화학에서 전해질이란 무엇입니까? 전해질을 말합니다. 어떤 입자가 전하를 운반합니까?
이는 용액이나 용융물이 전류를 전도하는 물질입니다. 그들은 또한 액체와 유기체의 조밀한 조직에 없어서는 안될 구성 요소입니다.
전해질에는 산, 염기 및 염이 포함됩니다. 용해되거나 용융된 상태에서 전류를 전도하지 않는 물질을 비전해질이라고 합니다. 여기에는 설탕, 알코올 등과 같은 많은 유기 물질이 포함됩니다. 전해질 용액이 전류를 전도하는 능력은 용해되면 전해질 분자가 전기적으로 양전하 및 음전하를 띤 입자인 이온으로 분해된다는 사실로 설명됩니다. 이온의 전하량은 이온을 형성하는 원자 또는 원자단의 원자가와 수치적으로 동일합니다. 이온은 전하의 존재뿐만 아니라 다른 특성에서도 원자 및 분자와 다릅니다. 예를 들어 염소 이온에는 냄새, 색상 또는 염소 분자의 기타 특성이 없습니다.
양전하를 띤 이온을 양이온, 음전하를 띤 이온을 음이온이라고 합니다. 양이온은 수소 원자 H +, 금속: K +, Na +, Ca 2+, Fe 3+ 및 일부 원자 그룹(예: 암모늄 그룹 NH + 4)을 형성합니다. 음이온은 산성 잔기인 원자 및 원자 그룹을 형성합니다(예: Cl -, NO - 3, SO 2- 4, CO 2- 3).
E.라는 용어는 Faraday에 의해 과학에 도입되었습니다. 아주 최근까지 K.E.에는 물뿐만 아니라 일반적인 염, 산, 알칼리도 포함되었습니다. 비수성 용액에 대한 연구와 매우 높은 온도에 대한 연구를 통해 이 분야가 크게 확장되었습니다. I. A. Kablukov, Kadi, Karara, P. I. Walden 등은 수성 및 알코올 용액뿐만 아니라 액체 암모니아, 액체 이산화황 무수물 등과 같은 여러 다른 물질의 용액도 전류를 눈에 띄게 전도한다는 것을 보여주었습니다. 또한 무수 금속 산화물(산화칼슘, 산화마그네슘 등)과 같은 많은 물질과 혼합물은 상온에서 우수한 절연체이며, 온도가 증가하면 전해 전도체가 되는 것으로 밝혀졌습니다. 뛰어난 야블로치코프(Yablochkov)가 그 원리를 발견한 유명한 네른스트(Nernst) 백열등은 이러한 사실을 훌륭하게 보여줍니다. 산화물 혼합물 - Nernst 램프의 "백열체"는 상온에서 전도성이 없으며 700°에서 우수해지며 또한 고체 상태를 유지합니다. 전해질지휘자. 적절한 용매를 사용하거나 충분히 높은 온도에서 무기 화학에서 연구된 대부분의 복잡한 물질은 금속 및 그 합금과 금속 전도성이 있는 복잡한 물질을 제외하고 전자의 특성을 얻을 수 있다고 가정할 수 있습니다. 입증되었습니다. 현재로서는 용융 요오드화은 등의 금속 전도도에 대한 지표가 아직 충분히 입증되지 않은 것으로 간주해야 합니다. 탄소를 함유한 대부분의 물질, 즉 유기화학에서 연구되는 물질에 대해서는 뭔가 더 언급해야 합니다. 탄화수소나 그 혼합물(파라핀, 등유, 휘발유 등)을 전류 전도체로 만드는 용매가 존재할 가능성은 거의 없습니다. 그러나 유기 화학에서는 전형적인 전해질에서 전형적인 비 전해질로 점진적인 전환이 있습니다. 유기산에서 시작하여 니트로 그룹을 포함하는 페놀, 그러한 그룹을 포함하지 않는 페놀, 수용액, 낮은 절연체에 속하는 알코올로 시작합니다. 전기적 흥미력과 마지막으로 탄화수소(전형적인 절연체)에 적용됩니다. 많은 유기 화합물과 부분적으로 일부 무기 화합물의 경우, 이러한 물질이 열의 작용으로 더 일찍 분해되기 때문에 온도가 증가하면 E.가 될 것이라고 기대하기 어렵습니다.
전해질이 무엇인지에 대한 의문은 이를 해결하기 위해 전해해리 이론이 도입되기 전까지는 이렇게 불확실한 상태였습니다.
전해질 해리.
전해질 분자가 이온으로 분해되는 것을 전해해리 또는 이온화라고 하며 가역적 과정입니다. 즉, 많은 전해질 분자가 이온으로 분해되어 많은 전해질 분자가 이온으로 다시 형성되는 용액에서 평형 상태가 발생할 수 있습니다. .
