A kénsav erős elektrolit. Szénsav és sói - előállítás és felhasználás

1. ELEKTROLITOK

1.1. elektrolitikus disszociáció. A disszociáció mértéke. Az elektrolitok erőssége

Az elektrolitikus disszociáció elmélete szerint a sók, savak, hidroxidok vízben oldva teljesen vagy részben független részecskékre - ionokra - bomlanak.

Az anyagok molekuláinak ionokká való szétesésének folyamatát poláris oldószermolekulák hatására elektrolitikus disszociációnak nevezik. Azokat az anyagokat, amelyek oldatban ionokká disszociálnak, ún elektrolitok. Ennek eredményeként a megoldás képessé válik elektromos áram vezetésére, mert. elektromos töltés mobil hordozói jelennek meg benne. Ezen elmélet szerint az elektrolitok vízben oldva pozitív és negatív töltésű ionokra bomlanak (disszociálnak). A pozitív töltésű ionokat ún kationok; ezek közé tartoznak például a hidrogén- és fémionok. A negatív töltésű ionokat nevezzük anionok; ezek közé tartoznak a savmaradékok ionjai és a hidroxidionok.

A disszociációs folyamat kvantitatív jellemzőjére bevezetjük a disszociációs fok fogalmát. Egy elektrolit disszociációs foka (α) az adott oldatban ionokra bomlott molekuláinak aránya ( n ), az oldatban lévő molekuláinak teljes számához ( N ), vagy

α = .

Az elektrolitikus disszociáció mértékét általában egy egység töredékében vagy százalékban fejezik ki.

A 0,3-nál (30%) nagyobb disszociációs fokú elektrolitokat általában erősnek nevezik, 0,03 (3%) és 0,3 (30%) közötti disszociációs fokú - közepes, 0,03-nál (3%) - gyenge elektrolitoknak. Tehát 0,1 M oldathoz CH3COOH α = 0,013 (vagy 1,3%). Ezért az ecetsav gyenge elektrolit. A disszociáció mértéke megmutatja, hogy az anyag oldott molekuláinak melyik része bomlott ionokra. Az elektrolit elektrolit disszociációjának mértéke vizes oldatokban az elektrolit természetétől, koncentrációjától és hőmérsékletétől függ.

Az elektrolitok természetüknél fogva két nagy csoportra oszthatók: erős és gyenge. Erős elektrolitok majdnem teljesen disszociálnak (α = 1).

Az erős elektrolitok közé tartoznak:

1) savak (H 2 SO 4, HCl, HNO 3, HBr, HI, HClO 4, H M nO 4);

2) bázisok - a fő alcsoport (lúgok) első csoportjába tartozó fémek hidroxidjai - LiOH , NaOH , KOH , RbOH , CsOH , valamint az alkáliföldfémek hidroxidjai - Ba (OH) 2, Ca (OH) 2, Sr (OH) 2;.

3) vízben oldódó sók (lásd az oldhatósági táblázatot).

Gyenge elektrolitok nagyon kis mértékben disszociálnak ionokká, oldatokban főleg disszociálatlan állapotban (molekuláris formában) vannak. Gyenge elektrolitok esetén egyensúly jön létre a nem disszociált molekulák és az ionok között.

A gyenge elektrolitok közé tartoznak:

1) szervetlen savak ( H2CO3, H2S, HNO2, H2SO3, HCN, H3PO4, H2SiO3, HCNS, HClO stb.);

2) víz (H20);

3) ammónium-hidroxid ( NH4OH);

4) a legtöbb szerves sav

(például ecetsav CH3COOH, hangyas HCOOH);

5) egyes fémek oldhatatlan és nehezen oldódó sói és hidroxidjai (lásd az oldhatósági táblázatot).

Folyamat elektrolitikus disszociáció kémiai egyenletek segítségével ábrázolják. Például a sósav disszociációja (HC l ) a következőképpen van írva:

HCl → H + + Cl - .

A bázisok disszociálva fémkationokat és hidroxid-ionokat képeznek. Például a KOH disszociációja

KOH → K + + OH -.

A többbázisú savak, valamint a többértékű fémek bázisai lépésenként disszociálnak. Például,

H 2 CO 3 H + + HCO 3 -,

HCO 3 - H + + CO 3 2–.

Az első egyensúlyt - az első szakasz mentén történő disszociációt - konstans jellemzi

A disszociációhoz a második lépésben:

Szénsav esetén a disszociációs állandók értéke a következő: K I = 4,3× 10 -7 , K II = 5,6 × 10–11. A fokozatos disszociációhoz mindig K I> K II > K III >... , mivel az ion leválasztásához szükséges energia minimális, ha leválik egy semleges molekuláról.

A vízben oldódó közepes (normál) sók disszociálnak a savmaradék pozitív töltésű fémionjainak és negatív töltésű ionjainak képződésével

Ca(NO 3) 2 → Ca 2+ + 2NO 3 -

Al 2 (SO 4) 3 → 2Al 3+ + 3SO 4 2–.

Savas sók (hidrosók) - az anionban hidrogént tartalmazó elektrolitok, amelyek H + hidrogénion formájában képesek szétválni. A savas sókat többbázisú savakból nyert terméknek tekintik, amelyben nem minden hidrogénatomot helyettesítenek fémmel. A savas sók disszociációja szakaszokban történik, például:

KHCO3 → K + + HCO 3 - (első fázis)

Kiváló elektromos áramvezetők - arany, réz, vas, alumínium, ötvözetek. Mellettük van egy nagy csoportja a nemfémes anyagoknak, amelyek olvadékai és vizes oldatai szintén rendelkeznek vezetőképességgel. Ezek erős bázisok, savak, egyes sók, összefoglaló néven "elektrolitok". Mi az ionvezetőképesség? Nézzük meg, milyen kapcsolatban állnak az elektrolit anyagok ezzel a gyakori jelenséggel.

Milyen részecskék hordoznak töltést?

A világ tele van különféle vezetőkkel és szigetelőkkel. A testek és anyagok ezen tulajdonságai az ősidők óta ismertek. Thalész görög matematikus kísérletet végzett a borostyánnal (görögül - "elektron"). Selyemre dörzsölve a tudós megfigyelte a haj, a gyapjúszálak vonzásának jelenségét. Később ismertté vált, hogy a borostyán szigetelő. Ebben az anyagban nincsenek olyan részecskék, amelyek elektromos töltést hordozhatnának. A jó vezetők a fémek. Atomokat, pozitív ionokat és szabad, végtelenül kicsi negatív részecskéket - elektronokat - tartalmaznak. Ők biztosítják a töltések átvitelét, amikor átengedik az áramot. Az erős elektrolitok száraz formában nem tartalmaznak szabad részecskéket. De az oldás és az olvadás során a kristályrács megsemmisül, valamint a kovalens kötés polarizációja.

Víz, nem elektrolitok és elektrolitok. Mi az a feloldódás?

Elektronok adásával vagy nyerésével a fémes és nemfémes elemek atomjai ionokká alakulnak. A kristályrácsban meglehetősen erős kötés van köztük. Az ionos vegyületek, például a nátrium-klorid feloldódása vagy megolvadása a pusztuláshoz vezet. A poláris molekulákban nincsenek sem kötött, sem szabad ionok, vízzel való kölcsönhatás során keletkeznek. A 19. század 30-as éveiben M. Faraday felfedezte, hogy bizonyos anyagok oldatai vezetik az áramot. A tudós olyan fontos fogalmakat vezetett be a tudományba:

ionok (töltött részecskék);
elektrolitok (második típusú vezetők);
katód;
anód.

Vannak olyan vegyületek - erős elektrolitok, amelyek kristályrácsai az ionok felszabadulásával teljesen megsemmisülnek.

Vannak oldhatatlan anyagok és olyanok, amelyek molekuláris formában maradnak, például cukor, formaldehid. Az ilyen vegyületeket nem elektrolitoknak nevezzük. Nem jellemző rájuk töltött részecskék képződése. A gyenge elektrolitok (szén- és ecetsav, valamint számos más anyag) kevés iont tartalmaznak.

Az elektrolitikus disszociáció elmélete

S. Arrhenius (1859-1927) svéd tudós műveiben Faraday következtetéseire támaszkodott. Később I. Kablukov és V. Kistyakovsky orosz kutatók pontosították elméletének rendelkezéseit. Azt találták, hogy feloldódáskor és megolvadáskor nem minden anyag képez ionokat, hanem csak elektrolitokat. Mi a disszociáció S. Arrhenius szerint? Ez a molekulák megsemmisülése, ami töltött részecskék megjelenéséhez vezet az oldatokban és az olvadékokban. S. Arrhenius főbb elméleti rendelkezései:

Az oldatokban lévő bázisok, savak és sók disszociált formában vannak.
Az erős elektrolitok reverzibilisen ionokra bomlanak.
A gyengék kevés iont képeznek.

