§ 6. Електроліти та неелектроліти

Матеріал параграфа допоможе вам:

зрозуміти, чому розчини і розплави деяких речовин проводять електричний струм;
розрізняти електроліти і неелектроліти;
дізнатися про те, як можна виявляти йони в розчині.

Загальновідомо, що метали проводять електричний струм. Така властивість зумовлена наявністю в них електронів, які не утримуються атомами і вільно рухаються в речовині. Якщо з’єднати металеву дротину або пластину з батарейкою (акумулятором), то ці електрони починають переміщуватися до позитивно зарядженого полюса батарейки й виникає електричний струм.

Основи, солі, основні й амфотерні оксиди містять заряджені частинки іншого типу — йони. З’ясуємо за допомогою експерименту, чи здатні речовини йонної будови, а також їхні водні розчини проводити електричний струм. Зберемо прилад, який складається зі склянки, двох електродів¹, лампочки і батарейки (мал. 19). Будемо занурювати електроди у тверді речовини та їхні водні розчини, а також у дистильовану воду, яка слугувала розчинником для лугу і солі. Виявимо, що лампочка загоряється тоді, коли електроди перебувають у розчині йонної речовини (мал. 20). Зауважимо, що електропровідними також є розплави солей, лугів, йонних оксидів.

¹ Електродом може слугувати стержень або пластина з металу чи графіту.

Мал. 19. Прилад для дослідження електропровідності речовин та розчинів

Мал. 20. Виявлення властивості водних розчинів кислоти, лугу і солі проводити електричний струм

Пояснимо результати експерименту.

У твердій речовині йони сполучені один з одним, тому вона не проводить електричного струму. У рідині (розплаві, розчині) йони хаотично рухаються (мал. 21). Якщо в неї занурити електроди, з’єднані із джерелом постійного струму, рух йонів стає спрямованим. Позитивно заряджені йони (катіони) переміщуватимуться до негативно зарядженого електрода (катода), а негативно заряджені (аніони) — до позитивно зарядженого електрода (анода) (мал. 22).

Мал. 21. Хаотичний рух йонів у розплаві або розчині

Мал. 22. Спрямований рух йонів до електродів у розплаві або розчині

Електричний струм проводять також водні розчини деяких молекулярних речовин — кислот (мал. 20). Причина полягає в тому, що під час розчинення кислоти у воді частина її молекул руйнується й утворюються йони. Цей процес розглядатимемо в наступному параграфі.

Сполуки, водні розчини і розплави яких проводять електричний струм, називають електролітами¹.

¹ Термін походить від грецького слова lytos — той, що розкладається.

Майкл Фарадей

(1791—1867)

Видатний англійський фізик і хімік, член Лондонського королівського товариства (Англійської академії наук), почесний член Петербурзької академії наук. Відкрив закони, які встановлюють залежність між кількістю електрики і масами речовин, що розкладаються або утворюються за дії електричного струму (1833-1834). Удосконалив спосіб скраплення газів і добув у рідкому стані хлор, сірководень, амоніак, нітроген(ІV) оксид. Одним із перших розпочав вивчати реакції, які відбуваються за наявності каталізаторів. Здійснив фундаментальні дослідження з електрики, магнетизму, зробив чимало відкриттів у фізиці. Не мав вищої освіти.

Дізнатися більше про вченого ви можете за покликанням у QR-коді.

https://uk.wikipedia.org/wiki/Майкл_Фарадей

Загальна назва речовин, розчини і розплави яких не проводять струму, — неелектроліти. До них належить багато молекулярних речовин, а також речовини атомної будови.

Значний внесок у дослідження електропровідності водних розчинів зробив на початку XIX ст. англійський учений Майкл Фарадей.

Електроліти (у водному розчині): солі, луги, кислоти

Електроліти (у розплавленому стані): солі, луги, йонні оксиди

Рух йонів у розчині можна виявити за допомогою простого досліду. На скляну або полімерну пластину кладуть аркуш фільтрувального паперу і змочують його безбарвним розчином електроліту (наприклад, натрій хлориду). Потім у центр аркуша наносять кілька крапель розчину солі, що містить забарвлені катіони (купрум(ІІ) сульфату CuSO₄, нікель(ІІ) сульфату NiSO₄, ферум(ІІІ) хлориду FeCl₃) або аніони (калій перманганату КМnО₄, калій дихромату К₂Сr₂О₇). На папір по обидва боки від центра кладуть два електроди і з’єднують їх дротинками з батарейкою (мал. 23). Кольорова пляма починає зміщуватися до одного з електродів.

Мал. 23. Дослід із виявлення руху забарвлених йонів у розчині до електродів

• До якого електрода — позитивно чи негативно зарядженого — рухатимуться катіони Cu²⁺, Ni²⁺, Fe³⁺, аніони МnО₄^-, Сr₂О₇^2-?

ВИСНОВКИ

Сполуки, водні розчини і розплави яких проводять електричний струм, називають електролітами. До електролітів належать усі йонні речовини — луги, солі, основні й амфотерні оксиди, а також частина молекулярних речовин — кислоти (вони проводять струм лише у водному розчині). Інші речовини є неелектролітами.

36. Назвіть кілька речовин, які у твердому стані проводять електричний струм. Які частинки зумовлюють електропровідність цих речовин?

37. Чому водний розчин натрій хлориду проводить електричний струм?

38. Які речовини називають електролітами? Наведіть кілька прикладів.

39. Водопровідна вода, на відміну від дистильованої, проводить електричний струм. Чим це зумовлено?

40. Електропровідність якої води вища — морської чи річкової? Чому?

41. Назвіть класи сполук, що є електролітами:

а) лише у водних розчинах;
б) у водних розчинах і в рідкому (розплавленому) стані.

42. У переліку речовин укажіть ті, що проводять електричний струм у рідкому (розплавленому) стані: барій оксид, сірка, хлороводень, магній хлорид, калій гідроксид, сульфур(VI) оксид. Поясніть свій вибір.

43. Обчисліть сумарну кількість йонів: