженные — анионами. Величина заряда иона определяется валентностью (см.) атома или группы атомов, образующих данный ион. Катионы образуют обычно атомы металлов, например К+, Na+, Са2+, Mg3+, Fe3+, и некоторые группы других атомов (например, группа аммония NH4); анионы, как правило, образуются атомами и группами атомов, являющихся кислотным остатками, например Cl-, J-, Br-, S2-, NO3-, CO3, SO4, PO4. Каждая молекула электронейтральна, поэтому число элементарных положительных зарядов катионов равно числу элементарных отрицательных зарядов анионов, образующихся при диссоциации молекулы. Наличием ионов объясняется способность растворов электролитов проводить электрический ток. Поэтому растворы электролитов называют ионными проводниками, или проводниками второго рода.

Диссоциация молекул электролитов на ионы может быть представлена следующим общим уравнением:

Электролиты подразделяют на низкомолекулярные, высокомолекулярные (полиэлектролиты) и коллоидные. Примерами низкомолекулярных электролитов, или просто электролитов, могут служить обычные низкомолекулярные кислоты, основания и соли, которые в свою очередь принято делить на слабые и сильные электролиты. Слабые электролиты не полностью диссоциируют на ионы, вследствие чего в растворе устанавливается динамическое равновесие между ионами и недиссоциированными молекулами электролитов (уравнение 1). К числу слабых электролитов относятся слабые кислоты, слабые основания и некоторые соли, например сулема HgCl2. Количественно процесс диссоциации может быть охарактеризован степенью электролитической диссоциации (степенью ионизации) α, изотоническим коэффициентом i и константой электролитической диссоциации (константой ионизации) К. Степенью электролитической диссоциации α называют ту долю молекул электролитов, которая распадается на ионы в данном растворе. Величина а, измеряемая в долях единицы или в %, зависит от природы электролита и растворителя: она уменьшается с увеличением концентрации раствора и обычно слегка изменяется (возрастает или уменьшается) с увеличением температуры; она также уменьшается при введении в раствор данного электролита более сильного электролита, образующего одноименные ноны (например, степень электролитической диссоциации уксусной кислоты СН3СООН уменьшается при добавлении к ее раствору соляной кислоты HCl или ацетата натрия CH3COONa).

Изотонический коэффициент, или коэффициент Вант-Гоффа, i равен отношению суммы числа ионов и непродиссоциировавших молекул электролита к числу его молекул, взятых для приготовления раствора. Экспериментально i определяется путем измерения осмотического давления, понижения температуры замерзания раствора (см. Криометрия) и некоторых других физических свойств растворов. Величины i и α взаимосвязаны уравнением

Константа электролитической диссоциации К представляет собой константу равновесия. Если электролит диссоциирует на ионы по уравнению (1), то

Если молекула слабого электролита может диссоциировать не на два, а на большее число ионов, то диссоциация протекает по стадиям (ступенчатая диссоциация). Например, слабая угольная кислота H2СO3 в водных растворах диссоциирует в две ступени:

Сильные электролиты согласно теории Дебая — Хюккеля в растворах полностью диссоциированы на ионы. Примерами этих электролитов могут служить сильные кислоты, сильные основания и почти все растворимые в воде соли. Вследствие полной диссоциации сильных электролитов в их растворах содержится огромное число ионов, расстояния между которыми таковы, что между разноименно заряженными ионами проявляются силы электростатического притяжения, благодаря чему каждый ион окружен ионами противоположного заряда (ионная атмосфера). Наличие ионной атмосферы снижает химическую и физиологическую активность ионов, их подвижность в электрическом поле и другие свойства ионов. Электростатическое притяжение между разноименно заряженными ионами возрастает с увеличением ионной силы раствора, равной полусумме произведений концентрации С каждого иона на квадрат его валентности Z:

Низкомолекулярные электролиты являются непременной составной частью жидкостей и плотных тканей организмов. Из ионов низкомолекулярных электролитов в физиологических и биохимических процессах большую роль играют катионы Н+, Na+, Mg2+, Са2+ и анионы ОН-, Cl-, НСO3, H2РO4, НРO4, SO4 (см. Минеральный обмен). Ионы Н + и ОН- в организмах, в том числе и в организме человека, находятся в очень малых концентрациях, но роль их в жизненных процессах огромна (см. Кислотно-щелочное равновесие). Концентрации Na+ и Cl- значительно превосходят концентрацию всех других ионов, вместе взятых.

Для живых организмов в высшей степени характерен так называе антагонизм ионов — способность ионов, находящихся в растворе, взаимно снижать присущее каждому из них действие. Установлено, например, что ионы Na+ в той концентрации, в которой они находятся в крови, ядовиты для многих изолированных органов животных. Однако ядовитость Na+ подавляется при добавлении к содержащему их раствору в соответствующих концентрациях ионов К+ и Са2 + . Таким образом, ионы К+ и Са2+ являются антагонистами ионов Na+. Растворы, в которых вредное действие каких-либо ионов устранено действием ионов антагонистов, называются эквилибрированными растворами. Антагонизм ионов обнаружен при действии их на самые различные физиологические и биохимические процессы.