Az anyag mutatója (gyakran százalékban fejezik ki) az ionokká bomlott molekulák számának és az oldatban lévő részecskék teljes számának aránya. Az elektrolitok erősek, ha ennek a mutatónak az értéke 30% felett van, a gyengéknél kevesebb, mint 3%.

Az elektrolitok tulajdonságai

S. Arrhenius elméleti következtetései kiegészítették az oldatok és olvadékok fizikai-kémiai folyamatainak későbbi, orosz tudósok által végzett tanulmányait. Ismertesse meg a bázisok és savak tulajdonságait. Az előbbiek közé tartoznak azok a vegyületek, amelyek oldatában a kationokból csak fémionok mutathatók ki, az anionok OH - részecskék. A savmolekulák a savmaradék negatív ionjaira és hidrogén protonokra (H+) bomlanak. Az ionok mozgása az oldatban és az olvadékban kaotikus. Fontolja meg egy olyan kísérlet eredményeit, amelyhez áramkört kell összeállítania, és vegyen bele egy közönséges izzólámpát. Ellenőrizzük különböző anyagok oldatainak vezetőképességét: nátrium-klorid, ecetsav és cukor (az első kettő elektrolit). Mi az elektromos áramkör? Ez egy áramforrás és egymáshoz kapcsolódó vezetékek. Ha az áramkör zárva van, az izzó fényesebben fog égni a sóoldatban. Az ionok mozgása rendet nyer. Az anionok a pozitív elektródához, a kationok a negatívhoz mennek.

Az ecetsavban kis számú töltött részecske vesz részt ebben a folyamatban. A cukor nem elektrolit és nem vezet elektromosságot. Az elektródák között ebben a megoldásban szigetelő réteg lesz, az izzó nem fog égni.

Kémiai kölcsönhatások az elektrolitok között

Az oldatok leeresztése során megfigyelheti az elektrolitok viselkedését. Melyek az ilyen reakciók ionegyenletei? Tekintsük a nátrium-nitrát és a kémiai kölcsönhatás példáját:

2NaNO 3 + BaCl 2 + = 2NaCl + Ba(NO 3) 2.

Az elektrolitok képleteit ionos formában írjuk fel:

2Na + + 2NO 3- + Ba 2+ + 2Cl - = 2Na + + 2Cl - + Ba 2+ + 2NO 3-.

A reakcióhoz felhasznált anyagok erős elektrolitok. Ebben az esetben az ionok összetétele nem változik. Kémiai kölcsönhatás három esetben lehetséges:

1. Ha az egyik termék oldhatatlan anyag.

Molekulaegyenlet: Na 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + 2NaCl.

Az elektrolitok összetételét ionok formájában írjuk le:

2Na + + SO 4 2- + Ba 2+ + 2Cl - \u003d BaSO 4 (fehér csapadék) + 2Na + 2Cl -.

2. A keletkező anyagok egyike a gáz.

3. A reakciótermékek között gyenge elektrolit található.

A víz az egyik leggyengébb elektrolit

A vegytiszta nem vezet áramot. De kis mennyiségű töltött részecskét tartalmaz. Ezek a H + protonok és az OH - anionok. Elhanyagolható számú vízmolekula megy keresztül disszociáción. Van egy érték - a víz ionos terméke, amely 25 ° C-os hőmérsékleten állandó. Lehetővé teszi a H + és az OH - koncentrációjának meghatározását. A savas oldatokban a hidrogénionok, a lúgokban inkább a hidroxid-anionok vannak túlsúlyban. Semlegesben - a H + és az OH - mennyisége egybeesik. Az oldatok közegét a hidrogénindex (pH) is jellemzi. Minél magasabb, annál több hidroxidion van jelen. A tápközeg semleges 6-7 pH-tartományban. H + és OH ionok jelenlétében az indikátoranyagok megváltoztatják a színüket: lakmusz, fenolftalein, metilnarancs és mások.