전해질의 이온으로의 해리는 일반 방정식으로 나타낼 수 있습니다: 여기서 KmAn은 해리되지 않은 분자이고, K z+ 1 은 z 1 양전하를 운반하는 양이온이고, z- 2 는 z 2 음전하를 갖는 음이온입니다. m 및 n 하나의 전해질 분자가 해리되는 동안 형성된 양이온과 음이온의 수입니다. 예를 들어, .
용액의 양이온과 음이온의 수는 다를 수 있지만 양이온의 총 전하는 항상 음이온의 총 전하와 동일하므로 용액 전체는 전기적으로 중성입니다.
강한 전해질은 용액의 모든 농도에서 거의 완전히 이온으로 해리됩니다. 여기에는 강산(참조), 강염기 및 거의 모든 염(참조)이 포함됩니다. 약산과 염기, 그리고 승화 HgCl 2 와 같은 일부 염을 포함하는 약한 전해질은 부분적으로만 해리됩니다. 해리 정도, 즉 이온으로 분해되는 분자의 비율은 용액의 농도가 감소함에 따라 증가합니다.
용액에서 이온으로 분해되는 전해질의 능력을 측정하는 방법은 다음과 같은 전해 해리 상수(이온화 상수)일 수 있습니다.
여기서 용액 내 해당 입자의 농도는 대괄호 안에 표시됩니다.
1. 전해질
1.1. 전해질 해리. 해리 정도. 전해질 전력
전해 해리 이론에 따르면 염, 산 및 수산화물은 물에 용해되면 완전히 또는 부분적으로 독립 입자인 이온으로 분해됩니다.
극성 용매 분자의 영향으로 물질 분자가 이온으로 분해되는 과정을 전해 해리라고합니다. 용액에서 이온으로 해리되는 물질을 전해질.결과적으로 솔루션은 전류를 전도하는 능력을 얻습니다. 모바일 전하 캐리어가 나타납니다. 이 이론에 따르면, 전해질은 물에 용해되면 양이온과 음이온으로 하전된 이온으로 분해(해리)됩니다. 양전하를 띤 이온이라고 합니다. 양이온; 여기에는 예를 들어 수소와 금속 이온이 포함됩니다. 음전하를 띤 이온이라고 합니다. 음이온; 여기에는 산성 잔류 이온과 수산화물 이온이 포함됩니다.
해리 과정을 정량적으로 특성화하기 위해 해리 정도의 개념이 도입되었습니다. 전해질의 해리도(α)는 주어진 용액에서 이온으로 분해된 분자 수의 비율입니다( N ), 용액 내 분자의 총 수 (아니) 또는
α = .
전해 해리 정도는 일반적으로 단위의 분수 또는 백분율로 표시됩니다.
해리도가 0.3(30%)보다 큰 전해질은 일반적으로 강하다고 하며, 해리도는 0.03(3%)에서 0.3(30%) - 중간, 0.03(3%) 미만 - 약한 전해질입니다. 따라서 0.1M 솔루션의 경우 CH3COOH α = 0.013(또는 1.3%). 따라서 아세트산은 약한 전해질입니다. 해리 정도는 물질의 용해된 분자 중 어느 부분이 이온으로 분해되었는지를 나타냅니다. 수용액에서 전해질의 전해 해리 정도는 전해질의 성질, 농도 및 온도에 따라 달라집니다.
본질적으로 전해질은 두 개의 큰 그룹으로 나눌 수 있습니다. 강한 것과 약한 것. 강한 전해질거의 완전히 해리됩니다(α = 1).
강한 전해질에는 다음이 포함됩니다.
1) 산(H 2 SO 4, HCl, HNO 3, HBr, HI, HClO 4, H M nO 4);
2) 염기 – 주요 하위 그룹(알칼리)의 첫 번째 그룹의 금속 수산화물 – LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH , 알칼리 토금속의 수산화물 – Ba(OH)2, Ca(OH)2, Sr(OH)2;.
3) 물에 용해되는 염(용해도 표 참조).
약한 전해질 아주 작은 정도로 이온으로 해리되며, 용액에서는 주로 해리되지 않은 상태(분자 형태)로 발견됩니다. 약한 전해질의 경우, 해리되지 않은 분자와 이온 사이에 평형이 확립됩니다.
약한 전해질에는 다음이 포함됩니다.
1) 무기산( H 2 CO 3, H 2 S, HNO 2, H 2 SO 3, HCN, H 3 PO 4, H 2 SiO 3, HCNS, HClO 등);
2) 물(H2O);
3) 수산화암모늄( NH4OH);
4) 대부분의 유기산
(예를 들어, 아세트산 CH 3 COOH, 포름산 HCOOH);
5) 일부 금속의 불용성 및 약간 용해성 염 및 수산화물(용해도 표 참조).