Полиэлектролитами называют высокомолекулярные электролиты; примерами их являются белки, нуклеиновые кислоты и многие другие биополимеры (см. Высокомолекулярные соединения), а также ряд синтетических полимеров. В результате диссоциации макромолекул полиэлектролитов образуются низкомолекулярные ионы (противоионы), как правило, различной природы и многозарядный макромолекулярный ион. Часть противоионов прочно связана с макромолекулярный ионом электростатическими силами; остальные находятся в растворе в свободном состоянии.

Примерами коллоидных электролитов могут служить мыла, дубильные вещества и некоторые красители. Для растворов этих веществ характерно равновесие:

мицеллы (коллоидные частицы) → молекулы → ионы.

При разбавлении раствора равновесие смещается слева направо.

Источник: http://www.medical-enc.ru/26/electrolytes.shtml

Вам аккумулятор на сахаре или с электролитом?

Обычно, открытия чего-то сверхтехнологичного, означают применение новых материалов, технологий запредельного энергопотребления и молекулярного уровня. Однако, все может быть и предельно просто. Аккумулятор на сахаре. Просто добавь воды.

Обычно, открытия чего-то сверхтехнологичного, означают применение новых материалов, технологий запредельного энергопотребления и молекулярного уровня. Однако, все может быть и предельно просто. Аккумулятор на сахаре. Просто добавь воды.

Группа ученых из Политехнического института штата Вирджиния (США) заявила о разработке эффективных и энергоемких аккумуляторов на основе обычного сахар.

Ученые, согласно их отчету, использовали специальный набор ферментов, чтобы подвергнуть окислению глюкозу. После экспериментов биохимики пришли к выводу, что в аккумуляторе вполне возможна химическая реакция, в ходе которой сахар разлагается на воду, углекислый газ и так необходимое нам напряжение.

Если верить проведенным расчетам, такой сахарный аккумулятор в идеальных условиях может дать плотность хранения энергии до 596 Ач на килограмм. Для сравнения, современные литий-ионные батареи имеют плотность 42 Ач/кг. Руководитель исследовательской группы заявил изданию LiveScience, что «сахарная» батарея будет в 10 раз более долгоживущей, дешевле в производстве, избавлена от риска самовоспламенения и экологически чиста.

Тем не менее, углекислый газ, согласно заявлению ученых, в ходе реакции все же выделяется, а именно в том, чтобы избавить атмосферу от избытков двуокиси углерода и состоит цель развития электрического транспорта. Хотя тут уже идут нешуточные споры.

Сможем ли мы получить вскорости батареи, в которые можно будет засыпать сахар из ближайшего супермаркета и долить воды… Посмотрим!

Источник: http://www.dragtimes.ru/blogs/view/1102

Почему сахар не проводит электрический ток?

Раствор сахара не является электролитов.молекулы сахара имеют ковалентную неполярную связь,при растворения сахара в воде разрушение его малекулы и образование заряженных ионов не происходит,поэтому такой раствор электрического тока не проводит.

У сахара нет свободных электронов и других носителей заряда (ионов), которые могли бы стать транспортом электрического тока. Но при большой напряженности электрического поля, начнется разрушение молекул с образованием свободных носителей заряда. Вот тогда и пойдет электрический ток. Будет жарко!

А напряженность можно посчитать по связям в молекуле сахарозы. Думаю, несколько мегавольт превратят в ионы любое вещество :))) — более года назад

Там сколько-то сотен мегаом/см, кажется. — более года назад

Собственно, меня проводимость сахара как-то не интересует — не по специальности, что ли . — более года назад

Источник: http://www.bolshoyvopros.ru/questions/pochemu-sahar-ne-provodit-elektricheskij-tok.html

Раствор сахара электролит

Компания "СИНКРОСС" примет участие в выставке "Нефтегаз-2018" и представит программно-логический контролер К-4000 и роботизированная установка пожаротушения. .

Производство аммиака для России является важным стратегическим направлением. Базовые производства, к которым относится синтез аммиака являются своего рода локомотивами, которые .

Группа "Полипластик" запустила производство нового вида труб большого диаметра из полиэтилена с повышенной термостойкостью, информирует пресс-служба компании. .

«Kavian Petrochemical Complex», один из крупнейших производителей этилена в Иране, приступил к технико-экономическим исследованиям, чтобы увеличить выпуск этилена на 10–15 %, сообщае.

авод по производству диоксида титана разместится на создаваемой территории опережающего развития «Северск». Об этом сообщает пресс-служба Сибирского химического комбината (СХК). .

«Газпромнефть-Оренбург» достиг рекордного показателя скорости бурения на горизонтальной скважине – 8, 5 суток/1000 м. Скважина длиной более 4 километров построена за 37, 54 суток, что .