Az elektrolitoldatok és olvadékok tulajdonságait széles körben alkalmazzák az iparban, a technológiában, a mezőgazdaságban és az orvostudományban. A tudományos alap számos kiemelkedő tudós munkájában rejlik, akik elmagyarázták a sókat, savakat és bázisokat alkotó részecskék viselkedését. Oldataikban különféle ioncsere reakciók játszódnak le. Számos ipari folyamatban használják, elektrokémiában, galvanizálásban. Az élőlényekben az oldatokban lévő ionok között is zajlanak folyamatok. Számos nemfém és fém, amelyek atomok és molekulák formájában mérgezőek, nélkülözhetetlenek töltött részecskék formájában (nátrium, kálium, magnézium, klór, foszfor és mások).

Az elektrolitok olyan anyagok, amelyek oldatai vagy olvadékai elektromos áramot vezetnek. Az elektrolitok közé tartoznak a savak, bázisok és sók. Azokat az anyagokat, amelyek oldott vagy olvadt állapotban nem vezetnek elektromos áramot, nem elektrolitoknak nevezzük. Ezek közé tartozik számos szerves anyag, például cukrok stb. Az elektrolitoldatok elektromos áram vezetésére való képessége azzal magyarázható, hogy az elektrolitmolekulák feloldódásukkor elektromosan pozitív és negatív töltésű részecskékre - ionokra - bomlanak. Egy ion töltésének értéke számszerűen megegyezik az iont alkotó atom vagy atomcsoport vegyértékével. Az ionok nemcsak elektromos töltések jelenlétében különböznek az atomoktól és molekuláktól, hanem más tulajdonságaikban is, például az ionoknak nincs sem szaguk, sem színük, sem a klórmolekulák egyéb tulajdonságaik. A pozitív töltésű ionokat kationoknak, negatív töltésű anionoknak nevezzük. Kationok alkotnak hidrogént H +, fémeket: K +, Na +, Ca 2+, Fe 3+ és néhány atomcsoportot, például az ammóniumcsoportot NH + 4; az anionok atomokat és atomcsoportokat alkotnak, amelyek savmaradékok, például Cl-, NO-3, SO 2-4, CO 2-3.

Az elektrolitmolekulák ionokra bomlását elektrolitikus disszociációnak, vagy ionizációnak nevezik, és ez egy reverzibilis folyamat, vagyis olyan egyensúlyi állapot léphet fel az oldatban, amelyben hány elektrolitmolekula bomlik ionokká, így sok közülük képződik újra. ionoktól. Az elektrolitok ionokká történő disszociációja az általános egyenlettel ábrázolható: ahol KmAn egy nem disszociált molekula, K z + 1 egy z 1 pozitív töltést hordozó kation, A z- 2 egy z 2 negatív töltésű anion, m és n az egy elektrolit molekula disszociációja során keletkező kationok és anionok száma. Például, .

Az oldatban lévő pozitív és negatív ionok száma eltérő lehet, de a kationok össztöltése mindig megegyezik az anionok össztöltésével, így az oldat egésze elektromosan semleges.

Az erős elektrolitok szinte teljesen disszociálnak ionokká az oldatban bármilyen koncentrációban. Ide tartoznak az erős savak (lásd), az erős bázisok és szinte az összes só (lásd). A gyenge elektrolitok, amelyek közé tartoznak a gyenge savak és bázisok, valamint egyes sók, például a higany-klorid HgCl 2, csak részben disszociálnak; disszociációjuk mértéke, azaz az ionokra bomlott molekulák aránya az oldatkoncentráció csökkenésével növekszik.

Az elektrolitok oldatokban lévő ionokra bomlási képességének mértéke az elektrolitikus disszociációs állandó (ionizációs állandó), egyenlő
ahol szögletes zárójelben a megfelelő részecskék koncentrációja látható az oldatban.

Ha állandó elektromos áramot vezetünk át az elektrolitoldaton, a kationok a negatív töltésű elektródára - a katódra, az anionok a pozitív elektródára - az anódra, ahol feladják töltéseiket, elektromosan semleges atomokká vagy molekulákká alakulnak ( a kationok elektronokat kapnak a katódról, az anionok pedig az anódon adják át az elektronokat). Mivel az elektronok anyaghoz való kapcsolódása redukció, az anyag általi elektronok adományozásának folyamata pedig oxidáció, ezért amikor elektromos áramot vezetünk át egy elektrolitoldaton, a katódon redukálódnak a kationok, az anódon pedig az anionok oxidálódnak. Ezt a redox folyamatot elektrolízisnek nevezik.

