Хүчтэй электролит, сул электролит ба электролит бус электролитийн талаарх жишээ асуултууд
Электролит бол химийн үндсэн ойлголт бөгөөд ялангуяа уусмалуудтай холбоотой урвалыг судлахад чухал ач холбогдолтой юм. Электролитууд нь усанд ууссан үед уусмалыг цахилгаан дамжуулах боломжийг олгодог ион үүсгэдэг нэгдлүүд юм. Ион болж задрах чадвараас нь хамааран электролитуудыг хүчтэй электролит, сул электролит, электролит бус гэж гурван ангилалд хуваадаг. Энэ нийтлэлд эдгээр гурван төрлийн электролиттой холбоотой янз бүрийн жишээ асуудлуудыг ойлгоход хялбар тайлбарын хамт авч үзэх болно.
Хүчтэй электролит
Хүчтэй электролитууд нь усанд бүрэн ионждог нэгдлүүд юм. Энэ нь хүчтэй электролитийг усанд уусгахад түүний бараг бүх молекулууд ион болж задардаг гэсэн үг юм. Хүчтэй электролитуудын нийтлэг жишээнд натрийн хлорид (NaCl) зэрэг давс, давсны хүчил (HCl) зэрэг хүчтэй хүчил, натрийн гидроксид (NaOH) зэрэг хүчтэй суурь орно.
Асуулт 1:
0,1 М HCl уусмал дахь ионуудын молийн хэмжээг хэрхэн тооцоолох вэ?
Хэлэлцүүлэг:
HCl нь дараах тэгшитгэлийн дагуу усанд бүрэн задардаг хүчтэй хүчил юм.
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
HCl нь хүчтэй электролит тул бид HCl-ийн анхны концентрацийг (0,1 M) үүссэн H+ ба Cl- ионуудын концентраци гэж авч болно. Тиймээс 0,1 M HCl уусмалд:
[\(\text{H}^+\)] = 0,1 M
[\(\text{Cl}^-\)] = 0,1 M
Сул электролит
Сул электролитууд нь уусмалд зөвхөн хэсэгчлэн ионждог. Энэ нь сул электролитийн молекулуудын зөвхөн багахан хэсэг нь усанд уусахад ион үүсгэдэг гэсэн үг юм. Сул электролитуудын жишээнд цууны хүчил (CH3COOH) зэрэг сул хүчил болон аммиак (NH3) зэрэг сул суурь орно.
Асуулт 2:
0,1 М CH3COOH дахь ионжуулалтын зэрэг ба ионы концентрацийг тодорхойлно уу. CH3COOH-ийн хүчлийн диссоциацийн тогтмол (\(K_a\)) нь 1,8 × 10^-5 байна.
Хэлэлцүүлэг:
Усан дахь CH3COOH-ийн диссоциацийн урвалыг дараах байдлаар бичиж болно.
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \]
Диссоциацийн зэрэг (\(\альфа\)) нь ион болж задрах хүчлийн фракц гэж тодорхойлогдоно. \(K_a\) утгыг ашиглан бид 0,1 М CH3COOH уусмалын хувьд дараах хамаарлыг бичиж болно:
\[ K_a = [\text{CH}_3\text{COO}^-][\text{H}^+] / [\text{CH}_3\text{COOH}] \]
CH3COOH-ийн ионжилт хэсэгчилсэн тул үүссэн ионуудын концентраци нь cα бөгөөд энд c нь CH3COOH-ийн анхны концентраци (0,1 M) байна. Тэгвэл тэгшитгэл нь дараах хэлбэртэй болно.
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{(0,1\alpha)(0,1\alpha)}{0,1(1-\alpha)} \]
Хялбаршуулах:
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{0,01\alpha^2}{0,1 – 0,1\alpha} \]
α нь хуваарьт α-г үл тоомсорлож болохуйц бага гэж үзье:
\[ 1,8 \удаа 10^{-5} \ойролцоогоор 0,01\альфа^2 / 0,1 \]
\[ 1,8 \урт 10^{-5} \апрокс \альфа^2 \]
\[ \alpha \approx \sqrt{1,8 \times 10^{-5}} \]
\[ \альфа \ойролцоогоор 4,24 \удаа 10^{-3} \]
Тиймээс иончлолын зэрэг нь 4,24 × 10^-3 буюу 0,424% байна.
Уусмал дахь H+ ба CH3COO- ионуудын концентраци нь:
\[ [\text{H}^+] = 0,1 \times 4,24 \times 10^{-3} \approx 4,24 \times 10^{-4} \]
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 \times 4,24 \times 10^{-3} \approx 4,24 \times 10^{-4} \]
Электролит бус бодисууд
Электролит бус нэгдлүүд нь усан уусмалд ионждоггүй нэгдлүүд юм. Энэ нь электролит бус уусмалууд ион үүсгэдэггүй тул цахилгаан дамжуулж чадахгүй гэсэн үг юм. Электролит бус нэгдлүүдийн жишээнд элсэн чихэр (сахароз), мочевин, спирт орно.
Асуулт 3:
0,1 М этанол (C2H5OH) уусмал яагаад цахилгаан дамжуулдаггүй вэ?
Хэлэлцүүлэг:
Этанолын уусмал нь электролит биш юм. Усанд ууссан үед этанол нь ион болж задардаггүй. Этанолын молекулын бүтэц нь усан уусмалд бүрэн бүтэн хэвээр байна. Уусмалд ион байхгүй тул этанол нь цахилгаан дамжуулж чадахгүй. Тиймээс этанол нь усанд амархан уусдаг ч ион үүсдэггүй тул этанолын уусмал нь 0,1 М зэрэг ямар ч концентрацид ч цахилгаан дамжуулж чадахгүй.
Дүгнэлт
Хүчтэй электролит, сул электролит ба электролит бус бодисын шинж чанарыг ойлгох нь уусмалын химийн чухал үндэс суурь юм. Хүчтэй электролитууд усанд бүрэн ионжиж, улмаар цахилгааныг сайн дамжуулдаг бол сул электролитууд зөвхөн хэсэгчлэн ионждог нь цахилгаан дамжуулах чанар бага байгааг илтгэнэ. Нөгөөтэйгүүр, электролит бус бодисууд огт ионждоггүй тул цахилгаан дамжуулж чаддаггүй. Энэ ойлголтыг ойлгох нь оюутнуудад уусмал дахь зан төлөвт нь үндэслэн нэгдлүүдийг тодорхойлж, холбогдох асуултуудад зөв хариулахад тусалдаг.