«СИНКРОСС»: противопожарная защита для нефтяной отрасли

Аммиачное производство в России вновь показало рост

«Полипластик» запустила производство нового вида труб большого диаметра

«СИНКРОСС»: противопожарная защита для нефтяной отрасли

Аммиачное производство в России вновь показало рост

«Полипластик» запустила производство нового вида труб большого диаметра

ЗАО Мембранинес Технологиос ЛТ — производитель электромембранного оборудования и разработчик новых технологий на основе электродиализа. Цель: очистка воды, охрана окружающей среды. Назначение: обессол.

ТОО «Изомер» специализируется на поставках химических товаров производства России, Украины, Китая непосредственно конечным потребителям и оптовым фирмам. Мы предлагаем нашим партнерам наиболее выгод.

Фигурный сахар — обычный сахар в необычной форме. Вы можете приобрести уже готовые фигурки из сахара различной формы и цвета (сердечки, звездочки, короны, бабочки и т.д.) или заказать фигурный сахар п.

Производство сахара-рафинада, порционного сахара песка 5, 10, 15 грамм и сахарной пудры.

Производство сахара-рафинада, тростникового сахара (торговые марки «Кусковъ», «Петербургская традиция», «Confer», «Новый каприз». ООО «Ленсахар» производит доставку своей продукции во все регионы Росс.

На постоянной основе продаем сахар свекловичный 25р со склада в Москве любые обьемы, вся документация на сахар предоставляется, заключаем договора на долгосрочную поставку сахара, работаем с предварит.

Источник: http://www.himonline.ru/rastvor-sakhara-elektrolit.htm

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.

Давайте порассуждаем вместе

1. К электролитам относится

3) хлорид железа (II)

4) оксид железа (III)

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

2. К электролитам относится

4) уксусная кислота

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

3. К слабым электролитам не относится

1) соляная кислота

3) угольная кислота

4) уксусная кислота

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

4. К сильным электролитам не относится

4) серная кислота

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

5. Сильным электролитом является

1) угольная кислота

2) серная кислота

Ответ: серная кислота — сильный электролит

6. Не является электролитом

1) поваренная соль

3) азотная кислота

Ответ: спирт не является электролитом

7. К электролитам относится

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

Источник: http://dx-dy.ru/neorganicheskaya-himiya/elektrolititi-i-neelektroliti.html

Почему раствор сахара не проводит электрический ток а раствор хлорида натрия проводит? перечислите основные причины вызывающий распад некоторых веществ на ионы при растворении их в воде или расплавлении? какие являются электролиты ; растворы гидроксида натрия, раствор спирта,кристаллы сахара, сахарный сироп

Ответы и объяснения

Потому что сахар — это органическое соединение имеющее молекулярную кристаллическую решетку, которая в воде не распадается на ионы. Так как электрический ток проводят ионы, то в виду их отсутствия в данном растворе, его можно отнести к неэлектролитам. Раствор соли напротив, диссоциирует на ионы, которые проводят эл.ток и является электролитом. Электролиты: гидроксид натрия,

неэлектролиты: сахарный сироп, кристалл сахара, раствор спирта

Источник: http://znanija.com/task/

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Сахар

Сахар свекловичный и тростниковый.  [2]

Сахар ( 38 млн пудов), как и патоку ( около.  [3]

Сахар ( 25), алмазы ( 47), копра и пальмовое масло ( около 20), шерсть, вино, металлы, слоновая кость.  [4]

Сахар из стружки свеклы выщелачивается горячей водой в диффузорах. Сахарат кальция остается в растворе, а примеси образуют с кальцием нерастворимые соединения, которые отфильтровывают. Раствор сахарата кальция подвергают сатурации — насыщению углекислотой, которая переводит кальций в нерастворимый карбонат. После отделения последнего сахарный раствор подвергают второй дефекации и второй сатурации с целью более полной очистки от примесей. Все же некоторые примеси ( минеральные соли, щавелевая и уксусная кислоты, аминокислоты, амиды, основания типа бетаина) остаются.  [6]

Сахар и хлорид аммония — восстановители, причем хлорид аммония очень слабый восстановитель, позволяющий достигать в этих светочувствительных стеклах весьма точного восстановления меди до получения окраски необходимой плотности. Количество восстановителя зависит от размера и типа плавильного сосуда и других факторов и для данных условий варки легко определяется опытным путем.  [8]

Сахар , вода и агар в требуемом рецептурном соотношении поступают в варочную емкость, где растворяются в воде и увариваются до нужной концентрации агара.  [10]

Сахар вводится в электролит для образования трехвалентного хрома, известное количество которого необходимо для нормальной работы электролита. При содержании сахара в электролите свыше 2 г / л образуются хрупкие осадки, особенно на кромках покрываемых деталей.  [12]

Сахар , брошенный в стакан воды, самопроизвольно растворяется, молекулы его равномерно распределяются по всему объему жидкости и энтропия возрастает, так как расположение частиц в кристалле сахара значительно упорядоченнее, чем в жидкости.  [13]

Сахар должен быть упакован в прочную и плотную тару, соответствующую стандартам.  [14]

Сахар не привлекает комнатных мух, однако они кормятся сахаром, если находят его.  [15]

Источник: http://www.ngpedia.ru/id409287p1.html

Урок 6. Растворы

Понятие о растворах

Нет на Земле человека, который никогда не видел бы растворов. А что это такое?

Раствор — это однородная (гомогенная) смесь двух или более компонентов (составных частей, или веществ).

Что такое однородная смесь? Однородность смеси предполагает, что между составляющими её веществами отсутствует поверхность раздела. В этом случае невозможно, по крайней мере, визуально, определить, сколько веществ образовало данную смесь. Например, глядя на стакан водопроводной воды, трудно предположить, что в ней, кроме молекул воды, содержится еще добрый десяток ионов и молекул (О2, СО2, Са 2+ и другие). И никакой микроскоп не поможет увидеть эти частицы.

Но отсутствие поверхности раздела — не единственный признак однородности. В однородной смеси состав смеси в любой точке одинаков. Поэтому для получения раствора нужно тщательно перемешать образующие его компоненты (вещества).

Растворы могут иметь разное агрегатное состояние:

Одно из веществ, которые образуют раствор, называется растворителем. Растворитель имеет то же агрегатное состояние, что и раствор. Так, для жидких растворов — это жидкость: вода, масло, бензин и т. д. Чаще всего на практике применяются водные растворы. О них и пойдет далее речь (если не будет сделана соответствующая оговорка).

Что происходит при растворении различных веществ в воде? Почему одни вещества хорошо растворяются в воде, а другие — плохо? От чего зависит растворимость — способность вещества растворяться в воде?

Представим себе, что в стакан тёплой водой положили кусочек сахара. Полежал он, уменьшился в размерах и… исчез. Куда? Неужели нарушается Закон сохранения вещества (его массы, энергии)? Нет. Сделайте глоток полученного раствора, и вы убедитесь, что вода сладкая, сахар не исчез. Но почему его не видно?

Дело в том, что в ходе растворения происходит дробление (измельчение) вещества. В данном случае кусочек сахара распался на молекулы, а их мы видеть не можем. Да, но почему сахар, лежащий на столе, не распадается на молекулы? Почему кусочек маргарина, опущенный в воду, тоже никуда не исчезает? Дело в том, что дробление растворяемого вещества происходит под действием растворителя, например воды. Но растворитель сможет «растащить» кристалл, твёрдое вещество на молекулы, если сумеет «уцепиться» за эти частицы. Другими словами, при растворении вещества должно быть взаимодействие между веществом и растворителем. Такое взаимодействие между веществом и растворителем называется сольватацией, а в случае воды — гидратацией.

Когда возможно такое взаимодействие? Только в том случае, когда строение веществ (и растворяемого, и растворителя) похоже, подобно. Издавна известно правило алхимиков: «подобное растворяется в подобном». В наших примерах молекулы сахара полярны, и между ними и полярными молекулами воды существуют определённые силы взаимодействия. Такие силы отсутствуют между неполярными молекулами жира и полярными молекулами воды. Поэтому жиры в воде не растворяются. Таким образом, растворимость зависит от природы растворяемого вещества и растворителя.

В результате взаимодействия между растворяемым веществом и водой образуются соединения — гидраты. Это могут быть очень прочные соединения:

Такие соединения существуют как индивидуальные вещества: основания, кислородсодержащие кислоты*.

Их общее название — гидроксиды.

Естественно, при образовании таких прочных соединений возникают прочные химические связи, выделяется теплота. Так, при растворении СаО (негашёная известь) в воде выделяется так много теплоты, что смесь закипает.

Но почему при растворении сахара или соли в воде полученный раствор не нагревается? Во-первых, далеко не все гидраты так прочны, как серная кислота или гидроксид кальция. Существуют гидраты солей (кристаллогидраты), которые легко разлагаются при нагревании:

Многие гидраты не выделены в свободном виде, а это означает, что при их образовании выделяется сравнительно мало теплоты.

Во-вторых, всегда при растворении, как уже упоминалось, идёт процесс дробления. А на это, естественно, затрачивается энергия, поглощается теплота.

Поскольку оба процесса происходят одновременно, раствор может нагреваться или охлаждаться в зависимости от того, какой процесс преобладает.

Вопрос. Какой процесс: дробление или гидратация преобладает в каждом случае:

  1. при растворении серной кислоты в воде, если раствор нагрелся;
  2. при растворении нитрата аммония в воде, если раствор охладился;
  3. при растворении поваренной соли в воде, если температура раствора практически не изменилась в ходе растворения.

Поскольку при растворении изменяется температура раствора, естественно предположить, что растворимость зависит от температуры. Действительно, растворимость большинства твёрдых веществ увеличивается при нагревании. Растворимость газов при нагревании уменьшается. Поэтому твёрдые вещества обычно растворяют в тёплой или горячей воде, а газированные напитки хранят на холоде.

