Электрическая проводимость растворов

Электролиты – это вещества, расплавы и растворы которых проводят электрический ток.

Неэлектролиты – это вещества, растворы которых не проводят электрический ток. Большинство растворов органических веществ является неэлектролитами, например, растворы этилового спирта, сахара, этиленгликоля.

Неэлектролиты в растворах находятся в виде молекул. Молекулы являются незаряженными частицами. Поэтому растворы неэлектролитов не проводят электрический ток.

Электролиты в растворах и расплав диссоциируют (распадаются) на ионы. Ионы – это заряженные частицы. Катионы имеют положительный заряд (K⁺, Ca²⁺, Al³⁺), анионы – отрицательный заряд (Cl^-, SO₄^2-, PO₄^3-). Ионы, существующие в растворах и расплавах электролитов, обеспечивают их электропроводность.

Диссоциация электролита на ионы происходит под действием полярных молекул воды. Диссоциация происходит по самой полярной связи.

Кислоты при диссоциации образуют катион водорода и кислотный осадок:

HCl→H⁺ + Cl^-.

Основания при диссоциации образуют катион металла и гидроксильные группы:

NaOH→ Na⁺ + OH^-.

Соли диссоциируют на катион металла и кислотный остаток:

CaCl₂→Ca²⁺ + 2Cl^-.

Способность вещества к диссоциации характеризует степень диссоциации – отношение числа распавшихся молекул к общему числу растворенных молекул:

где - число молекул растворенного вещества, распавшихся на ионы;

- общее число молекул растворенного вещества.

Например, пусть в воде растворено 100 молекул HCl, диссоциации подверглось 80 молекул. Степень диссоциации HCl равна: .

Если диссоциирует большая часть или все молекулы электролита, электролит является сильным. Если диссоциирует небольшая часть молекул электролита, электролит является слабым. К сильным относят электролиты, для которых 1> α>0,3, а к слабым - α<0,03.

Степень диссоциации увеличивается при повышении температуры и уменьшается при увеличении концентрации раствора.

Диссоциация приводит к тому, что общее число частиц в растворе электролита больше числа растворенных молекул. Для учета этого вводят изотонический коэффициент () – отношение числа частиц в растворе к числу исходных частиц.

Пусть степень диссоциации равна единице, т.е. диссоциируют все молекулы электролита. Вычислим изотонические коэффициенты некоторых электролитов.

(NaCl)=2 т.к. при диссоциации одной молекулы NaCl образуется две частицы:

NaCl → Na⁺ + Cl^-.

(Ba(NO₃)=3, т.к. при диссоциации одной молекулы Ba(NO₃)₂ образуется три частицы:

Ba(NO₃)₂ → Ba²⁺ + 2NO₃ ^-.

Свойства растворов как коррозионных сред зависят от силы электролитов, образующих раствор.

Сильными электролитами являются:

1. Сильные неорганические кислоты: HCl, HBr, HI, H₂SO₄, HNO₃, HClO₄.

2. Сильные основания (щелочи) - гидроксиды металлов, стоящих в ряду напряжений до магния, например KOH,Ca(OH)₂ и др.

3. Растворимые соли.

Слабыми электролитами являются:

1. Слабые кислоты (кислоты, которые не относятся к сильным).

2. Слабые основания (основания, которые не относятся к сильным).

3 Вода.

В растворе слабого электролита находятся и молекулы, и ионы, т.е. диссоциация является обратимой реакцией:

NH₄OH ↔ NH₄⁺ + OH^-.