Меню

Почему соляная кислота проводит электрический ток



ГЛАВА ТРЕТЬЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

§ 19. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЭЛЕКТРОЛИТАХ

До сих пор мы рассматривали случаи, когда электрический ток проходит через металлические проводники. При этом прохождение электрического тока обусловлено упорядоченным движением свободных электронов. При прохождении электрического тока через металлические проводники переноса частиц вещества самого проводника не происходит. Такие проводники называются проводниками первого рода.

Рассмотрим теперь процесс прохождения тока через жидкости. Соберем схему, показанную на рис. 43. В сосуд 1 налита дистиллированная вода. В воду опущены два угольных стержня 2 (электроды). В цепь включена лампа накаливания 3. При подаче напряжения на зажимы цепи лампа гореть не будет. Значит чистая вода тока не проводит. Если бросить в воду щепотку поваренной соли, то лампа ярко загорится. Следовательно, раствор поваренной соли в воде хорошо проводит электрический ток. Водные растворы всех кислот, щелочей и солей проводят ток. Вещества, растворы которых проводят электрический ток, называются электролитами. Соли и щелочи проводят ток не только в растворе, но и в расплавленном состоянии.

Чем же объясняется способность электролитов проводить электрический ток?
Рассмотрим пример с поваренной солью —- NaCI. В твердом виде атомы поваренной соли — натрий Na и хлор Сl — сильно притягиваются друг к другу и не могут свободно перемещаться.
Поэтому поваренная соль в твердом виде тока не проводит.

При растворении поваренной соли в воде силы взаимодействия между атомами соли ослабевают и молекула соли распадается на две заряженные частицы — ионы: положительно заряженный ной Na+ и отрицательно заряженный ион С1 — . Раствор становится электропроводным.

Рассмотрим второй пример. Твердые кристаллы щелочи — едкого натра NaOH — также не проводят тока. При растворении едкого натра в воде образуются положительные ионы Na+ и отрицательные ионы ОН.

И, наконец, третий пример. Чистые кислоты неэлектропроводны. Но при растворении в воде они становятся электролитами, т. е. начинают проводить ток. Так, например, соляная кислота НС1 в водном растворе образует положительные ионы Н+ и отрицательные ионы С1 — .

Распад электролита на ионы при растворении его в воде называется электролитической диссоциацией.

При растворении в воде сахара происходит только распад кристаллов, и ионов не образуется. Поэтому раствор сахара тока не проводит.

Нальем в сосуд электролит, опустим в него два угольных электрода и пропустим через раствор постоянный ток. Электрод, соединенный с положительным зажимом источника энергии, называется анодом (А), а электрод, соединенный с отрицательным зажимом — катодом (К) (рис. 44). Через некоторое время на электродах будут заметны оседающие продукты разложения электролита. Химический анализ показывает, что на электродах выделяются атомы вещества, растворенного в воде. Так, например, при пропускании тока через раствор медного купороса CuS04 на одном электроде будет выделяться медь Сu, а на другом электроде — сернокислотный остаток S04.

Как показывают опыты, на отрицательном электроде — катоде — всегда выделяются водород и металлы.

Процесс разложения электролита при пропускании через него электрического тока называется электролизом.

Разложение электролита под действием тока показывает, что внутри электролита происходит движение атомов или групп атомов, представляющее собой части молекулы растворенного вещества.

Как было указано выше, молекулы некоторых веществ при растворении распадаются на положительные и отрицательные ионы. До тех пор пока через электролит не проходит ток, ионы, а также молекулы раствора совершают хаотическое тепловое движение. При подаче напряжения на зажимы цепи между электродами, опущенными в электролит, возникает электрическое поле. Под действием поля возникает упорядоченное движение ионов различных знаков в противоположные стороны: положительных — к катоду (К), отрицательных — к аноду (Л). При соприкосновении с катодом положительные ионы получают недостающие им электроны и оседают на катоде в виде нейтральных атомов. Отрицательные ионы, подходя к аноду, отдают ему избыточные электроны и превращаются в нейтральные атомы.

Итак, электрический ток в электролитах представляет собой движение положительных и отрицательных ионов. В отличие от металлических проводников, которые не разлагаются током и называются проводниками первого рода, электролиты называются проводниками второго рода.

Источник

Почему соляная кислота проводит электрический ток

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ

Растворы всех веществ можно разделить на две группы: проводят электрический ток или проводниками не являются.

С особенностями растворения веществ можно познакомиться экспериментально, исследуя электропроводность растворов этих веществ с помощью прибора, изображённого на рисунке

Для объяснения особенностей водных растворов электролитов шведским ученым С. Аррениусом в 1887 г. была предложена теория электролитической диссоциации. В дальнейшем она была развита многими учеными на основе учения о строении атомов и химической связи. Современное содержание этой теории можно свести к следующим трем положениям:

1. Электролиты при растворении в воде или расплавлении распадаются (диссоциируют) на ионы – положительно (катионы) и отрицательно (анионы) заряженные частицы.

Ионы находятся в более устойчивых электронных состояниях, чем атомы. Они могут состоять из одного атома — это простые ионы ( Na + , Mg 2+ , А l 3+ и т.д.) — или из нескольких атомов — это сложные ионы ( N О3 — , SO 2- 4 , РО З- 4 и т.д.).

2. В растворах и расплавах электролиты проводят электрический ток.

Под действием электрического тока ионы приобретают направленное движение: положительно заряженные ионы движутся к катоду, отрицатель­но заряженные — к аноду. Поэтому первые называются катионами, вторые — анионами. Направленное движение ионов происходит в результате притяжения их противоположно заряженными электродами.

Электролиты – это вещества, водные растворы или расплавы которых проводят электрический ток

Неэлектролиты – это вещества, водные растворы или расплавы которых не проводят электрический ток

Вещества с ионной химической связью или ковалентной сильнополярной химической связью – кислоты, соли, основания

Вещества с ковалентной неполярной химической связью или ковалентной слабополярной химической связью

В растворах и расплавах образуются ионы

В растворах и расплавах не образуются ионы

3. Диссоциация — обратимый процесс: параллельно с распадом молекул на ионы (диссоциация) протекает процесс соединения ионов (ассоциация).

Поэтому в уравнениях электролитической диссоциации вместо знака равенства ставят знак обратимости. Например, уравнение диссоциации молекулы электролита К A на катион К + и анион А — в общем виде записывается так:

КА ↔ K + + A

Рассмотрим процесс растворения электролитов в воде

В целом молекула воды не заряжена. Но внутри молекулы Н2О атомы водорода и кислорода располагаются так, что положительные и отрицательные заряды находятся в противоположных концах молекулы (рис. 1). Поэтому молекула воды представляет собой диполь.

Рис. 1. Молекула воды полярна и представляет собой диполь

Растворение в воде веществ с ионной химической связью

(на примере хлорида натрия – поваренной соли)

Механизм электролитической диссоциации NaCl при растворении поваренной соли в воде (рис. 2) состоит в последовательном отщеплении ионов натрия и хлора полярными молекулами воды. Вслед за переходом ионов Na + и Сl – из кристалла в раствор происходит образование гидратов этих ионов.

Рис. 2. Механизм растворения хлорида натрия в воде:
а – ориентация молекул воды на поверхности кристалла NaCl и отрыв иона Na + ; б – гидратация (окружение молекулами воды) ионов Na + и Сl –

Растворение в воде веществ с ковалентной сильнополярной химической связью

(на примере соляной кислоты)

При растворении в воде соляной кислоты (в молекулах HCl cвязь между атомами ковалентная сильнополярная) происходит изменение характера химической связи. Под влиянием полярных молекул воды ковалентная полярная связь превращается в ионную. Образовавшиеся ионы остаются связанными с молекулами воды – гидратированными. Если растворитель неводный, то ионы называют сольватированными (рис.3).