Растворимость (способность растворяться) веществ не зависит от измельчения вещества или интенсивности перемешивания. Но, измельчая вещество, перемешивая готовый раствор, можно ускорить процесс растворения. Таким образом, изменяя условия получения раствора, можно получать растворы разных составов. Естественно, существует предел, достигнув которого легко обнаружить, что вещество больше не растворяется в воде. Такой раствор называется насыщенным. Для хорошо растворимых веществ насыщенный раствор будет содержать много растворённого вещества. Так, насыщенный раствор KNO3 при 100 °C содержит 245 граммов соли на 100 граммов воды (в 345 граммах раствора), это концентрированный раствор. Насыщенные растворы плохо растворимых веществ содержат ничтожные массы растворённых соединений. Так, насыщенный раствор хлорида серебра содержит 0,15 мг AgCl в 100 г воды. Это очень разбавленный раствор.

Таким образом, если раствор содержит много растворённого вещества по отношению к растворителю, то он называется концентрированным, если вещества мало — то разбавленным. Очень часто от состава раствора зависят его свойства, а значит, и применение.

Так, разбавленный раствор уксусной кислоты (столовый уксус) используют как вкусовую приправу, а концентрированный раствор этой кислоты (уксусная эссенция) может вызвать смертельный ожог при неосторожном применении (приёме внутрь).

Для того чтобы точно отразить состав растворов, используют величину, равную массовой доле растворенного вещества ω:

где m(вещества) — масса растворённого вещества в растворе; m(раствора) — общая масса раствора, содержащая растворённое вещество и растворитель.

Так, если 100 граммов уксуса содержат 6 граммов уксусной кислоты, то речь идёт о 6 %-ном растворе уксусной кислоты (это — столовый уксус). Способы решения задач с использованием понятия массовой доли растворённого вещества рассмотрены в уроке 30.2.

Электролитическая диссоциация

Всем известно, что металлы проводят электрическим ток. А проводят ли электрический ток растворы? Если бы мы попытались ответить на этот вопрос при помощи опыта, то убедились бы, что раствор сахара не проводит электрический ток, а раствор поваренной соли проводит. Почему? Может быть, исходные вещества — вода или сухой хлорид натрия — электропроводны? Но аналогичный опыт показывает — эти вещества, каждое само по себе, электрический ток проводить не могут.

Для того чтобы объяснить результаты этих опытов и понять смысл явления, необходимо ответить на вопрос: почему вообще некоторые вещества, например металлы, проводят электрический ток? Это происходит потому, что в металлах имеются «свободные» заряженные частицы — электроны. С направленным движением этих заряженных частиц связана электропроводность металлов. Таким образом, если раствор NаСl проводит электрический ток, то, значит, в этом растворе тоже образуются какие-то заряженные частицы. Если раствор сахара не проводит электрический ток, значит, в растворе сахара заряженных частиц не образуется. Исходя из этого, такие вещества называют:

Итак: ЭЛЕКТРОЛИТЫ — это вещества, растворы (и расплавы) которых проводят электрический ток. А ПОЧЕМУ?

Теперь нам осталось выяснить: откуда в растворе NаСl появились заряженные частицы? Вспомните, какой тип химической связи имеется в кристалле поваренной соли? Ионная связь! То есть связь между заряженными частицами — ионами. Значит, хлорид натрия состоит из разноимённо заряженных частиц! Но почему тогда сухой хлорид натрия не проводит электрический ток? Потому что между ионами в кристалле существуют достаточно сильные электростатические взаимодействия. А в воде? Посмотрите на рис. 26.

Между ионами соли и молекулами воды возникают довольно значительные силы электростатического взаимодействия. В результате молекулы воды «растаскивают» кристалл на «кусочки» (ионы). Будут ли возникать такие взаимодействия в следующих случаях (рис. 27)?

Очевидно, нет! В обоих случаях или растворитель (случай I), или вещество (случай II) неполярны, и взаимодействия, притяжение частиц друг к другу, ничтожны.

Вывод. Взаимодействие между веществом и растворителем возможно, если и вещество, и растворитель имеют достаточно полярные связи.

Следствием такого взаимодействия является диссоциация — распад вещества на ионы. При этом образуются положительно заряженные ионы — катионы и отрицательно заряженные ионы — анионы.

Электролитическая диссоциация — процесс распада электролитов на ионы под действием полярных молекул растворителя (чаще всего — воды).

Задание 6.1. Будут ли проводить электрический ток:

  1. раствор НСl в воде;
  2. раствор NаСl в бензине;
  3. раствор азота в воде;
  4. 100 %-ная серная кислота?

Если вы всё правильно поняли и правильно ответили, то электропроводность возникнет только в первом случае, а в остальных случаях отсутствуют необходимые для этого условия. Попробуйте сформулировать, какие это условия? Итак.

Вещества, способные в растворах или расплавах распадаться на ионы и, как следствие, проводить в этом состоянии электрический ток, называются электролитами.

Это могут быть как неорганические, так и органические вещества. Правда, большинство органических веществ являются неэлектролитами. Это углеводороды (бензин), углеводы (сахар), спирты (глицерин) и другие (см. уроки 17–28 данного самоучителя).

Задание ЕГЭ. Электролитом является каждое из двух веществ:

  1. глюкоза и этиловый спирт;
  2. ацетат натрия и гидроксид калия;
  3. уксусная кислота и бензол;
  4. сахар и повареная соль.

