Примери питања која се односе на јаке електролите, слабе електролите и неелектролите
Електролити су фундаментални концепт у хемији који је кључан, посебно у проучавању реакција које укључују растворе. Електролити су једињења која, када се растворе у води, производе јоне који омогућавају раствору да проводи електрицитет. На основу њихове способности да се дисоцирају на јоне, електролити се деле у три категорије: јаки електролити, слаби електролити и неелектролити. Овај чланак ће размотрити различите примере проблема везаних за ове три врсте електролита, заједно са лако разумљивим објашњењима.
Јак електролит
Јаки електролити су једињења која се потпуно јонизују у води. То значи да када се јаки електролит раствори у води, скоро сви његови молекули дисоцирају на јоне. Уобичајени примери јаких електролита укључују соли као што је натријум хлорид (NaCl), јаке киселине као што је хлороводонична киселина (HCl) и јаке базе као што је натријум хидроксид (NaOH).
Питање 1:
Како израчунати моларност јона у 0,1 М раствору HCl?
пембахасан:
HCl је јака киселина која се потпуно дисоцира у води према једначини:
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
Пошто је HCl јак електролит, можемо узети почетну концентрацију HCl (0,1 M) као концентрацију формираних H+ и Cl- јона. Дакле, у 0,1 M раствору HCl:
[\(\text{H}^+\)] = 0,1 M
[\(\text{Cl}^-\)] = 0,1 M
Слаб електролит
Слаби електролити само делимично јонизују у раствору. То значи да само мали део молекула слабог електролита формира јоне када се раствори у води. Примери слабих електролита укључују слабе киселине као што је сирћетна киселина (CH3COOH) и слабе базе као што је амонијак (NH3).
Питање 2:
Одредити степен јонизације и концентрацију јона у 0,1 M CH3COOH. Константа дисоцијације киселине (\(K_a\)) за CH3COOH је 1,8 × 10^-5.
пембахасан:
Реакција дисоцијације CH3COOH у води може се написати као:
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \]
Степен дисоцијације (α) је дефинисан као фракција киселине која дисоцира на јоне. Користећи вредност K_a, можемо написати следећи однос за 0,1 M раствор CH3COOH:
\[ K_a = [\text{CH}_3\text{COO}^-][\text{H}^+] / [\text{CH}_3\text{COOH}] \]
Пошто је јонизација CH3COOH делимична, концентрација формираних јона је cα, где је c почетна концентрација CH3COOH (0,1 M). Тада једначина постаје:
\[ 1,8 \пута 10^{-5} = \frac{(0,1\алфа)(0,1\алфа)}{0,1(1-\алфа)} \]
Поједноставите на:
\[ 1,8 \пута 10^{-5} = \frac{0,01\alpha^2}{0,1 – 0,1\alpha} \]
Претпоставимо да је α довољно мало да можемо занемарити α у имениоцу:
\[ 1,8 \пута 10^{-5} \приближно 0,01\алфа^2 / 0,1 \]
\[ 1,8 \пута 10^{-5} \приближно \алфа^2 \]
\[ \алфа \приближно \sqrt{1,8 \пута 10^{-5}} \]
\[ \алфа \приближно 4,24 \пута 10^{-3} \]
Дакле, степен јонизације је 4,24 × 10^-3 или 0,424%.
Концентрација H+ и CH3COO- јона у раствору је:
\[ [\text{H}^+] = 0,1 \пута 4,24 \пута 10^{-3} \приближно 4,24 \пута 10^{-4} \]
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 \пута 4,24 \пута 10^{-3} \приближно 4,24 \пута 10^{-4} \]
Неелектролити
Неелектролити су једињења која се не јонизују у воденом раствору. То значи да раствори неелектролита не производе јоне и стога не могу да проводе електрицитет. Примери неелектролита укључују шећер (сахарозу), уреу и алкохол.
Питање 3:
Зашто раствор етанола (C2H5OH) концентрације 0,1 M не проводи електрицитет?
пембахасан:
Раствор етанола није електролит. Етанол, када се раствори у води, не дисоцира се на јоне. Молекуларна структура етанола остаје нетакнута у воденом раствору. Због одсуства јона у раствору, етанол не може да проводи електрицитет. Стога, иако је етанол лако растворљив у води, јер се не формирају јони, раствори етанола не могу да проводе електрицитет чак ни при било којој концентрацији, укључујући 0,1 М.
Закључак
Разумевање својстава јаких електролита, слабих електролита и неелектролита је суштинска основа у хемији раствора. Јаки електролити потпуно јонизују у води и стога добро проводе електрицитет, док слаби електролити само делимично јонизују, што указује на нижу електричну проводљивост. Неелектролити, с друге стране, уопште не јонизују и стога не могу да проводе електрицитет. Разумевање овог концепта помаже ученицима да идентификују једињења на основу њиховог понашања у раствору и да правилно одговоре на повезана питања.
