Электропроводность растворов (стр. 1 из 3)

ГОЦУ гимназия №1505 «Московская городская педагогическая гимназия-лаборатория»

Реферат

Электропроводность растворов

выполнила:

ученица 9 «Б» класса

Якушева Александра

руководитель:

Шипарёва Г.А.

Москва, 2010

Содержание

Введение……………………………………………………………………………………… 3

1. Теоретическая часть

1.1. Основные термины………………………………………………………………………… 5

1.2. Электролитическая диссоциация ……………………………………………………… 5

1.3. Классификация электролитов…………………………………………………………. 7

1.4. Электропроводность растворов…………………………………………………………… 8

1.5. Способы измерения электропроводности растворов …………………………………… 9

1.6. Выводы………………………………………………………………………………… 11

1. Практическая часть

2.1. 14

Заключение…………………………………………………………………………………… 16

Список литературы……………………………………………………………………………….

Введение.

Физическая химия – наука, лежащая на стыке химии и физики, изучает взаимосвязь химических и физических явлений. Физическая химия использует фундаментальные законы физики и результаты физикохимических экспериментов для исследования свойств веществ, выявления закономерностей протекания химических реакций и взаимосвязи внешних воздействий на систему с происходящими в ней химическими изменениями.

Мой реферат рассматривает один из разделов физической химии – электрохимию. В этот раздел входят такие темы как электролиз, гальванические элементы, химические источники тока и электрохимическая коррозия. В них изучается взаимосвязь химических реакций и электрических явлений. Сюда также относят учение о свойствах растворов электролитов и вопросы электрохимической кинетики (кинетика и механизмы протекания электрохимических реакций).

В моём реферате, я описала, что на данный момент известно в электрохимии про электролитическую диссоциацию, электроотрицательность и т.п., а самое главное понятно и интересно девятикласснику.

К сожалению, в курсе девятого классе электрохимию подробно не изучают. Но при углублённом изучении этого раздела науки, оказывается, что электрохимия хоть и не простая, но интересная.

Выбирая эту тему для реферата, мною не ставилась цель сделать открытие в области электрохимии. Я собиралась собрать материал из разных книг, справочников и журналов на интересующую меня тему и объединить его в единое целое.

Мне очень помог учебник Н.Л. Глинки «Общая химия». Так как учебник предназначен для студентов нехимических специальностей высших учебных заведений, он понятен для учеников 9 класса.

Много материала было взято из учебника С.В. Ельцова «Физическая и коллоидная химии». Учебник трудно написан, но предоставляет обширную информацию.

Очень помог в работе справочник под редакцией д.т.н. С.Е. Беликова «Водоподготовка».

1. Растворы электролитов (теория).

1.1. Из истории электрохимии.

Первые представления о принципах взаимосвязи электрических и химических явлений относятся к концу XVIII – началу XIX в. Итальянский физик Вольта, один из основоположников учения об электричестве, в 1793-1801 г. предложил разместить металлы в электрохимический ряд напряжений. К этому его побудило наблюдение итальянского врача Гальвани, который обнаружил появление кратковременного электрического тока в мышцах лягушки в тот момент, когда лапка лягушки, подвешенная на медной проволоке, касалась железной сетки. С помощью изобретённого Вольта удобного источника электроэнергии шведскому химику Берцилиусу удалось электрически разложить водные растворы солей, а английскому химико-физику Дэви – расплавы солей. Изучение таких электрохимических процессов привело к предположению о том, что в реакциях, протекающих в растворах и расплавах, принимают участие электрически заряженные частицы.

Английский физик Фарадей, ассистент и ученик Дэви, в 1833 г. открыл зависимость между количеством вещества, выделяющимся при электрохимической реакции, и затраченным на этот процесс количеством электричества. В 1834 г. Фарадей ввел в науку такие понятия, как анод, катод, подвижность заряженных частиц, электролиз, электролиты, электроды. Однако лишь в конце XIX в. благодаря работам шведского физико-химика Аррениуса удалось выявить закономерность в поведении заряженных частиц в растворах и расплавах солей. При исследовании растворов солей было установлено, что вещества в растворе ведут себя так, как если бы они образовали большое число частиц, чем это соответствует их концентрации. Такое явление Аррениус объяснил образованием в растворе солей в виде более мелких, чем молекулы, положительно и отрицательно заряженных частиц – ионов (теория электролитической диссоциации).

