Материал параграфа поможет вам узнать о том, как можно обнаружить ионы в растворе, различать электролиты и неэлектролиты, понять почему растворы и росплавы проводят электрический ток.
Общеизвестно, что все металлы проводят электрический ток. Такое свойство обусловлено наличием в металлах электронов, которые не удерживаются атомами и свободно перемещаются в веществе. Если соединить металлическую проволоку или пластину с батарейкой (аккумулятором), то эти электроны начинают двигаться к положительно заряженному полюсу батарейки, и в металле возникает электрический ток.
Соли, основания, осно́вные и амфотерные оксиды состоят из заряженных частиц другого типа — ионов. Выясним с помощью эксперимента, могут ли вещества ионного строения проводить электрический ток. Соберем прибор, состоящий из стакана, двух электродов1, лампочки и батарейки (рис. 19). Будем погружать электроды в твердые вещества, их расплавы, водные растворы. Обнаружим, что лампочка горит лишь тогда, когда электроды находятся в жидкости — расплаве или растворе ионного вещества (рис. 20).
1 Электродом может служить стержень или пластина из электропроводного материала — металла или графита.
Объясним результаты опытов.
В твердом веществе ионы соединены друг с другом, поэтому вещество не проводит электрический ток. В жидкости (расплаве, растворе) ионы движутся хаотически (рис. 21). Если в нее погрузить электроды, соединенные с источником постоянного тока, движение ионов становится направленным. Положительно заряженные ионы (катионы) будут перемещаться к отрицательно заряженному электроду (катоду), а отрицательно заряженные (анионы) — к положительно заряженному электроду (аноду) (рис. 22).
Электропроводными являются не только расплавы и водные растворы ионных веществ, но и водные растворы некоторых молекулярных веществ — кислот. Причина заключается в том, что при растворении кислоты в воде часть ее молекул разрушается с образованием ионов. Этот процесс будет рассмотрен в следующем параграфе.
Соединения, водные растворы и расплавы которых проводят электрический ток, называют электролитами1.
1 Термин происходит от греческого слова lytos — тот, который разлагается.
Майкл Фарадей (1791—1867)
Выдающийся английский физик и химик, член Лондонского королевского общества (Английской академии наук), почетный член Петербургской академии наук. Открыл законы, устанавливающие зависимость между количеством электричества и массами веществ, которые разлагаются или образуются под действием электрического тока (1833—1834). Усовершенствовал способ сжижения газов и получил в жидком состоянии хлор, сероводород[, аммиак, нитроген(М) оксид. Одним из первых стал изучать реакции, протекающие в присутствии катализаторов. Осуществил фундаментальные исследования электричества, магнетизма, сделал немало открытий в физике. Не имел высшего образования.
Электролиты (в водном растворе): соли, щелочи, кислоты
Общее название веществ, растворы и расплавы которых не проводят ток, — неэлектролиты. К ним относятся многие молекулярные вещества, а также вещества атомного строения.
Значительный вклад в исследование электропроводности водных растворов сделал в начале XIX ст. английский ученый Майкл Фарадей.
Электролиты (в расплавленном состоянии): соли, щелочи, ионные оксиды
Движение ионов в растворе можно обнаружить с помощью простого опыта. На стеклянную или полимерную пластину кладут лист фильтровальной бумаги и смачивают его бесцветным раствором электролита (например, натрий хлорида). Затем в центр листа наносят несколько капель раствора соли, содержащей окрашенные катионы (купрум(П) сульфата CuS04, никель(П) сульфата NiS04, феррум(Ш) хлорида FeCl3) или анионы (калий перманганата КМп04, калий дихромата К2Сг207). На бумагу с обеих сторон от центра кладут два электрода и соединяют их проволочками с батарейкой (рис. 23). Цветное пятно начинает перемещаться к одному из электродов.
Рис. 23.
Опыт для
обнаружения
движения
окрашенных
ионов
в растворе
к электродам
К какому электроду — положительно или отрицательно заряженному — будут перемещаться катионы Cu2+, Ni2+, Fe3+, анионы MnC>4, Cr2Of ?
ВЫВОДЫ
Соединения, водные растворы и расплавы которых проводят электрический ток, называют электролитами. К электролитам относятся все ионные вещества — щелочи, соли, осно́вные и амфотерные оксиды, а также часть молекулярных веществ — кислоты (они проводят ток лишь в водном растворе). Другие вещества являются неэлектролитами.
39. Какие вещества проводят электрический ток в твердом состоянии? Назовите частицы, обуславливающие электропроводность этих веществ.
40. Какие вещества называют электролитами? Приведите несколько примеров.
41. Почему водный раствор натрий хлорида проводит электрический ток?
42. Водопроводная вода, в отличие от дистиллированной, проводит электрический ток. Как это объяснить?
43. Электропроводность какой воды выше — морской или речной? Почему?
44. Назовите классы соединений, которые являются электролитами:
а) только в водных растворах;
б) в водных растворах и в жидком (расплавленном) состоянии.
45. Среди перечисленных веществ укажите те, которые проводят электрический ток в жидком (расплавленном) состоянии: барий оксид, сера, хлороводород, магний хлорид, калий гидроксид, сульфур(\Л) оксид. Объясните свой выбор.
46. Вычислите суммарное количество ионов:
а) в 20,0 г литий оксида;
б) в 11,7 г натрий хлорида;
в) в 20,4 г алюминий оксида;
г) в 41,0 г кальций нитрата.
Это материал учебника Химия 9 класс Попель, Крикля