Задание ЕГЭ. Электрический ток проводят:

  1. спиртовой раствор йода,
  2. расплав парафина,
  3. расплав ацетата калия,
  4. водный раствор глюкозы.

Если проверить электропроводность растворов электролитов одного класса, например кислот, то окажется, что в одном случае лампочка вспыхивает ярко, в другом — еле светится. Если принять во внимание, что концентрация веществ в обоих растворах одинакова, — как можно объяснить наблюдения?

Объяснение одно — в первом случае образуется большее число ионов (заряженных частиц), во втором — меньшее. То есть в первом случае электролитическая диссоциация идёт в значительней степени. Такие электролиты называются сильными, и в их растворах много ионов или почти нет (а иногда и совсем нет) молекул. Эти вещества построены по ионному типу или содержат сильнополярные ковалентные связи.

К СИЛЬНЫМ электролитам относятся:

Вопрос. Что такое «щёлочь»? (В случае затруднений — см. урок 2.3.)

В растворах слабых электролитов много молекул вещества и мало ионов; электролитическая диссоциация идёт не полностью.

К слабым электролитам относятся:

Фосфорная и сернистая кислоты — электролиты средней силы.

Задание 6.2. Выучите наизусть формулы сильных и слабых электролитов. Вспомните их названия.

Силу электролита можно оценить при помощи степени диссоциации α, которая показывает, какая часть растворённых молекул распалась на ионы:

где n — число молекул, распавшихся на ионы; N — общее число молекул электролита в растворе.

В разбавленных растворов сильных электролитов степень диссоциации α = 1 (или близка к этой величине), т. е. молекул практически нет. Для слабых электролитов α < 0,05, то есть в разбавленных растворах слабых электролитов число распавшихся молекул не превышает 5 %. В растворах таких веществ очень мало ионов по сравнению с общим числом растворённых молекул электролита.

Обратите внимание, что в обоих случаях речь идёт о разбавленных растворах, поскольку α зависит от разбавления: в концентрированном растворе даже очень сильного электролита очень мало молекул растворителя. А именно молекулы растворителя являются причиной диссоциации.

Как же происходит электролитическая диссоциация?

СОЛИ диссоциируют на катион металла (или аммония) и анион кислотного остатка. При составлении таких уравнений следует учитывать правила, которые необходимо запомнить:

  1. Заряд иона совпадает по величине с валентностью данного атома (группы атомов);
  2. Число катионов и анионов может быть различным, но суммарный положительный заряд катионов равен суммарному отрицательному заряду анионов. Раствор остается электронейтральным!

Вывод. Для составления уравнения электролитической диссоциации:

  • составьте химическую формулу соединения, укажите валентность составных частей;
  • по индексам укажите число образовавшихся ионов:

Задание 6.3. Составьте уравнения электролитической диссоциации нитрата хрома (III), карбоната натрия, сульфида калия, сульфата железа (III), сульфата железа (II).

ОСНОВАНИЯ диссоциируют на катион металла (или аммония NH4 + ) и анион ОН – :

Задание 6.4. Составьте уравнения диссоциации гидроксида калия; гидроксида аммония, гидроксида бария.

КИСЛОТЫ диссоциируют на катион водорода и анион кислотного остатка:

Задание 6.5. Составьте уравнения диссоциации соляной кислоты, серной кислоты, фосфорной кислоты.

Для многоосновных кислот диссоциация может происходить ступенчато. Это означает, что на каждой стадии отщепляется только один ион водорода. Например:

Задание 6.6. Составьте уравнения ступенчатой (постадийной) диссоциации фосфорной кислоты.

Вопрос. Какой из этих процессов идёт в большей степени, то есть какие ионы образуются в большей степени: Н2РО4 – , НРО4 2– или РО4 3– ?

Поскольку отрыв катиона от двухзарядного аниона в высшей степени затруднён (более реальным кажется обратный процесс), то последний процесс практически не происходит. Поэтому по первой стадии Н3РО4 диссоциирует как сильная кислота, а по последней — как очень слабая, причём в растворе фосфорной кислоты фосфат-ионов РО4 3– практически нет.

В целом, сила кислоты определяется:

  • её составом;
  • степенью окисления центрального атома (чем она больше, тем сильнее кислота);
  • стадией диссоциации её.
Вопрос. Предположите, какая кислота более сильная:

Задание ЕГЭ. Какие суждения о диссоциации кислот в водных растворах верны?

  1. Кислоты в воде диссоциируют с образованием в качестве катиона только иона Н + .
  2. Среди анионов, образующихся при диссоциации кислот, могут присутствовать разные кислотные остатки.

Разумеется, верны оба суждения.

Задание ЕГЭ. В каком из растворов с одинаковой молярной концентрацией содержание фосфат-ионов наибольшее:

Сила оснований также зависит от заряда иона (валентности) металла: чем он больше, тем слабее электролит (при прочих равных условиях). Так, гидроксид кальция слабее гидроксида натрия, а гидроксид железа (III) слабее гидроксида железа (II).