Az elektrolitok a folyadékok és az élőlények sűrű szöveteinek nélkülözhetetlen összetevői. A fiziológiai és biokémiai folyamatokban olyan szervetlen ionok, mint a H +, Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, OH -, Cl -, HCO - 3, H 2 PO - 4, SO 2- 4 (lásd Ásványi anyag) csere). A H + és OH - ionok az emberi szervezetben nagyon alacsony koncentrációban vannak, de szerepük az életfolyamatokban óriási (lásd Sav-bázis egyensúly). A Na + és Cl - ionok koncentrációja jelentősen meghaladja az összes többi szervetlen ionét együttvéve. Lásd még: Pufferoldatok, Ioncserélők.

Az elektrolitok olyan anyagok, amelyek oldatai vagy olvadékai elektromos áramot vezetnek. A tipikus elektrolitok a sók, savak és bázisok.

Az elektrolitikus disszociáció Arrhenius-elmélete szerint az oldatokban lévő elektrolitmolekulák spontán módon bomlanak le pozitív és negatív töltésű részecskékre - ionokra. A pozitív töltésű ionokat kationoknak, negatív töltésű anionoknak nevezzük. Egy ion töltésének értékét az iont alkotó atom vagy atomcsoport vegyértéke (lásd) határozza meg. A kationok általában fématomokat képeznek, például K+, Na+, Ca2+, Mg3+, Fe3+, és más atomok néhány csoportja (például az NH 4 ammóniumcsoport); Az anionokat rendszerint olyan atomok és atomcsoportok alkotják, amelyek savas csoportok, például Cl-, J-, Br-, S2-, NO 3-, CO 3, SO 4, PO 4 . Mindegyik molekula elektromosan semleges, ezért a kationok elemi pozitív töltéseinek száma megegyezik a molekula disszociációja során keletkező anionok elemi negatív töltéseinek számával. Az ionok jelenléte magyarázza az elektrolit oldatok elektromos áram vezetõ képességét. Ezért az elektrolitoldatokat ionos vezetőknek vagy a második típusú vezetőknek nevezik.

Az elektrolit molekulák ionokká történő disszociációja a következő általános egyenlettel ábrázolható:

ahol egy nem disszociált molekula, egy n1 pozitív töltésű kation, egy n2 negatív töltésű anion, p és q az elektrolit molekulát alkotó kationok és anionok száma. Így például a kénsav és az ammónium-hidroxid disszociációját a következő egyenletek fejezik ki:

Az oldatban lévő ionok számát általában gramm ionban mérik 1 liter oldatban. Gram-ion - egy adott típusú ionok tömege, grammban kifejezve, és számszerűen megegyezik az ion képlet szerinti tömegével. A képlet tömegét az adott iont alkotó atomok atomtömegének összegzésével kapjuk meg. Így például az SO 4 ionok képlettömege egyenlő: 32,06+4-16,00=96,06.

Az elektrolitokat kis molekulatömegűre, nagy molekulatömegűre (polielektrolitokra) és kolloidokra osztják. A kis molekulatömegű elektrolitokra, vagy egyszerűen elektrolitokra példák a közönséges kis molekulatömegű savak, bázisok és sók, amelyeket általában gyenge és erős elektrolitokra osztanak fel. A gyenge elektrolitok nem disszociálnak teljesen ionokká, ennek következtében az oldatban dinamikus egyensúly jön létre az ionok és a nem disszociált elektrolit molekulák között (1. egyenlet). A gyenge elektrolitok közé tartoznak a gyenge savak, gyenge bázisok és egyes sók, például a higany-klorid HgCl 2. Kvantitatívan a disszociációs folyamat jellemezhető az elektrolitikus disszociáció mértékével (ionizációs fok) α, az i izotóniás együtthatóval és az elektrolitikus disszociációs állandóval (ionizációs állandóval) K. Az elektrolitikus disszociáció mértéke α az elektrolitmolekulák azon hányada, amelyik szétbomlik. ionok adott oldatban. Az a egység törtrészében vagy százalékban mért értéke az elektrolit és az oldószer jellegétől függ: az oldatkoncentráció növekedésével csökken, és általában kissé változik (növekszik vagy csökken) a hőmérséklet emelkedésével; akkor is csökken, ha egy adott elektrolit oldatába erősebb elektrolitot vezetünk be, ugyanazokat a noket képezve (például az ecetsav CH 3 COOH elektrolitikus disszociációjának mértéke csökken, ha sósavat HCl vagy nátrium-acetát CH 3 COONa adunk hozzá megoldása).