프로세스 전해 해리화학 방정식을 사용하여 묘사됩니다. 예를 들어, 염산(HC)의 해리엘 )은 다음과 같이 작성됩니다.
HCl → H + + Cl – .
염기는 해리되어 금속 양이온과 수산화물 이온을 형성합니다. 예를 들어, KOH의 해리
KOH → K + + OH – .
다가 금속 염기뿐만 아니라 다염기산도 단계적으로 해리됩니다. 예를 들어,
H 2 CO 3 H + + HCO 3 – ,
HCO 3 – H + + CO 3 2– .
첫 번째 평형(첫 번째 단계에 따른 해리)은 상수로 특징지어집니다.
.
두 번째 단계 해리의 경우:
.
탄산의 경우 해리상수는 다음과 같은 값을 갖는다. 케이나는 = 4.3× 10 –7, 케이 II = 5.6 × 10-11. 단계적 해리를 위해서는 항상 케이나 > 케이 II > 케이 III >... , 왜냐하면 이온을 분리하기 위해 소비해야 하는 에너지는 중성 분자에서 분리될 때 최소화됩니다.
물에 용해되는 평균(일반) 염은 해리되어 양전하를 띤 금속 이온과 산 잔류물의 음전하를 띤 이온을 형성합니다.
Ca(NO 3) 2 → Ca 2+ + 2NO 3 –
Al 2 (SO 4) 3 → 2Al 3+ +3SO 4 2–.
산성염(히드로염)은 음이온에 수소를 함유한 전해질이며, 수소 이온 H+의 형태로 분리될 수 있습니다. 산성염은 모든 수소 원자가 금속으로 대체되지 않는 다염기산에서 얻은 생성물로 간주됩니다. 산성 염의 해리는 다음과 같이 단계적으로 발생합니다.
KHCO 3 → K + + HCO3 – (첫 번째 단계)
전해질은 용융물이나 용액이 전류를 전도하는 물질입니다. 전해질에는 산, 염기 및 대부분의 염이 포함됩니다.
전해질 해리
전해질에는 이온성 또는 극성이 높은 공유 결합이 있는 물질이 포함됩니다. 전자는 용해 또는 용융 상태로 전환되기 전에도 이온 형태로 존재합니다. 전해질에는 염, 염기, 산이 포함됩니다.
쌀. 1. 전해질과 비전해질의 차이점을 표로 정리해 보세요.
강한 전해질과 약한 전해질이 있습니다. 강한 전해질은 물에 용해되면 이온으로 완전히 해리됩니다. 여기에는 거의 모든 가용성 염, 많은 무기산(예: H 2 SO 4, HNO 3, HCl), 알칼리 및 알칼리 토금속의 수산화물이 포함됩니다. 약한 전해질은 물에 용해되면 약간 이온으로 해리됩니다. 여기에는 거의 모든 유기산, 일부 무기산(예: H 2 CO 3), 많은 수산화물(알칼리 및 알칼리 토금속 수산화물 제외)이 포함됩니다.
쌀. 2. 강전해질과 약전해질 표.
물은 약한 전해질이기도 합니다.
다른 화학 반응과 마찬가지로 용액의 전해질 해리는 해리 방정식의 형태로 작성됩니다. 동시에 강한 전해질의 경우 이 과정은 되돌릴 수 없는 과정으로 간주되고 중간 강도 및 약한 전해질의 경우 가역적인 과정으로 간주됩니다.
산– 이들은 전해질이며, 수용액에서 양이온으로 수소 이온이 형성되면서 해리가 발생합니다. 다염기산은 단계적으로 해리됩니다. 생성된 산성 잔류물 이온은 더 약한 전해질이기 때문에 각 후속 단계는 점점 더 어려워지고 진행됩니다.
이유– 수용액에서 해리되어 음이온인 수산화물 이온 OH-를 형성하는 전해질. 수산화물 이온의 형성은 염기의 일반적인 특징이며 강염기의 일반적인 특성(알칼리성, 쓴맛, 촉감에 대한 비눗물, 지시약에 대한 반응, 산의 중화 등)을 결정합니다.
알칼리, 심지어 약간 용해되는 것(예: 수산화바륨 Ba(OH) 2)도 완전히 해리됩니다. 예:
Ba(OH) 2 =Ba 2 +2OH-
염류수용액에서 해리되어 금속 양이온과 산 잔류물을 형성하는 전해질입니다. 염은 단계적으로 해리되지 않고 완전히 해리됩니다.
Сa(NO 3) 2 =Ca 2 + +2NO 3 –
전해해리 이론
전해질– 용액이나 용융물에서 전해 해리를 겪고 이온의 이동으로 인해 전류를 전도하는 물질.
