Намунаҳои саволҳо дар бораи электролитҳои қавӣ, электролитҳои заиф ва ғайриэлектролитҳо
Электролитҳо як мафҳуми бунёдӣ дар химия мебошанд, ки махсусан дар омӯзиши реаксияҳое, ки бо маҳлулҳо алоқаманданд, муҳим аст. Электролитҳо пайвастагиҳое мебошанд, ки ҳангоми ҳал шудан дар об ионҳоеро ба вуҷуд меоранд, ки ба маҳлул имкон медиҳанд, ки барқро гузаронад. Вобаста ба қобилияти онҳо барои ҷудо шудан ба ионҳо, электролитҳо ба се категория тақсим мешаванд: электролитҳои қавӣ, электролитҳои заиф ва ғайриэлектролитҳо. Дар ин мақола масъалаҳои гуногуни намунавӣ, ки ба ин се намуди электролитҳо алоқаманданд, дар баробари шарҳҳои осонфаҳм баррасӣ карда мешаванд.
Электролити қавӣ
Электролитҳои қавӣ пайвастагиҳое мебошанд, ки дар об пурра ион мешаванд. Ин маънои онро дорад, ки вақте электролити қавӣ дар об ҳал мешавад, қариб ҳамаи молекулаҳои он ба ионҳо пароканда мешаванд. Мисолҳои маъмулии электролитҳои қавӣ намакҳо ба монанди хлориди натрий (NaCl), кислотаҳои қавӣ ба монанди кислотаи хлорид (HCl) ва асосҳои қавӣ ба монанди гидроксиди натрий (NaOH) мебошанд.
Саволи 1:
Чӣ тавр молярияти ионҳоро дар маҳлули 0,1 М HCl ҳисоб кардан мумкин аст?
Муҳокима:
HCl як кислотаи қавӣ аст, ки мувофиқи муодилаи зерин дар об пурра пароканда мешавад:
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
Азбаски HCl электролити қавӣ аст, мо метавонем консентратсияи ибтидоии HCl (0,1 M)-ро ҳамчун консентратсияи ионҳои H+ ва Cl- ҳосилшуда қабул кунем. Пас, дар маҳлули 0,1 M HCl:
[\(\text{H}^+\)] = 0,1 M
[\(\text{Cl}^-\)] = 0,1 M
Электролити заиф
Электролитҳои заиф танҳо қисман дар маҳлул ион мешаванд. Ин маънои онро дорад, ки танҳо як қисми ками молекулаҳои электролити заиф ҳангоми ҳал шудан дар об ионҳо ташкил медиҳанд. Намунаҳои электролитҳои заиф кислотаҳои заиф ба монанди кислотаи сирко (CH3COOH) ва асосҳои заиф ба монанди аммиак (NH3) мебошанд.
Саволи 2:
Дараҷаи ионизатсия ва консентратсияи ионҳоро дар 0,1 М CH3COOH муайян кунед. Константаи диссотсиатсияи кислота (\(K_a\)) барои CH3COOH 1,8 × 10^-5 аст.
Муҳокима:
Реаксияи диссотсиатсияи CH3COOH дар обро чунин навиштан мумкин аст:
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \]
Дараҷаи диссотсиатсия (\(\alpha\)) ҳамчун қисми кислотае, ки ба ионҳо диссотсиатсия мешавад, муайян карда мешавад. Бо истифода аз арзиши \(K_a\), мо метавонем робитаи зеринро барои маҳлули 0,1 М CH3COOH нависем:
\[ K_a = [\text{CH}_3\text{COO}^-][\text{H}^+] / [\text{CH}_3\text{COOH}] \]
Азбаски ионизатсияи CH3COOH қисман аст, консентратсияи ионҳои ҳосилшуда cα аст, ки дар он c консентратсияи ибтидоии CH3COOH (0,1 M) мебошад. Пас муодила чунин мешавад:
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{(0,1\alpha)(0,1\alpha)}{0,1(1-\alpha)} \]
Содда кунед:
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{0,01\alpha^2}{0,1 – 0,1\alpha} \]
Фарз мекунем, ки α он қадар хурд аст, ки мо α-ро дар махраҷ нодида гирем:
\[ 1,8 \times 10^{-5} \taxminan 0,01\alpha^2 / 0,1 \]
\[ 1,8 \ маротиба 10^{-5} \approx \alpha^2 \]
\[ \alpha \approx \sqrt{1,8 \times 10^{-5}} \]
\[ \alpha \тақрибан 4,24 \times 10^{-3} \]
Пас, дараҷаи ионизатсия 4,24 × 10^-3 ё 0,424% аст.
Консентратсияи ионҳои H+ ва CH3COO- дар маҳлул чунин аст:
\[ [\text{H}^+] = 0,1 \times 4,24 \times 10^{-3} \approx 4,24 \times 10^{-4} \]
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 \times 4,24 \times 10^{-3} \approx 4,24 \times 10^{-4} \]
Ғайриэлектролитҳо
Ғайриэлектролитҳо пайвастагиҳое мебошанд, ки дар маҳлули обӣ ион намешаванд. Ин маънои онро дорад, ки маҳлулҳои ғайриэлектролитӣ ионҳо ба вуҷуд намеоранд ва аз ин рӯ, наметавонанд барқро гузаронанд. Намунаҳои ғайриэлектролитҳо шакар (сахароза), мочевина ва спиртро дар бар мегиранд.
Саволи 3:
Чаро маҳлули этанолии 0,1 М (C2H5OH) барқро намегузаронад?
Муҳокима:
Маҳлули этанол ғайриэлектролит аст. Этанол ҳангоми ҳал шудан дар об ба ионҳо тақсим намешавад. Сохтори молекулавии этанол дар маҳлули обӣ бетағйир боқӣ мемонад. Аз сабаби набудани ионҳо дар маҳлул, этанол наметавонад барқро гузаронад. Аз ин рӯ, гарчанде ки этанол дар об ба осонӣ ҳал мешавад, зеро ягон ион ба вуҷуд намеояд, маҳлулҳои этанол ҳатто дар ҳама гуна консентратсия, аз ҷумла 0,1 М, наметавонанд барқро гузаронанд.
Хулоса
Фаҳмидани хосиятҳои электролитҳои қавӣ, электролитҳои заиф ва ғайриэлектролитҳо асоси муҳим дар химияи маҳлулҳо мебошад. Электролитҳои қавӣ дар об пурра ион мешаванд ва аз ин рӯ, барқро хуб мегузаронанд, дар ҳоле ки электролитҳои заиф танҳо қисман ион мешаванд, ки ин нишон медиҳад, ки ноқилияти пасти барқӣ вуҷуд дорад. Аз тарафи дигар, ғайриэлектролитҳо умуман ион намешаванд ва аз ин рӯ, наметавонанд барқро гузаронанд. Фаҳмидани ин мафҳум ба донишҷӯён кӯмак мекунад, ки пайвастагиҳоро дар асоси рафтори онҳо дар маҳлул муайян кунанд ва ба саволҳои марбут ба онҳо дуруст ҷавоб диҳанд.