Az izotóniás együttható vagy van't Hoff-együttható i egyenlő az ionok és a nem disszociált elektrolitmolekulák számának az oldat elkészítéséhez felhasznált molekuláinak számával. Kísérletileg az i-t az ozmotikus nyomás mérésével, az oldat fagyáspontjának csökkentésével (lásd Kriometria) és az oldatok egyéb fizikai tulajdonságaival határozzuk meg. Az i és α értékeket az egyenlet köti össze

ahol n az adott elektrolit egy molekulájának disszociációja során keletkező ionok száma.

A K elektrolitikus disszociációs állandó az egyensúlyi állandó. Ha az elektrolit az (1) egyenlet szerint ionokká disszociál, akkor

ahol, és - kationok és anionok oldatbeli koncentrációi (g-ion/l), illetve nem disszociált molekulák (mol/l-ben). A (3) egyenlet a tömeghatás törvényének matematikai kifejezése az elektrolitikus disszociáció folyamatára. Minél több K, az elektrolit annál jobban bomlik ionokra. Egy adott elektrolit esetében a K a hőmérséklettől függ (általában a hőmérséklet emelkedésével növekszik), és az a-val ellentétben nem függ az oldat koncentrációjától.

Ha egy gyenge elektrolit molekula nem kettőre, hanem nagyobb számú ionra tud disszociálni, akkor a disszociáció szakaszosan megy végbe (lépcsős disszociáció). Például a gyenge szénsav H 2 CO 3 vizes oldatokban két lépésben disszociál:

Ebben az esetben az 1. szakasz disszociációs állandója jelentősen meghaladja a 2. szakasz disszociációs állandója.

Az erős elektrolitok a Debye-Hückel elmélet szerint az oldatokban teljesen disszociálnak ionokká. Ilyen elektrolitok például az erős savak, erős bázisok és szinte minden vízoldható só. Az erős elektrolitok teljes disszociációja miatt oldataik hatalmas számú iont tartalmaznak, amelyek közötti távolságok olyanok, hogy az ellentétes töltésű ionok között elektrosztatikus vonzási erők lépnek fel, amelyek miatt minden iont ellentétes töltésű ionok vesznek körül (ionos atmoszféra). ). Az ionos atmoszféra jelenléte csökkenti az ionok kémiai és élettani aktivitását, az elektromos térben való mobilitásukat és az ionok egyéb tulajdonságait. Az ellentétes töltésű ionok közötti elektrosztatikus vonzás az oldat ionerősségének növekedésével növekszik, ami egyenlő az egyes ionok C koncentrációjának és Z vegyértékének négyzetének szorzatának felével:

Így például egy 0,01 moláris MgSO 4 oldat ionerőssége az

Az erős elektrolitok – természetüktől függetlenül – azonos ionerősségű oldatai (azonban nem haladják meg a 0,1-et) azonos ionaktivitásúak. Az emberi vér ionereje nem haladja meg a 0,15-öt. Az erős elektrolitok oldatai tulajdonságainak kvantitatív leírásához bevezették az a aktivitásnak nevezett mennyiséget, amely formálisan helyettesíti a koncentrációt a tömeghatás törvényéből fakadó egyenletekben, például az (1) egyenletben. Az a tevékenység, amelynek koncentrációdimenziója van, az egyenlet alapján kapcsolódik a koncentrációhoz

ahol f az aktivitási együttható, amely megmutatja, hogy ezeknek az ionoknak az oldatban való tényleges koncentrációjából mekkora hányad a tényleges koncentrációjuk vagy aktivitásuk. Az oldat koncentrációjának csökkenésével f növekszik, és nagyon híg oldatokban 1 lesz; az utóbbi esetben a = C.