전해질 해리는 전해질이 물에 용해될 때 이온으로 분해되는 것입니다.
현대적인 이해에서 전해 해리 이론 (S. Arrhenius, 1887)에는 다음 조항이 포함됩니다.
- 전해질은 물에 용해되면 양이온(양이온)과 음이온(음이온) 이온으로 분해(해리)됩니다. 이온화는 이온 결합(염, 알칼리)이 있는 화합물에서 가장 쉽게 발생하며, 용해되면(결정 격자 파괴의 흡열 과정) 수화된 이온을 형성합니다.
쌀. 3. 소금의 전해 분해 방식.
이온 수화는 발열 과정입니다. 에너지 비용과 이득의 비율은 용액의 이온화 가능성을 결정합니다. 극성 공유 결합을 갖는 물질(예: 염화수소 HCl)이 용해되면 물 쌍극자는 용해된 분자의 해당 극으로 배향되어 결합을 분극화하여 이온 결합으로 전환시킨 후 이온이 수화됩니다. . 이 과정은 가역적이며 완전히 또는 부분적으로 발생할 수 있습니다.
- 수화된 이온은 안정적이며 용액 내에서 무작위로 움직입니다. 전류의 영향으로 움직임은 방향성이 있게 됩니다. 양이온은 음극 벨트(음극) 쪽으로 이동하고 음이온은 양극 벨트(양극) 쪽으로 이동합니다.
- 해리(이온화)는 가역적 과정입니다. 이온화의 완전성은 전해질의 성질(알칼리 염은 거의 완전히 해리됨), 농도(농도가 증가할수록 이온화가 더 어려워짐), 온도(온도가 증가하면 해리가 촉진됨) 및 용매의 성질(이온화는 이온화만 발생함)에 따라 달라집니다. 극성 용매, 특히 물에서).
전해질은 전류의 통과를 허용하는 고농도의 이온을 포함하는 용액입니다. 일반적으로 이들은 염, 산 및 알칼리의 수용액입니다.
인간과 동물의 신체에서 전해질은 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 철 이온이 포함된 혈액 전해질은 산소를 조직으로 운반합니다. 칼륨 및 나트륨 이온이 함유된 전해질은 신체의 물-소금 균형, 내장 및 심장 기능을 조절합니다.
속성
순수한 물, 무수염, 산, 알칼리는 전류를 전도하지 않습니다. 용액에서는 물질이 이온으로 분해되어 전류를 전도합니다. 이것이 바로 전해질을 (금속과 반대되는) 2차 전도체라고 부르는 이유입니다. 전해질은 용융물일 수도 있고 일부 결정, 특히 이산화지르코늄 및 요오드화은일 수도 있습니다.
전해질의 주요 특성은 전해 해리 능력, 즉 물 분자(또는 다른 용매)와 상호 작용하여 하전 이온으로 분자가 분해되는 능력입니다.
용액에서 형성된 이온의 유형에 따라 전해질은 알칼리성(전기 전도성은 금속 이온과 OH-로 인해 발생함), 식염수 및 산성(H+ 이온 및 산 염기 잔류물 포함)으로 구별됩니다.
전해질의 해리 능력을 정량적으로 특성화하기 위해 "해리 정도" 매개변수가 도입되었습니다. 이 값은 붕괴된 분자의 비율을 반영합니다. 다음 사항에 따라 달라집니다.
물질 자체;
용제;
물질 농도;
온도.
전해질은 강한 전해질과 약한 전해질로 구분됩니다. 시약이 더 잘 용해될수록(이온으로 분해됨) 전해질이 강할수록 전류 전도율이 더 좋아집니다. 강한 전해질에는 알칼리, 강산 및 수용성 염이 포함됩니다.
배터리에 사용되는 전해질의 경우 밀도와 같은 매개변수가 매우 중요합니다. 배터리의 작동 조건, 용량 및 서비스 수명은 배터리에 따라 다릅니다. 밀도는 비중계를 사용하여 결정됩니다.
전해질 작업 시 주의사항
가장 널리 사용되는 전해질은 진한 황산과 알칼리(대부분 수산화칼륨, 나트륨, 수산화리튬)의 용액입니다. 이들 모두는 피부와 점막에 화학적 화상을 입히고 매우 위험한 눈 화상을 유발합니다. 그렇기 때문에 이러한 전해질을 사용하는 모든 작업은 의복, 마스크, 고글, 고무 장갑과 같은 보호 장비를 사용하여 통풍이 잘되는 별도의 공간에서 수행되어야 합니다.
중화제 세트와 수도꼭지가 포함된 구급 상자를 전해질 작업이 수행되는 방 근처에 보관해야 합니다.
산성 화상은 소다 용액(물 1컵당 1티스푼)으로 중화됩니다.
알칼리 화상은 붕산 용액(물 1컵당 1티스푼)으로 중화됩니다.
눈을 씻으려면 중화액의 농도를 두 배로 줄여야 합니다.
손상된 피부 부위는 먼저 중화제로 씻은 다음 비누와 물로 씻어냅니다.
전해액이 엎질러진 경우에는 톱밥과 함께 모은 후 중화제로 세척하고 닦아서 건조시킵니다.
전해질로 작업할 때는 다음을 수행해야 합니다. 
모든 안전 요구 사항. 예를 들어, 수동으로가 아니라 장치의 도움을 받아 산을 물에 붓습니다(그 반대도 마찬가지입니다!). 고체 알칼리 조각은 손이 아닌 집게나 숟가락을 사용하여 물에 담급니다. 전해질 종류가 다른 배터리를 사용하여 같은 공간에서 작업할 수 없으며, 함께 보관하는 것도 금지됩니다.
일부 작업에서는 전해질을 "끓여야" 합니다. 이는 가연성 및 폭발성 가스인 수소를 방출합니다. 이러한 장소에서는 방폭형 전기 배선 및 전기 제품을 사용해야 하며, 흡연 및 화염이 있는 작업은 금지됩니다.
전해질을 플라스틱 용기에 보관하십시오. 유리, 세라믹, 도자기 접시 및 도구는 작업에 적합합니다.
다음 기사에서는 전해질의 종류와 용도에 대해 자세히 설명하겠습니다.
전해질은 고대부터 화학물질로 알려져 왔습니다. 그러나 그들은 비교적 최근에 대부분의 응용 분야를 정복했습니다. 우리는 이러한 물질을 사용하기 위해 업계에서 가장 우선순위가 높은 영역에 대해 논의하고 후자가 무엇이며 서로 어떻게 다른지 알아봅니다. 그러나 역사 여행부터 시작합시다.
이야기
가장 오래된 것으로 알려진 전해질은 고대 세계에서 발견된 염과 산입니다. 그러나 전해질의 구조와 특성에 대한 아이디어는 시간이 지남에 따라 발전해 왔습니다. 이러한 과정에 대한 이론은 전해질의 특성에 관한 이론과 관련하여 수많은 발견이 이루어진 1880년대 이후로 발전해 왔습니다. 전해질과 물의 상호 작용 메커니즘을 설명하는 이론에서 몇 가지 질적 도약이 관찰되었습니다. 결국 용액에서만 산업에서 사용되는 특성을 얻습니다.
이제 전해질과 그 특성에 대한 아이디어 개발에 가장 큰 영향을 미친 몇 가지 이론을 자세히 살펴보겠습니다. 그리고 우리 각자가 학교에서 겪은 가장 일반적이고 간단한 이론부터 시작합시다.
아레니우스(Arrhenius) 전해질 해리 이론
1887년 스웨덴의 화학자이자 빌헬름 오스트발트(Wilhelm Ostwald)는 전해질 해리 이론을 창안했습니다. 그러나 여기서도 그렇게 간단하지 않습니다. Arrhenius 자신은 물질 구성 요소와 물의 상호 작용을 고려하지 않고 용액에 자유 하전 입자 (이온)가 있다고 주장하는 소위 물리적 용액 이론의 지지자였습니다. 그건 그렇고, 오늘날 학교에서 전해 해리가 고려되는 것은 바로 이러한 입장입니다.
이 이론이 제공하는 내용과 물질과 물의 상호 작용 메커니즘을 어떻게 설명하는지 이야기해 보겠습니다. 다른 사람들과 마찬가지로 그녀는 다음과 같은 몇 가지 가정을 사용합니다.
1. 물과 상호작용할 때 물질은 이온(양성-양이온, 음이온-음이온)으로 분해됩니다. 이 입자는 수화를 겪습니다. 물 분자를 끌어당겨 한쪽은 양전하를 띠고 다른 쪽은 음전하를 띠고(쌍극자 형성) 결과적으로 아쿠아 복합체(용매화물)를 형성합니다.
2. 해리 과정은 가역적입니다. 즉, 물질이 이온으로 분해된 경우 어떤 요인의 영향을 받아 다시 원래 형태로 바뀔 수 있습니다.
3. 전극을 용액에 연결하고 전류를 켜면 양이온은 음극(음극)으로 이동하기 시작하고 음이온은 양전하를 띤 양극(양극)으로 이동하기 시작합니다. 이것이 물에 잘 녹는 물질이 물 자체보다 전류를 더 잘 전도하는 이유입니다. 같은 이유로 전해질이라고 불렸습니다.
4. 전해질은 용해된 물질의 비율을 나타냅니다. 이 지표는 용매 및 용해 물질 자체의 특성, 후자의 농도 및 외부 온도에 따라 달라집니다.