Ионно-молекулярные уравнения реакций

Из вышеизложенного следует, что в растворах большинства неорганических веществ, наряду с молекулами, находится значительное число ионов. В таком случае уравнения реакций, которые показывают состав молекул реагирующих веществ, весьма условны. Более точно отражают состав реагирующих частиц ионно-молекулярные уравнения.

Для того чтобы составить ионно-молекулярное уравнение реакции, нужно записать в виде ИОНОВ химические формулы:

Состав всех остальных веществ изображается в виде молекул.

На практике, при составлении таких уравнений рекомендуется следовать следующему алгоритму:

1. Определить силу реагирующих электролитов:

2. Для сильных электролитов определить растворимость (по таблице растворимости):

3. Формулы сильных и одновременно растворимых электролитов записать в виде ионов, остальные формулы НЕ ИЗМЕНЯТЬ!

4. Одинаковые ионы «вычеркиваем», так как они не участвуют в реакции (не изменили ни состава, ни заряда), получаем краткое ионно-молекулярное уравнение:

Краткое ионно-молекулярное уравнение показывает:

  • что реакция возможна;
  • что в результате реакции образуется осадок (СuS);
  • какие ионы или молекулы должны участвовать в аналогичном процессе.

Для того, чтобы переписать краткое ионно-молекулярное уравнение в молекулярном виде, необходимо вместо:

Например, для того чтобы осуществить процесс:

вместо нитрата меди можно взять любую растворимую соль меди (II), так как она при электролитической диссоциации посылает в раствор ион меди, а анион соли в реакции не участвует:

Задание 6.7. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакции для этих процессов и убедитесь, что краткие ионно-молекулярные уравнения реакций у них одинаковые.

Задание 6.8. Записать в молекулярном и молекулярно-ионном виде уравнения, соответствующие предложенным кратким молекулярно-ионным уравнениям:

При составлении ионно-молекулярных уравнений может получиться так, что все частицы будут вычеркнуты, так как не изменят ни состава, ни заряда. В этом случае говорят, что реакция в растворе не идёт. В принципе, можно заранее предсказать возможность такого процесса: реакция ионного обмена в растворе возможна, если происходит связывание ионов, т. е. образуется осадок, газ, слабый электролит или ион нового состава.

Задание 6.9. Составьте ионно-молекулярные уравнения реакций:

  1. фосфат натрия + хлорид кальция →
  2. карбонат бария + азотная кислота →
  3. гидроксид железа III + серная кислота →
  4. сульфат аммония + гидроксид калия →
  5. нитрат алюминия + хлорид натрия →

Сделайте заключение: возможны ли эти процессы. Укажите признаки возможных процессов (осадок, газ, слабый электролит).

Вывод: любая реакция ионного обмена протекает в сторону связывания ионов, поэтому в результате такой реакции образуется слабый электролит или осадок, или газ.

Понятие о рН (водородном показателе)

Вода — очень слабый электролит: при обычных условиях лишь одна молекула воды из0 распадается на ионы:

Это уравнение показывает, что при диссоциации 1 моль молекул воды образуется 1 моль ионов водорода Н + и 1 моль гидроксид-анионов ОН – . Другими словами: в чистой воде концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-анионов:

Здесь: [Н + ] — равновесная концентрация ионов водорода, моль/л; [OH – ] — равновесная концентрация гидроксид-анионов, моль/л.

Такой раствор (среда) называется «нейтральный».

Характер среды — кислый, нейтральный — можно оценить количественно при помощи рН («пэ-аш»). Водородный показатель рН равен логарифму концентрации ионов водорода, взятому с обратным знаком*:

* Логарифм (lg) — это величина, равная показателю степени при основании 10. Например: lg 100 = lg 10 2 = 2.

Поэтому в случае чистой воды рН = 7.

Раствор, у которого рН = 7, называется нейтральным.

Если к чистой воде добавили кислоту, то увеличили концентрацию ионов водорода. Теперь эта концентрация составит, например 10 –6 моль/л или 10 –2 моль/л.

Такая среда (раствор) называется «кислая», или «кислотная». Причём в первом случае (рН = 6) среда считается слабокислой, а во втором (рН = 2) — сильнокислой, т. е. в любом случае рН < 7. Значение рН можно измерять и с большей точностью (например, рН = 5,36).

pН < 7, среда кислая.

При добавлении щёлочи увеличивается концентрация ионов ОН – , и одновременно уменьшается концентрация ионов Н + . Дело в том, что для любого водного раствора

Поэтому, если концентрация ионов ОН – составит 10 –3, то [H + ] = 10 –11 , т. е.

рН > 7, среда щелочная.

Определить реакцию среды конкретного раствора можно при помощи индикаторов.

Индикаторы — это вещества, которые изменяют свой цвет в присутствии избытка ионов Н + или ОН – .

Ионы Н + или ОН – действуют на молекулу индикатора, и индикатор меняет цвет по-разному в зависимости от реакции среды и вида самого индикатора (табл. 7).

Задание 6.10. Какую окраску будет иметь индикатор лакмус, если:

Окраска индикаторов изменяется в растворах, которые содержат избыток одного из этих ионов. Ионы Н + или ОН – могут образовываться в ходе диссоциации некоторых соединений.

Вопрос. Какие вещества при диссоциации образуют ионы Н + или ОН – ?

Эти ионы могут образовываться при диссоциации растворимых кислот, оснований, некоторых кислых и основных солей. Например, дигидрофосфат натрия образует при диссоциации ионы водорода, а гидрофосфат натрия — нет. Дело в том, что кислые соли могут диссоциировать ступенчато, если полученный на первой стадии анион соответствует сильному электролиту:

остаток слабого электролита → диссоциация не идёт;

остаток сильного электролита → диссоциация идёт:

Образуются ионы Н + , возникает кислая среда.

Кроме того, ионы Н + или ОН – могут образовываться в ходе взаимодействия некоторых веществ с водой. Например, с водой могут взаимодействовать активные металлы, кислотные и основные оксиды.

Задание 6.11. Какую окраску будет иметь индикатор лакмус, если в воде растворить: кальций, оксид лития, оксид серы (IV)?

Гидролиз солей

Попробуйте ответить на вопрос: изменится ли окраска лакмуса в растворе серной кислоты? гидроксида натрия? сульфата натрия? карбоната натрия? В первых двух случаях можно уверенно сказать «да», так как при диссоциации образуются:

ионы водорода (уравнение 1) или гидроксид-анионы (уравнение 2), а индикаторы реагируют именно на избыток ионов Н + или ОН – . Но при диссоциации упомянутых солей:

ионы Н + и ОН – не образуются! Тем не менее раствор карбоната натрия изменяет окраску индикатора, а сульфата натрия — нет! Почему? Видимо, причина в том, что ионы карбоната натрия вступают в какую-то реакцию с молекулами воды, ведь только из молекулы воды может образоваться избыток Н + или ОН – .

Гидролиз солей — это процесс взаимодействия ионов соли с молекулами воды, в результате чего изменяется рН раствора.

Какой ион карбоната натрия реагирует с водой? Предположим, что оба. Тогда в растворе происходят процессы:

Вспомните, что такое «сильный электролит», «слабый электролит», и ответьте на вопрос: какой из этих процессов (А или Б) НЕВОЗМОЖЕН в растворе?

Очевидно, невозможен процесс (А), так как молекул сильного электролита NаОН в растворе НЕТ, есть только ионы Na + и ОН – , другими словами, связывания ионов не происходит.

Следовательно, происходит процесс (Б), и краткое ионномолекулярное уравнение гидролиза карбоната натрия выглядит так:

pH > 7, среда щелочная, лакмус синий.

И действительно, в растворе карбоната натрия лакмус становится синим. Почему именно карбонат-анион вступает в реакцию гидролиза? Потому что это ион, соответствующий СЛАБОМУ электролиту и в результате его взаимодействия с водой образуется СЛАБЫЙ электролит (вспомните условия протекания ионных процессов).

Вывод. Гидролизу подвергаются соли, содержащие остаток слабого электролита.

Задание 6.12. Определите, происходит ли гидролиз в растворах хлорида железа (III), силиката натрия, нитрата калия. Ответ поясните.

Алгоритм составления уравнений реакции гидролиза:

1. Определить какие электролиты образуют соль, отметить их силу:

2. Составить уравнение диссоциации соли, подчеркнуть ион, соответствующий слабому электролиту:

3. Для иона слабого электролита составить уравнение реакции взаимодействия с одной молекулой воды (уравнение гидролиза):

  1. из молекулы воды притягивается противоположно заряженный нон, в данном случае ОН – ;
  2. сумма зарядов до и после реакции равна:

4. Определить реакцию среды в образовавшемся растворе: в данном случае образовались ионы Н + , значит, среда кислая, рН< 7.

Вопрос. Какую окраску будет иметь лакмус в этом растворе?

5. Для того чтобы составить молекулярное уравнение реакции гидролиза, следует:

  1. дописать к каждому иону ионы, которые образуются при диссоциации, с противоположным зарядом (в данном случае ионы Cl – );
  2. составить полученные формулы по валентности (валентность = заряду иона!):

Задание 6.13. Составить уравнения реакций гидролиза для: сульфата алюминия; силиката калия; хлорида натрия; нитрата меди (II); сульфида калия.

Задание 6.14. Как при помощи лакмуса различить бесцветные растворы солей: нитрата свинца (II), сульфата калия, сульфида натрия?

Выводы

Растворы — это однородная смесь двух или более компонентов. При образовании растворов в результате сольватации происходит дробление растворяемого вещества до молекул или ионов.

Истинный раствор — это однородная смесь молекул и ионов различных веществ.

Электролиты это вещества, которые в водных растворах распадаются на ионы (диссоциируют). Уравнения реакций для таких веществ составляют с учётом этого процесса в ионно-молекулярной форме. Реакции ионного обмена, в том числе гидролиз, осуществимы, если происходит связывание ионов, т. е. образуется осадок, газ или слабый электролит.

Источник: http://himi4ka.ru/samouchitel-po-himii/urok-6-rastvory.html