Az alacsony molekulatömegű elektrolitok a folyadékok és az élőlények sűrű szöveteinek nélkülözhetetlen összetevői. A kis molekulatömegű elektrolitok ionjai közül a H+, Na+, Mg2+, Ca2+ kationok és OH-, Cl-, HCO 3, H 2 PO 4, HPO 4, SO 4 anionok játszanak fontos szerepet az élettani és biokémiai folyamatokban (lásd Ásványi anyag anyagcsere). A H + és OH- ionok az élőlényekben, így az emberi szervezetben is nagyon alacsony koncentrációban vannak jelen, de szerepük az életfolyamatokban óriási (lásd Sav-bázis egyensúly). A Na+ és Cl- koncentrációja nagymértékben meghaladja az összes többi ion koncentrációját együttvéve.

Az élő szervezetekre nagyon jellemző az úgynevezett ionantagonizmus - az oldatban lévő ionok azon képessége, hogy kölcsönösen csökkentsék mindegyikükben rejlő hatást. Megállapítást nyert például, hogy a Na+-ionok abban a koncentrációban, amelyben a vérben megtalálhatók, mérgezőek az állatok számos izolált szervére nézve. A Na+ toxicitása azonban elnyomódik, ha az ezeket tartalmazó oldathoz megfelelő koncentrációban K+ és Ca2+ ionokat adunk. Így a K+ és Ca2+ ionok a Na+ ionok antagonistái. Azokat az oldatokat, amelyekben bármely ion káros hatása az antagonista ionok hatására megszűnik, kiegyensúlyozott oldatoknak nevezzük. Az ionok antagonizmusát akkor fedezték fel, amikor különféle élettani és biokémiai folyamatokra hatnak.

A polielektrolitokat nagy molekulatömegű elektrolitoknak nevezik; példák a fehérjék, nukleinsavak és sok más biopolimer (lásd Makromolekuláris vegyületek), valamint számos szintetikus polimer. A polielektrolitok makromolekuláinak disszociációja következtében általában eltérő természetű kis molekulatömegű ionok (ellenionok) és többszörösen töltött makromolekuláris ion képződik. Az ellenionok egy része elektrosztatikus erők hatására szilárdan kötődik a makromolekuláris ionhoz; a többi szabad állapotban oldatban van.

A szappanok, tanninok és bizonyos színezékek a kolloid elektrolitok példái. Ezen anyagok oldatait az egyensúly jellemzi:
micellák (kolloid részecskék) → molekulák → ionok.

Amikor az oldatot hígítjuk, az egyensúly balról jobbra tolódik el.

Lásd még Ampholytes.

A szénsav a szén-dioxid lebomlásának eredményeként jelenik meg a vízi környezetben. Az ásványvizeket mesterségesen telítik ezzel az anyaggal. A szénsav képlete H2CO3. Ezért, amikor kinyit egy üveg szénsavas vizet, aktív buborékokat láthat. A szénsav fő termelése a vízben történik.

Az egyenlet

CO2 (g) + H2O CO2. H2O (oldat) H2CO3 H+ + HCO3- 2H+ + CO32-.

A szénsav önmagában egy gyenge, törékeny vegyület, amely nem izolálható szabad állapotban vízből.

De érdemes megjegyezni, hogy az ammónium-hidrogén-karbonát bomlása során stabil szénsavvegyületek képződnek. Ilyen erős kémiai kötések csak abban az időszakban jönnek létre, amikor az ammónium-hidrogén-karbonát belép a reakció gázfázisába.

Az anyag érdekes vizsgálati tárgy. Ausztrál tudósok több mint 6 éve tanulmányozták. Vízmentes állapotban ez a sav átlátszó kristályokhoz hasonlít, amelyek nagyon ellenállnak az alacsony hőmérsékletnek, de hevítéskor a szénsavkristályok bomlásnak indulnak.

Ezt az anyagot szerkezetében gyengének tartják, ugyanakkor a szénsav erősebb, mint a bórsav. Az egész titok a hidrogénatomok számában rejlik. A szénsav két hidrogénatomot tartalmaz, ezért kétbázisúnak, a bórsav pedig egybázisúnak minősül.

A szénsav sóinak jellemzői

Ezt a savat kétbázisúnak tekintik, ezért kétféle sót képezhet:

. szénsav-karbonátok - közepes sók,
. A bikarbonátok savas sók.

