Вы никогда не задумывались над тем, почему одни פתרונות חשמל, ואחרים - לא? לדוגמה, כולנו יודעים כי עדיף לא לעשות אמבטיה בעת עיצוב השיער שלך עם מייבש שיער. אחרי הכל, מים הוא מנצח טוב של זרם חשמלי, ואם מייבש שיער עובד נופל לתוך המים, אז קצר לא ניתן להימנע. למעשה, מים אינם כאלה מנצח טוב של הזרם. ישנם פתרונות אשר לנהל חשמל הרבה יותר טוב. חומרים אלה נקראים אלקטרוליטים. אלה כוללים חומצות, אלקליות ומלח מסיסים במים.
אלקטרוליטים - מי הם?
נשאלת השאלה:מדוע פתרונות של חומרים מסוימים מאפשרים לעבור חשמל ואילו אחרים לא? הכל על חלקיקים טעונים - קטיונים ואניונים. כאשר הם מומסים במים, אלקטרוליטים מתפרקים ליונים, שכאשר הם נחשפים לזרם חשמלי, הם נעים בכיוון נתון. קטיונים טעונים חיוביים עוברים לקוטב השלילי - הקתודה, ואניונים טעונים שליליים עוברים לקוטב החיובי - האנודה. תהליך הפירוק של חומר ליונים כאשר הוא נמס או מומס במים נקרא בגאווה דיסוציאציה אלקטרוליטית.
מונח זה הוכנס למחזור על ידי המדען השבדי ש.ארהניוס, כשלמד את המאפיינים של פתרונות להעברת חשמל. לשם כך הוא סגר מעגל חשמלי באמצעות תמיסה של חומר כלשהו וצפה בנורת הדלקת או לא. אם אור הליבון נדלק, אז הפיתרון מוליך חשמל, ומכאן נובע שחומר זה הוא אלקטרוליט. אם הנורה נשארת מכובה, הפיתרון אינו מוליך חשמל, ולכן חומר זה אינו אלקטרוליט. שאינם אלקטרוליטים כוללים תמיסות של סוכר, אלכוהול, גלוקוז. אך הפתרונות של מלח שולחן, חומצה גופרתית ונתרן הידרוקסיד מוליכים באופן מושלם זרם חשמלי, ולכן מתרחש בהם ניתוק אלקטרוליטי.
כיצד מתנהל הדיסוציאציה?
לאחר מכן, התיאוריה של דיסוציאציה אלקטרוליטית פותחה והוסיפה על ידי המדענים הרוסים I.A. קבלוקוב ו- V.A. קיסטיאקובסקי, מיישם את התיאוריה הכימית של פתרונות של D.I. מנדלייב.
מדענים אלה גילו כי אלקטרוליטיהניתוק של חומצות, אלקליות ומלחים מתרחש כתוצאה מהידרציה של האלקטרוליט, כלומר האינטראקציה שלו עם מולקולות מים. היונים, הקטיונים והאניונים הנוצרים כתוצאה מתהליך זה יועברו לחות, כלומר נקשרים למולקולות המים המקיפות אותם בטבעת צפופה. תכונותיהם נבדלות באופן משמעותי מהיונים שאינם מיובשים.
אז, בתמיסה של סטרונציום חנקתי Sr (NO3) 2, כמו גם בתמיסות של צזיום הידרוקסיד CsOH, מתרחשת דיסוציאציה אלקטרוליטית. דוגמאות לתהליך זה יכולות לבוא לידי ביטוי על ידי משוואות התגובה הבאות:
Sr (NO3) 2 = Sr2 + + 2NO3 -,
הָהֵן. כאשר מולקולה אחת של סטרונציום חנקתי מתנתקת נוצרים קטיון סטרונציום אחד ו- 2 אניונים חנקתי;
CsOH = Cs + + OH-,
הָהֵן. כאשר מולקולת צזיום הידרוקסיד אחת מתנתקת נוצרים קטיון צזיום אחד ואניון הידרוקסיד אחד.
הניתוק האלקטרוליטי של חומצות דומה. עבור חומצה הידרואידית, תהליך זה יכול לבוא לידי ביטוי במשוואה הבאה:
HJ = H + + CJ-,
הָהֵן. במהלך הניתוק של מולקולה אחת של חומצה הידרואידית, נוצרים קטיון מימן אחד ואניון יוד אחד.
מנגנון דיסוציאציה.
ניתוק אלקטרוליטי של חומרים אלקטרוליטים מתרחש בכמה שלבים. עבור חומרים עם סוג של קשר יוני, כגון NaCl, NaOH, תהליך זה כולל שלושה תהליכים עוקבים:
ראשית, מולקולות מים בעלות 2 מנוגדותהקטבים (חיוביים ושליליים) ומייצגים דיפול מכוונים ליונים של הגביש. הם מחוברים על ידי הקוטב החיובי ליון השלילי של הגביש, ולהיפך, על ידי הקוטב השלילי לזה החיובי ביונים של הגביש;
ואז מתרחשת ההידרציה של יוני הגביש עם דיפולות מים,
ורק לאחר מכן, נראה כי היונים הממוזגים מתפנים לכיוונים שונים ומתחילים לנוע בתמיסה או להתמוסס בכאוטיות עד שהם פועלים על ידי שדה חשמלי.
עבור חומרים עם קשר קוטבי קוולנטי, כאלהכמו HCl וחומצות אחרות, תהליך הדיסוציאציה דומה, אלא שבשלב הראשוני, המעבר של קשר קוולנטי לקשר יוני מתרחש עקב פעולת דיפולות מים. אלו עיקרי התיאוריה של דיסוציאציה של חומרים.