실제로 여기에는 이 간단한 이론의 모든 주요 가정이 있습니다. 이 기사에서는 전해질 용액에서 어떤 일이 일어나는지 설명하기 위해 이를 사용할 것입니다. 잠시 후에 이러한 연결의 예를 살펴보겠습니다. 이제 다른 이론을 살펴보겠습니다.
루이스의 산과 염기 이론
전해질 해리 이론에 따르면, 산은 용액에 수소 양이온이 존재하는 물질이고, 염기는 용액에서 수산화물 음이온으로 분해되는 화합물입니다. 유명한 화학자 길버트 루이스(Gilbert Lewis)의 이름을 딴 또 다른 이론이 있습니다. 이를 통해 우리는 산과 염기의 개념을 어느 정도 확장할 수 있습니다. 루이스의 이론에 따르면, 산은 자유 전자 궤도를 갖고 다른 분자로부터 전자를 받아들일 수 있는 물질의 분자입니다. 염기가 산의 "사용"을 위해 하나 이상의 전자를 기증할 수 있는 입자일 것이라고 추측하기 쉽습니다. 여기서 매우 흥미로운 점은 전해질뿐만 아니라 물에 불용성인 모든 물질이 산이나 염기가 될 수 있다는 것입니다.
Brendsted-Lowry protolytic 이론
1923년에 J. Brønsted와 T. Lowry라는 두 명의 과학자가 서로 독립적으로 이론을 제안했는데, 이 이론은 현재 과학자들이 화학 공정을 설명하기 위해 적극적으로 사용하고 있습니다. 이 이론의 핵심은 해리의 의미가 산에서 염기로 양성자가 이동하는 것으로 귀결된다는 것입니다. 따라서 후자는 여기서 양성자 수용체로 이해됩니다. 그러면 산이 기증자입니다. 이 이론은 또한 산과 염기의 성질을 모두 나타내는 물질의 존재를 잘 설명합니다. 이러한 화합물을 양쪽성이라고 합니다. Bronsted-Lowry 이론에서는 양쪽성 전해질이라는 용어도 사용되는 반면, 산이나 염기는 일반적으로 원형질이라고 합니다.
기사의 다음 부분으로 넘어갑니다. 여기에서는 강한 전해질과 약한 전해질이 서로 얼마나 다른지 설명하고 외부 요인이 그 특성에 미치는 영향에 대해 논의합니다. 그런 다음 실제 적용에 대해 설명하기 시작합니다.
강한 전해질과 약한 전해질
각 물질은 물과 개별적으로 상호 작용합니다. 일부는 잘 녹는 반면(예: 식염), 다른 일부는 전혀 녹지 않습니다(예: 분필). 따라서 모든 물질은 강한 전해질과 약한 전해질로 구분됩니다. 후자는 물과 잘 상호 작용하지 않고 용액 바닥에 침전되는 물질입니다. 이는 해리 정도가 매우 낮고 결합 에너지가 높기 때문에 정상적인 조건에서 분자가 구성 이온으로 분해되는 것을 허용하지 않는다는 것을 의미합니다. 약한 전해질의 해리는 매우 느리게 발생하거나 용액 내 이 물질의 온도와 농도가 증가함에 따라 발생합니다.
강한 전해질에 대해 이야기합시다. 여기에는 모든 용해성 염뿐만 아니라 강산과 알칼리도 포함됩니다. 이들은 쉽게 이온으로 분해되며 침전물로 수집되기가 매우 어렵습니다. 그런데 전해질의 전류는 용액에 포함된 이온 덕분에 정확하게 수행됩니다. 따라서 강한 전해질이 전류를 가장 잘 전달합니다. 후자의 예: 강산, 알칼리, 수용성 염.
전해질의 거동에 영향을 미치는 요인
이제 외부 환경의 변화가 농도에 어떤 영향을 미치는지 알아 보겠습니다. 농도는 전해질의 해리 정도에 직접적인 영향을 미칩니다. 게다가 이 관계는 수학적으로 표현될 수 있다. 이 관계를 설명하는 법칙을 Ostwald의 희석 법칙이라고 하며 다음과 같이 작성됩니다: a = (K / c) 1/2. 여기서 a는 해리 정도(분수로 표시), K는 해리 상수(물질마다 다름), c는 용액 내 전해질 농도입니다. 이 공식을 사용하면 물질과 용액 내에서의 거동에 대해 많은 것을 배울 수 있습니다.
그러나 우리는 주제에서 벗어났습니다. 농도 외에도 전해질의 온도에 따라 해리 정도도 영향을 받습니다. 대부분의 물질의 경우, 농도를 높이면 용해도와 화학적 활성이 증가합니다. 이것이 바로 높은 온도에서만 일부 반응이 발생하는 것을 설명할 수 있는 것입니다. 정상적인 조건에서는 매우 느리게 진행되거나 양방향으로 진행됩니다(이 과정을 가역적이라고 함).
우리는 전해질 용액과 같은 시스템의 거동을 결정하는 요소를 분석했습니다. 이제 의심할 여지없이 매우 중요한 화학물질의 실제 적용에 대해 살펴보겠습니다.
산업용
물론 배터리와 관련해 '전해질'이라는 말은 누구나 들어본 적이 있을 것이다. 이 자동차는 전해액이 황산 40%인 납산 배터리를 사용합니다. 이 물질이 왜 필요한지 이해하려면 배터리의 작동 기능을 이해하는 것이 좋습니다.
그렇다면 배터리의 작동 원리는 무엇입니까? 그들은 한 물질을 다른 물질로 변환하는 가역 반응을 거치며 그 결과 전자가 방출됩니다. 배터리를 충전할 때 정상적인 조건에서는 발생하지 않는 물질의 상호 작용이 발생합니다. 이는 화학 반응의 결과로 물질에 전기가 축적되는 것으로 생각할 수 있습니다. 방전 중에는 역변환이 시작되어 시스템이 초기 상태로 돌아갑니다. 이 두 프로세스는 함께 하나의 충전-방전 사이클을 구성합니다.
납산 배터리라는 구체적인 예를 사용하여 위 프로세스를 살펴보겠습니다. 짐작할 수 있듯이 이 전류원은 납(이산화납 PbO 2 포함)과 산을 함유한 원소로 구성됩니다. 모든 배터리는 전극과 전해질로 채워진 전극 사이의 공간으로 구성됩니다. 후자로서 우리가 이미 알고 있듯이 이 예에서는 농도가 40%인 황산을 사용합니다. 이러한 배터리의 음극은 이산화납으로 만들어지고 양극은 순수 납으로 구성됩니다. 이 모든 것은 산이 해리된 이온의 참여로 이 두 전극에서 서로 다른 가역 반응이 일어나기 때문입니다.
- PbO 2 + SO 4 2- + 4H + + 2e - = PbSO 4 + 2H 2 O(음극 - 음극에서 발생하는 반응).
- Pb + SO 4 2- - 2e - = PbSO 4 (양극-양극에서 일어나는 반응).
반응을 왼쪽에서 오른쪽으로 읽으면 배터리가 방전될 때 일어나는 과정을 알 수 있고, 오른쪽에서 왼쪽으로 읽으면 배터리가 충전될 때 일어나는 과정을 알 수 있습니다. 이러한 각 반응에서 이러한 반응은 다르지만 발생 메커니즘은 일반적으로 동일한 방식으로 설명됩니다. 두 가지 과정이 발생하는데, 그 중 하나는 전자가 "흡수"되고 다른 하나는 반대로 " 떠나라”. 가장 중요한 것은 흡수된 전자의 수가 방출된 전자의 수와 같다는 것입니다.
실제로 이러한 물질은 배터리 외에도 다양한 용도로 사용됩니다. 일반적으로 우리가 제시한 예인 전해질은 이 용어에 따라 결합된 다양한 물질의 한 알갱이일 뿐입니다. 그들은 어디에서나 우리를 둘러싸고 있습니다. 예를 들어 여기에 인체가 있습니다. 이런 물질이 없다고 생각하시나요? 당신은 매우 착각합니다. 이는 우리 몸 어디에서나 발견되며 가장 많은 양이 혈액 전해질로 구성됩니다. 예를 들어, 여기에는 헤모글로빈의 일부이며 산소를 신체 조직으로 운반하는 데 도움이 되는 철 이온이 포함됩니다. 혈액 전해질은 또한 물-소금 균형과 심장 기능을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 기능은 칼륨과 나트륨 이온에 의해 수행됩니다(칼륨-나트륨 펌프라고 하는 세포에서 발생하는 과정도 있습니다).
조금만 녹일 수 있는 물질은 모두 전해질입니다. 그리고 그것이 사용되지 않는 산업 분야나 우리 삶이 없습니다. 자동차 배터리와 배터리만이 아닙니다. 이들은 화학 및 식품 생산, 군사 공장, 의류 공장 등입니다.
그런데 전해질의 구성은 다양합니다. 따라서 산성 전해질과 알칼리성 전해질을 구별할 수 있습니다. 그것들은 속성이 근본적으로 다릅니다. 이미 말했듯이 산은 양성자 기증자이고 알칼리는 수용체입니다. 그러나 시간이 지남에 따라 물질의 일부 손실로 인해 전해질의 구성이 변경됩니다. 농도는 감소하거나 증가합니다(모두 손실된 것, 물 또는 전해질에 따라 다름).
