Растворы электролитов. 
Химия

ОБЩИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Изучив материал, изложенный в главе 13, обучающийся должен: знать

• • определения понятий: электролит, электролиз, константа диссоциации;
• • теорию электролитической диссоциации; уметь
• • вычислить степей!, диссоциации заданного слабого электролита в растворе с известной концентрацией;
• • концентрацию раствора слабого электролита с заданной степенью диссоциации; владеть
• • представлениями о гидратации ионов в растворе;
• • правилами определения причин и последствий диссоциации электролитов в растворах.

Электролиты и электролиз

На рубеже XVIII—XIX вв. были созданы первые химические источники электрического тока — гальванические элементы. Их появление привело к обширным и чрезвычайно результативным исследованиям действия электрического тока на химические соединения. Было установлено, что жидкие растворы делятся на два класса; растворы, проводящие электрический ток, и неэлектропроводящие растворы, причем электрическая проводимость в большей мере определятся природой растворенного вещества, чем растворителя. Вещества стали делить на электролиты, растворы которых проводят электрический ток, и неэлектролиты.

Растворы электролитов могут быть получены в разных растворителях: воде, спиртах, жидком аммиаке, жидких галогенидах, расплавленных солях и т. д. Конечно, для нас особое значение среди них имеют водные растворы. Морская вода, минеральные воды, кровь, громадное число технологических растворов — это все водные растворы электролитов.

Подчиняясь общим законам термодинамики, химического равновесия и др., растворы электролитов имеют в то же время и свои характерные свойства, которые накладывают особый отпечаток на химические реакции, протекающие в таких растворах или с их участием.

Законы электролиза.

С помощью электрического тока англичанину Г. Деви удалось впервые выделить металлические калий, натрий, стронций и кальций и раскрыть элементарную природу хлора.

Ученик Деви знаменитый М. Фарадей количественно изучил химические превращения, вызываемые прохождением электрического тока через растворы. Он ввел в науку термины, хорошо известные сегодня каждому школьнику:

• • анод — положительный электрод;
• • анион — отрицательно заряженный ион;
• • катод — отрицательный электрод;
• • катион — положительно заряженный ион;
• • электролиз — разложение вещества под действием электрического тока;
• • электролит — вещество, проводящее электрический ток.

Фарадей сформулировал законы электролиза.

• 1. Масса вещества, выделяющегося на электродах или образующегося в растворе в результате растворения электрода, прямо пропорциональна количеству электричества, прошедшего через раствор.
• 2. Массы различных веществ, образовавшихся при пропускании одного и того же количества электричества, пропорциональны электрохимическим эквивалентам этих веществ.

Оба закона объединены в выражении.

где т — масса образовавшегося вещества, г ;п — электрохимический эквивалент вещества, равный молярной массе иона, г/моль, деленной па его заряд; q — количество электричества, Кл; F— число Фарадея, равное 96 494 Кл/моль, что соответствует 1 молю электронов.

Например, при электролизе водного раствора СиС1₂ (рис. 13.1) на катоде выделяется медь:

а на аноде — хлор:

Если при электролизе через раствор было пропущено 96 494 Кл электричества, что соответствует 1 молю электронов, то на катоде выделилось эквивалентное количество меди, т. е. полмоля или 31,77 г, а на аноде — полмоля хлора или 35,43 г или 1,2 л газа (при нормальных условиях).

Рис. 13.1. Электролиз водного раствора СиС1₂:

1 — источник постоянного тока; 2 — положительный электрод — анод; 3 — отрицательный электрод — катод.