Рис. 3. Диссоциация молекул HCl на ионы в водном растворе

Основные положения:

Электролитическая диссоциация – это процесс распада электролита на ионы при растворении его в воде или расплавлении.

Электролиты – это вещества, которые при растворении в воде или в расплавленном состоянии распадаются на ионы.

Ионы – это атомы или группы атомов, обладающие положительным (катионы) или отрицательным (анионы) зарядом.

Ионы отличаются от атомов как по строению, так и по свойствам

Пример 1. Сравним свойства молекулярного водорода (состоит из двух нейтральных атомов водорода) со свойствами иона.

Источник

Почему соляная кислота проводит электрический ток

Почему водные растворы электролитов проводят электрический ток? Чтобы понять это, недостаточно знать, что электролиты, в отличие от неэлектролитов, состоят из ионов. Электрический ток — это движение заряженных частиц. Тело может проводить ток лишь в том случае, если в нем содержатся заряженные частицы, и эти частицы могут свободно перемещаться. Как вам известно из курса физики, в металлических проводниках такими частицами — переносчиками электрического тока — являются электроны. Какие же заряженные частицы содержатся в растворе электролита, например поваренной соли? В нем содержатся молекулы воды Н2О и, возможно, молекулы соли NaCl. Переносчиками тока не могут быть молекулы воды: ведь они не заряжены. Впрочем, мы и на опыте убедились, что чистая вода тока не проводит. Не заряжены и не могут служить переносчиками электрического тока и молекулы поваренной соли NaCl, хотя они и состоят из заряженных частичек — ионов Na + и Сl — . Остается предположить, что при растворении в воде кристаллы поваренной соли распадаются на ионы, из которых они составлены.

В кристаллах поваренной соли ионы Na + и Сl — сильно притягиваются друг к другу и не могут свободно перемещаться. Поэтому твердая соль не проводит электрического тока. При растворении же солей в воде ионы металла и кислотного остатка отрываются друг от друга и распределяются между молекулами воды. В растворе появляются свободно движущиеся заряженные частицы, и раствор становится электропроводным.

Щелочи тоже ионные соединения, состоящие из ионов металла и ионов гидроксила. Твердые щелочи, как и твердая поваренная, соль, не проводят электрического тока, потому что ионы в них не могут свободно перемещаться. При растворении щелочи под действием молекул воды распадаются на ионы, и раствор становится электропроводным.

В молекулах кислот связь между атомами водорода и кислотным остатком не ионная, а ковалентная. Однако электронные пары, связывающие атомы водорода с кислотным остатком, смещены в этих молекулах в сторону кислотного остатка.

Под влиянием молекул воды связь между водородом и кислотным остатком из полярной превращается в ионную, и молекулы кислоты распадаются в растворе на ионы, например молекулы соляной кислоты НСl на ионы водорода Н + и хлора Cl — .

Распад электролита на ионы при растворении его в воде или расплавлении называют электролитической диссоциацией.

При растворении в воде или расплавлении соединений с ковалентными неполярными или малополярными связями, например сахара, происходит только распад его кристаллов на отдельные молекулы, ионов не образуется, и раствор или расплав сахара тока не проводит.

Теория, объясняющая особое поведение электролитов в расплавленном или растворенном состоянии распадом их на ионы, называется теорией электролитической диссоциации. Автор этой теории — шведский ученый Сванте Аррениус.

  1. Как объясняется электропроводность растворов электролитов?
  2. Какие вещества диссоциируют на ионы? Ответ свяжите с характером химической связи в них.

Источник

Почему соляная кислота проводит электрический ток

Данный урок посвящен изучению темы «Электролитическая диссоциация». В процессе изучения этой темы Вы поймете суть некоторых удивительных фактов: почему растворы кислот, солей и щелочей проводят электрический ток; почему температура кипения раствора электролита выше по сравнению с раствором неэлектролита.