우리는 매일 그것들을 접하지만 전해질과 같은 용어의 정의를 정확히 아는 사람은 거의 없습니다. 우리는 특정 물질의 예를 살펴보았으므로 조금 더 복잡한 개념으로 넘어가겠습니다.
전해질의 물리적 특성
이제 물리학에 대해. 이 주제를 연구할 때 이해해야 할 가장 중요한 것은 전해질에서 전류가 어떻게 전달되는지입니다. 이온은 이에 결정적인 역할을 합니다. 이러한 하전 입자는 용액의 한 부분에서 다른 부분으로 전하를 전달할 수 있습니다. 따라서 음이온은 항상 양극으로 향하고 양이온은 음극으로 향하는 경향이 있습니다. 따라서 전류로 솔루션에 작용하여 시스템의 다른 측면에서 전하를 분리합니다.
매우 흥미로운 물리적 특성은 밀도입니다. 우리가 논의하고 있는 화합물의 많은 특성은 이에 따라 달라집니다. 그리고 "전해질의 밀도를 높이는 방법은 무엇입니까?"라는 질문이 자주 제기됩니다. 실제로 대답은 간단합니다. 용액의 수분 함량을 줄이는 것이 필요합니다. 전해질의 밀도는 크게 결정되므로 후자의 농도에 따라 크게 달라집니다. 계획을 달성하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 첫 번째 방법은 매우 간단합니다. 배터리에 들어 있는 전해질을 끓이는 것입니다. 이렇게하려면 내부 온도가 섭씨 100도 이상으로 올라가도록 충전해야합니다. 이 방법이 도움이 되지 않으면 걱정하지 마십시오. 또 다른 방법이 있습니다. 기존 전해질을 새 전해질로 교체하기만 하면 됩니다. 이렇게하려면 오래된 용액을 배수하고 증류수로 잔류 황산 내부를 청소 한 다음 새 부분을 채워야합니다. 일반적으로 고품질 전해질 용액은 즉시 원하는 농도를 갖습니다. 교체 후 전해질 밀도를 높이는 방법을 오랫동안 잊을 수 있습니다.
전해질의 구성은 전해질의 특성을 크게 결정합니다. 예를 들어, 전기 전도성 및 밀도와 같은 특성은 용질의 특성과 농도에 따라 크게 달라집니다. 배터리에 얼마나 많은 전해질이 포함될 수 있는지에 대한 별도의 질문이 있습니다. 실제로 그 양은 제품의 선언된 전력과 직접적인 관련이 있습니다. 배터리 내부에 황산이 많을수록 더 강력해집니다. 즉, 더 많은 전압을 생성할 수 있습니다.
이것이 어디에 유용할까요?
당신이 자동차 애호가이거나 자동차에 관심이 있다면 당신 자신이 모든 것을 이해합니다. 이제 배터리에 전해질이 얼마나 들어 있는지 확인하는 방법도 알고 계실 것입니다. 그리고 자동차에서 멀리 떨어져 있다면 이러한 물질의 특성, 용도 및 서로 상호 작용하는 방법에 대한 지식이 불필요하지 않습니다. 이를 알면 배터리에 어떤 전해질이 있는지 묻는 메시지가 표시되면 혼동되지 않을 것입니다. 자동차 애호가는 아니지만 자동차가 있더라도 배터리 구조에 대한 지식은 불필요하지 않으며 수리에 도움이 될 것입니다. 자동차 센터에 가는 것보다 모든 일을 직접 하는 것이 훨씬 쉽고 저렴할 것입니다.
이 주제를 더 잘 연구하려면 학교와 대학의 화학 교과서를 읽는 것이 좋습니다. 이 과학을 잘 알고 있고 충분한 교과서를 읽었다면 가장 좋은 선택은 Varypaev의 "Chemical Current Sources"입니다. 배터리, 다양한 배터리 및 수소 전지의 전체 작동 이론이 자세히 설명되어 있습니다.
결론
우리는 끝에 왔습니다. 요약해보자. 위에서 우리는 전해질과 같은 개념과 관련된 모든 것, 예, 구조 및 특성 이론, 기능 및 응용에 대해 논의했습니다. 다시 한 번, 이러한 화합물이 우리 삶의 일부를 형성하며, 이것이 없이는 우리 몸과 모든 산업 분야가 존재할 수 없다는 점을 말할 가치가 있습니다. 혈액 전해질에 대해 기억하시나요? 그들 덕분에 우리는 살아있습니다. 우리 자동차는 어떻습니까? 이 지식을 통해 배터리와 관련된 모든 문제를 해결할 수 있습니다. 이제 전해질 밀도를 높이는 방법을 이해하게 되었기 때문입니다.
모든 것을 말하는 것은 불가능하고 우리는 그런 목표를 설정하지 않았습니다. 결국, 이것이 이 놀라운 물질에 대해 말할 수 있는 전부는 아닙니다.
