Ուժեղ էլեկտրոլիտների, թույլ էլեկտրոլիտների և ոչ էլեկտրոլիտների վերաբերյալ հարցերի օրինակներ

Ուժեղ էլեկտրոլիտների, թույլ էլեկտրոլիտների և ոչ էլեկտրոլիտների վերաբերյալ հարցերի օրինակներ

Էլեկտրոլիտները քիմիայի հիմնարար հասկացություն են, որը կարևոր է, մասնավորապես լուծույթների հետ կապված ռեակցիաների ուսումնասիրության մեջ: Էլեկտրոլիտները միացություններ են, որոնք ջրում լուծվելիս առաջացնում են իոններ, որոնք թույլ են տալիս լուծույթին անցկացնել էլեկտրական հոսանք: Հիմնվելով իոնների դիսոցվելու իրենց ունակության վրա՝ էլեկտրոլիտները բաժանվում են երեք կատեգորիայի՝ ուժեղ էլեկտրոլիտներ, թույլ էլեկտրոլիտներ և ոչ էլեկտրոլիտներ: Այս հոդվածում կքննարկվեն այս երեք տեսակի էլեկտրոլիտների հետ կապված տարբեր օրինակելի խնդիրներ՝ հեշտ հասկանալի բացատրություններով:

Ուժեղ էլեկտրոլիտ

Ուժեղ էլեկտրոլիտները միացություններ են, որոնք ամբողջությամբ իոնացվում են ջրում: Սա նշանակում է, որ երբ ուժեղ էլեկտրոլիտ լուծվում է ջրում, նրա գրեթե բոլոր մոլեկուլները դիսոցացվում են իոնների: Ուժեղ էլեկտրոլիտների տարածված օրինակներից են աղերը, ինչպիսիք են նատրիումի քլորիդը (NaCl), ուժեղ թթուները, ինչպիսիք են աղաթթուն (HCl), և ուժեղ հիմքերը, ինչպիսիք են նատրիումի հիդրօքսիդը (NaOH):

Հարց 1:

Ինչպե՞ս հաշվարկել իոնների մոլարությունը 0,1 Մ HCl լուծույթում։

Քննարկում.

HCl-ը ուժեղ թթու է, որը ջրում լիովին դիսոցվում է հետևյալ հավասարման համաձայն՝

\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]

Քանի որ HCl-ը ուժեղ էլեկտրոլիտ է, մենք կարող ենք HCl-ի սկզբնական կոնցենտրացիան (0,1 Մ) ընդունել որպես առաջացած H+ և Cl- իոնների կոնցենտրացիա։ Այսպիսով, 0,1 Մ HCl լուծույթում՝

[\(\text{H}^+\)] = 0,1 Մ
[\(\text{Cl}^-\)] = 0,1 Մ

Թույլ էլեկտրոլիտ

Թույլ էլեկտրոլիտները լուծույթում իոնացվում են միայն մասամբ։ Սա նշանակում է, որ թույլ էլեկտրոլիտի մոլեկուլների միայն մի փոքր մասն է իոններ առաջացնում ջրում լուծվելիս։ Թույլ էլեկտրոլիտների օրինակներից են թույլ թթուները, ինչպիսին է քացախաթթուն (CH3COOH), և թույլ հիմքերը, ինչպիսին է ամոնիակը (NH3):

Հարց 2:

Որոշեք իոնացման աստիճանը և իոնի կոնցենտրացիան 0,1 Մ CH3COOH-ում: CH3COOH-ի համար թթվային դիսոցիացիայի հաստատունը (\(K_a\)) 1,8 × 10^-5 է:

Քննարկում.