1.2.Электролиты.

Электролиты – это вещества, которые подвергаются электролитической диссоциации, и вследствие чего их растворы или расплавы проводят электрический ток ( W. Schröter, Chemie, 1989, S. 171).

Также существует ещё одно определение.

Электролиты – вещества, водные растворы ( или расплавы) которых содержат подвижные ионы и вследствии этого проводят электрический ток (Зоммер К., Аккумулятор знаний по химии, 1985 г., стр 89.) .

Конечно же, первое определение не полное, так как после его прочтения

сразу возникает вопрос, а какие вещества подвергаются электролитической диссоциации. Второе лучше. Но мне все же кажется, вместе они дополняют друг друга и помогают лучше понять, что же такое электролиты.

К электролитам относятся все соли, а также кислотные, основные и амфотерные гидрооксиды.

Растворы электролитов являются проводниками второго рода – их проводимость обусловлена движением ионов..

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному (Справочные материалы, О. Ф. Кабардин , 2006 г., стр.144) .

К проводникам первого рода относятся проводники, у которых проводимость обусловлена движением электронов.

Наиболее распространенным и широко применяемым растворителем является вода. Кроме неё, но только в меньших масштабах используют жидкий аммиак, а также этанол, ацетон, сероуглерод, бензол и др.

1.3. Электролитическая диссоциация и степени электролитической диссоциации.

Электролитическая диссоциация – это распад вещества в расплаве или растворе на свободные составляющие их ионы (W. Schröter, Chemie, 1989, S. 166) .

«Рассмотрение процесса диссоциации начнем с рассмотрения электролитических свойств чистой воды. Особенностью строения молекулы Н₂О является несимметричное расположение атомов водорода относительно атома кислорода. Молекула воды нелинейна, так как центры ядер атомов лежат в вершинах треугольника. В центре молекулы воды располагается атом кислорода, а на расстоянии 0,096 нм от него – два атома водорода, образуя угол 104,5^о. Электроны, образуя связи О-Н, смещены к более электроотрицательному атому кислорода, в результате чего атомы водорода приобретают эффективные положительные заряды, а сама молекула воды становится полярной.

Рис 1.. Строение молекул воды (а) и электронных орбитателей (б)

Полярность молекул Н₂О объясняет их способность притягиваться друг к другу за счет связи, называемой водородной*, и создавать подвижные коротко движущиеся группировки. Водородные связи не настолько сильны, чтобы разорвать и перестроить по-новому молекулы воды, поскольку они в несколько раз слабее связей между атомами водорода и кислорода. Посторонняя частица (ион, молекула или кристалл), попав в воду, может разорвать и замкнуть на себе водородные связи^*, что способствует растворению этой частицы.

Процесс присоединения молекул воды к «чужим» частицам называется гидратированием и является определяющей стадией их растворения.

В зависимости от растворяющегося вещества в безводном состоянии его диссоциация протекает по-разному. Так, кристалл соли с ионной структурой, например хлорид кальция KCl , попадая в воду, испытывает притяжение к поверхностным ионам полярной молекулы воды, но если ионы притягивают к себе молекулы воды, то последние с такой же силой притягивают к себе ионы растворившейся соли.

Одновременно притянутые молекулы воды испытывают толчки со стороны других молекул, находящихся в движении. Этих толчков вместе с тепловыми колебаниями ионов в кристалле оказывается достаточно для отделения ионов от кристалла и перехода их в раствор.

* водородная связь особый случай межмолекулярного взаимодействия. Она образуется между молекулами, которые содержат атом водорода, соединённый с атомом какого-нибудь сильного электроотрицательного вещества: фтора, кислорода или азота. Любой из этих атомов имеет частичный отрицательный заряд, а атом водорода заряжен положительно. Это приводит к притяжению атома водорода одной молекулы к атомам сильного электроотрицательного вещества другой молекулы ( В.В. Ерёмин и др., Химия 8 класс, 2007, стр.256).

Вслед за первым слоем ионов в раствор переходит следующий слой, и таким образом идет постепенное растворение кристалла.

Рис. 2. Схема растворения соли