A szénsav karbonátjai a következő vegyületekben hatnak: Na2CO3, (NH4)2CO3. Nem képesek feloldódni a vízi környezetben. Ennek az anyagnak a savas sói a következők: NaHCO3, Ca(HCO3)2-hidrogén-karbonátok. A bikarbonátok előállításához olyan reakciót hajtanak végre, amelyben a fő anyagok a következők: szénsav és nátrium.

A szénsav sói segítették az emberiséget az építőiparban, az orvostudományban és még a főzésben is. Mert ezek megtalálhatók:

. kréta,
. élelmiszer, szóda és kristályos szóda,
. mészkő szikla,
. márvány kő,
. hamuzsír.

A sav bikarbonátjai és karbonátjai reakcióba léphetnek savakkal, e reakciók során szén-dioxid szabadulhat fel. Ezenkívül ezek az anyagok felcserélhetők, képesek a hőmérséklet hatására lebomlani.

A szénsav reakciói:

2NaHCO3 → Na2CO3 +H2O +CO2
Na2CO3 + H2O + CO2 → 2NaHCO3

Kémiai tulajdonságok

Ez a sav szerkezetében számos anyaggal képes reagálni.

A szénsav tulajdonságai a következő reakciókban mutatkoznak meg:

. disszociáció,
. fémekkel
. az indokokkal
. bázikus oxidokkal.

Na2O + CO2 → Na2CO3
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
NaOH + CO2 → NaHCO3

A szénsav gyenge elektrolit, mivel a gyenge illékony sav nem képes erős elektrolitként működni, ellentétben például a sósavval. Ez a tény annak eredményeként látható, hogy lakmuszot adunk szénsavoldathoz. A színváltozás csekély lesz. Ezért vitatható, hogy a szénsav 1 szintű disszociációt képes fenntartani.

Alkalmazás

Ez az anyag a szénsavas vizek összetételében látható. De a szénsav sóit széles körben használják:

. az építőipar számára,
. az üveggyártási folyamatban,
. mosó- és tisztítószerek gyártása során,
. papírgyártás,
. egyes fejtrágyákhoz és növények műtrágyáihoz,
. az orvostudományban.

A hazai és a világpiacon különféle készítményeket és vegyszereket kínálnak eladásra, amelyek szénsavat tartalmaznak:

. karbamid vagy karbamid,
. szénsav lítium sója,
. kalcium-karbonát (kréta),
. szóda (nátrium-karbonát) stb.

A karbamidot gyümölcs- és dísznövények műtrágyájaként használják. Átlagos ára 30-40 rubel 1 kg-onként. A késztermékeket 1, 5, 25, 50 kg tömegű műanyag zacskókba és zacskókba csomagolják.

A szénsav lítiumsóját kerámiatermékek, üvegkerámiák összetételében használják. Ezt az anyagot sugárhajtóművek égéstereinek gyártására használják, mázokhoz, zománcokhoz, különféle fémek alapozójához adják. Lítiumsót adnak az alumínium, öntöttvas és acél feldolgozására szolgáló alapozókhoz.

Ezt a vegyszert az üveggyártási folyamat során adják hozzá. Azok a poharak, amelyekhez lítium-sót adtak, megnövelt fényáram-áteresztő képességgel rendelkeznek. Néha a szénsav lítium sóját használják a pirotechnikai termékek gyártási folyamatában.

Gyártók

Egy ilyen anyag 1 kg átlagos ára Oroszországban 3900-4000 rubel. Ennek az anyagnak a fő gyártója az OOO Component-Reaktiv moszkvai üzem. Ezenkívül a szénsav lítium sóját a következő vállalatok állítják elő: KurskKhimProm LLC, VitaChem LLC, Ruskhim LLC, Khimpek CJSC.

A krétát műszaki és takarmányozási célokra állítják elő. A takarmánykréta átlagos ára 1800 rubel 1 tonnánként. Főleg 50 kg-os, 32 kg-os kiszerelésben. Gyártók: Melovik LLC, MT Resource LLC, Zoovetsnab LLC, Agrokhiminvest LLC.

A szódát mosásra, folteltávolításra és fehérítésre használják. Ennek a terméknek az átlagos ára a kiskereskedelmi piacon 16-30 rubel / 1 kg között változik. Gyártók: Novera LLC, KhimReaktiv CJSC, HimPlus LLC, SpecBurTechnology LLC, SpetsKomplekt LLC stb.