I. Понятие электролитическая диссоциация

В 1887 году швед­ский фи­зи­ко — химик Сван­те Ар­ре­ни­ус, ис­сле­дуя элек­тро­про­вод­ность вод­ных рас­тво­ров, вы­ска­зал пред­по­ло­же­ние, что в таких рас­тво­рах ве­ще­ства рас­па­да­ют­ся на за­ря­жен­ные ча­сти­цы – ионы, ко­то­рые могут пе­ре­дви­гать­ся к элек­тро­дам – от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­но­му ка­то­ду и по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­но­му аноду.

Это и есть при­чи­на элек­три­че­ско­го тока в рас­тво­рах. Дан­ный про­цесс по­лу­чил на­зва­ние элек­тро­ли­ти­че­ской дис­со­ци­а­ции (до­слов­ный пе­ре­вод – рас­щеп­ле­ние, раз­ло­же­ние под дей­стви­ем элек­три­че­ства). Такое на­зва­ние также пред­по­ла­га­ет, что дис­со­ци­а­ция про­ис­хо­дит под дей­стви­ем элек­три­че­ско­го тока. Даль­ней­шие ис­сле­до­ва­ния по­ка­за­ли, что это не так: ионы яв­ля­ют­ся толь­копе­ре­нос­чи­ка­ми за­ря­дов в рас­тво­ре и су­ще­ству­ют в нем неза­ви­си­мо от того, про­хо­дит черезрас­твор ток или нет. При ак­тив­ном уча­стии Сван­те Ар­ре­ни­у­са была сфор­му­ли­ро­ва­на тео­рия элек­тро­ли­ти­че­ской дис­со­ци­а­ции, ко­то­рою часто на­зы­ва­ют в честь этого уче­но­го. Ос­нов­ная идея дан­ной тео­рии за­клю­ча­ет­ся в том, что элек­тро­ли­ты под дей­стви­ем рас­тво­ри­те­ля са­мо­про­из­воль­но рас­па­да­ют­ся на ионы. И имен­но эти ионы яв­ля­ют­ся но­си­те­ля­ми за­ря­да и от­ве­ча­ют за элек­тро­про­вод­ность рас­тво­ра.

Элек­три­че­ский ток — это на­прав­лен­ное дви­же­ние сво­бод­ных за­ря­жен­ных ча­стиц. Вы уже зна­е­те, что рас­тво­ры и рас­пла­вы солей и ще­ло­чей элек­тро­про­вод­ны, так как со­сто­ят не из ней­траль­ных мо­ле­кул, а из за­ря­жен­ных ча­стиц – ионов. При рас­плав­ле­нии или рас­тво­ре­нии ионы ста­но­вят­ся сво­бод­ны­ми пе­ре­нос­чи­ка­ми элек­три­че­ско­го за­ря­да.

Про­цесс рас­па­да ве­ще­ства на сво­бод­ные ионы при его рас­тво­ре­нии или рас­плав­ле­нии на­зы­ва­ют элек­тро­ли­ти­че­ской дис­со­ци­а­ци­ей.

Рис. 1. Схема рас­па­да на ионы хло­ри­да на­трия

Пронаблюдайте за следующим экспериментом: “Изучение электрической проводимости веществ”

II. Сущность процесса электролитической диссоциации. Теория ЭД

Для объяснения особенностей водных растворов электролитов шведским ученым С. Аррениусом в 1887 г. была предложена теория электролитической диссоциации. В дальнейшем она была развита многими учеными на основе учения о строении атомов и химической связи.

Современные положения теории электролитической диссоциации

1. Электролиты при растворении в воде или расплавлении распадаются (диссоциируют) на ионы – положительно (катионы) и отрицательно (анионы) заряженные частицы.

Ионы находятся в более устойчивых электронных состояниях, чем атомы. Они могут состоять из одного атома — это простые ионы (Na + , Mg 2+ , Аl 3+ и т.д.) или из нескольких атомов — это сложные ионы (NО3 — , SO 2- 4, РО З- 4 и т.д.).

2. В растворах и расплавах электролиты проводят электрический ток.

Под действием электрического тока ионы приобретают направленное движение: положительно заряженные ионы движутся к катоду, отрицатель­но заряженные — к аноду. Поэтому первые называются катионами, вторые — анионами. Направленное движение ионов происходит в результате притяжения их противоположно заряженными электродами.

Электролиты – это вещества, водные растворы или расплавы которых проводят электрический ток

Неэлектролиты – это вещества, водные растворы или расплавы которых не проводят электрический ток

Вещества с ионной химической связью или ковалентной сильнополярной химической связью – кислоты, соли, основания

Вещества с ковалентной неполярной химической связью или ковалентной слабополярной химической связью

В растворах и расплавах образуются ионы

В растворах и расплавах не образуются ионы

3. Диссоциация — обратимый процесс: параллельно с распадом молекул на ионы (диссоциация) протекает процесс соединения ионов (ассоциация).

Поэтому в уравнениях электролитической диссоциации вместо знака равенства ставят знак обратимости. Например, уравнение диссоциации молекулы электролита КA на катион К + и анион А — в общем виде записывается так: КА ↔ K + + A

III. Процесс растворения электролитов в воде

В целом молекула воды не заряжена. Но внутри молекулы Н2О атомы водорода и кислорода располагаются так, что положительные и отрицательные заряды находятся в противоположных концах молекулы (рис. 1). Поэтому молекула воды представляет собой диполь.

Рис. 1. Молекула воды полярна и представляет собой диполь

Рис. 1. Молекула воды полярна и представляет собой диполь

Растворение в воде веществ с ионной химической связью

(на примере хлорида натрия – поваренной соли)

Механизм электролитической диссоциации NaCl при растворении поваренной соли в воде (рис. 2) состоит в последовательном отщеплении ионов натрия и хлора полярными молекулами воды. Вслед за переходом ионов Na + и Сl – из кристалла в раствор происходит образование гидратов этих ионов.

Рис. 2. Механизм растворения хлорида натрия в воде:
а – ориентация молекул воды на поверхности кристалла NaCl и отрыв иона Na + ;
б – гидратация (окружение молекулами воды) ионов Na + и Сl –

Растворение в воде веществ с ковалентной сильнополярной химической связью

(на примере соляной кислоты)

При растворении в воде соляной кислоты (в молекулах HCl cвязь между атомами ковалентная сильнополярная) происходит изменение характера химической связи. Под влиянием полярных молекул воды ковалентная полярная связь превращается в ионную. Образовавшиеся ионы остаются связанными с молекулами воды – гидратированными. Если растворитель неводный, то ионы называют сольватированными (рис.3).

Рис. 3. Диссоциация молекул HCl на ионы в водном растворе

Основные положения:

Электролитическая диссоциация – это процесс распада электролита на ионы при растворении его в воде или расплавлении.

Электролиты – это вещества, которые при растворении в воде или в расплавленном состоянии распадаются на ионы.

Ионы – это атомы или группы атомов, обладающие положительным ( катионы ) или отрицательным ( анионы ) зарядом.

Ионы отличаются от атомов как по строению, так и по свойствам

Пример 1. Сравним свойства молекулярного водорода (состоит из двух нейтральных атомов водорода) со свойствами иона.

Пример 2. Сравним свойства атомарного и молекулярного хлора со свойствами иона.

+17Cl 0 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5

+17Cl — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6

Атомы хлора имеют незавершённый внешний уровень, поэтому они химически очень активны, принимают электроны и восстанавливаются.

Именно поэтому газообразный хлор ядовит, при вдыхании его наступает отравление организма.

Ионы хлора имеют завершённый внешний уровень, поэтому они химически неактивны, находятся в устойчивом электронном состоянии.

Ионы хлора входят в состав поваренной соли, употребление в пищу которой не вызывает отравления организма.

1. Ионы отличаются от атомов и молекул по строению и свойствам;

2. Общий и характерный признак ионов – наличие электрических зарядов;

3. Растворы и расплавы электролитов проводят электрический ток из-за наличия в них ионов.

IV. Тренажеры

ЦОРы

Памятка (электролиты и неэлектролиты)

Источник

Читайте также:  Расчет электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резистора