CH3COOH-ի դիսոցացիայի ռեակցիան ջրում կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

\[ \text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \]

Դիսոցիացիայի աստիճանը (\(\α\)) սահմանվում է որպես թթվի այն մասնաբաժինը, որը դիսոցվում է իոնների: Օգտագործելով \(K_a\) արժեքը, կարող ենք գրել հետևյալ կապը 0,1 Մ CH3COOH լուծույթի համար.

\[ Կ_ա = [\text{CH}_3\text{COO}^-][\text{H}^+] / [\text{CH}_3\text{COOH}] \]

Քանի որ CH3COOH-ի իոնացումը մասնակի է, առաջացած իոնների կոնցենտրացիան cα է, որտեղ c-ն CH3COOH-ի սկզբնական կոնցենտրացիան է (0,1 Մ): Այդ դեպքում հավասարումը դառնում է հետևյալը.

\[ 1,8 անգամ 10^{-5} = \frac{(0,1\alpha)(0,1\alpha)}{0,1(1-\alpha)} \]

Պարզեցրեք հետևյալը.

\[ 1,8 անգամ 10^{-5} = \frac{0,01\alpha^2}{0,1 – 0,1\alpha} \]

Ենթադրենք, որ α-ն բավականաչափ փոքր է, որպեսզի մենք կարողանանք անտեսել α-ն հայտարարում։

\[ 1,8 անգամ 10^{-5} \մոտավորապես 0,01 \α^2 / 0,1 \]

\[ 1,8 անգամ 10^{-5} \մոտավորապես \α^2 \]

\[ \alpha \approx \sqrt{1,8 \times 10^{-5}} \]

\[ \ալֆա \մոտավորապես 4,24 \times 10^{-3} \]

Այսպիսով, իոնացման աստիճանը 4,24 × 10^-3 է կամ 0,424%։

Լուծույթում H+ և CH3COO- իոնների կոնցենտրացիան կազմում է.

\[ [\text{H}^+] = 0,1 անգամ 4,24 անգամ 10^{-3} մոտավորապես 4,24 անգամ 10^{-4}

\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 անգամ 4,24 անգամ 10^{-3} մոտավորապես 4,24 անգամ 10^{-4}]

Ոչ էլեկտրոլիտներ

Ոչ էլեկտրոլիտները միացություններ են, որոնք չեն իոնացվում ջրային լուծույթում: Սա նշանակում է, որ ոչ էլեկտրոլիտային լուծույթները չեն առաջացնում իոններ և, հետևաբար, չեն կարող էլեկտրական հոսանք հաղորդել: Ոչ էլեկտրոլիտների օրինակներից են շաքարը (սախարոզը), միզանյութը և սպիրտը:

Հարց 3:

Ինչո՞ւ 0,1 Մ էթանոլի (C2H5OH) լուծույթը էլեկտրական հոսանք չի հաղորդում։

Քննարկում.

Էթանոլի լուծույթը էլեկտրոլիտ չէ։ Էթանոլը, ջրում լուծվելիս, չի դիսոցվում իոնների։ Էթանոլի մոլեկուլային կառուցվածքը ջրային լուծույթում մնում է անփոփոխ։ Լուծույթում իոնների բացակայության պատճառով էթանոլը չի ​​կարող էլեկտրական հոսանք հաղորդել։ Հետևաբար, չնայած էթանոլը հեշտությամբ լուծվում է ջրում, քանի որ իոններ չեն առաջանում, էթանոլի լուծույթները չեն կարող էլեկտրական հոսանք հաղորդել նույնիսկ ցանկացած կոնցենտրացիայի դեպքում, ներառյալ 0,1 Մ։

Եզրակացություն

Ուժեղ էլեկտրոլիտների, թույլ էլեկտրոլիտների և ոչ էլեկտրոլիտների հատկությունների ըմբռնումը լուծույթների քիմիայի կարևորագույն հիմքն է: Ուժեղ էլեկտրոլիտները լիովին իոնացվում են ջրում և, հետևաբար, լավ են հաղորդում էլեկտրական հոսանք, մինչդեռ թույլ էլեկտրոլիտները միայն մասամբ են իոնացվում, ինչը վկայում է ցածր էլեկտրահաղորդականության մասին: Մյուս կողմից, ոչ էլեկտրոլիտները ընդհանրապես չեն իոնացվում և, հետևաբար, չեն կարող անցկացնել էլեկտրական հոսանք: Այս հասկացության ըմբռնումը օգնում է ուսանողներին նույնականացնել միացությունները՝ հիմնվելով լուծույթում դրանց վարքագծի վրա և ճիշտ պատասխանել դրանց հետ կապված հարցերին: