Arutelu elektrolüütide klassifitseerimise üle on põhjustatud mõne arendaja soovist eralduda spetsiaalsesse rühma, rikkudes sellega üldtunnustatud klassifikatsioonisüsteemi, nende poolt välja töötatud elektrolüüte, eriti "nõrgalt happelisi" tsinkimiselektrolüüte lisanditega TsKN- 3, ECOMET-Ts31(A, B), SET-3M, galvaniit Zn-SK45, LG-50 (A, B), KC (1, 2, 3), dipotsink (A, B) jne, mis on oma olemuselt kloriid, sulfaat ja ammoniaak koos erinevate lisanditega.
Uurimis- või arendustegevuse objektide klassifitseerimise väärtust on raske üle hinnata. Klassifitseerimine mõjutab nii suhtluse kvaliteeti kui ka loomeprotsessi, see aitab mitte ainult objekti õigesti nimetada ja üheselt identifitseerida, vaid ka visandada edasisi võimalusi uurimistöö süvendamiseks ja arendustegevuse täiustamiseks. Näiteks tasub öelda "tsinktsinkaatelektrolüüt", kuna iga galvaaniline plaatija mitte ainult ei kujuta kohe ette tsinkoksiidil ja leelisel põhinevat tsinkivat elektrolüüti, vaid tekitab küsimusi ka selle elektrolüüdi tsinkimise puuduste kohta. Kahetsusväärse nimetuse näide on nimetus "skruber", mis määratleb aparatuuri nii maagi väljapesemiseks mineraalide kaevandamisel kui ka gaasiliste heitmete absorbtsiooni puhastamiseks nn "märg" puhastamisel.
Peamiseks galvaniseerimise uurimis- ja arendustegevuse objektiks on pinnatöötluseks ja katmiseks mõeldud elektrolüüdid. Väikese arvu elektrolüütide puhul võivad nende nimetused põhineda juhuslikel määratlustel, mis sõltuvad ainult arendaja eelistustest: numbrid, saadud katete spetsiifilised omadused, protsessi omadused või arendaja nimi. Arvestades, et praeguseks on välja töötatud sadu elektrolüüte, on nende klassifitseerimine eriti oluline (nendes tingimustes ei ole mõeldav ette kujutada suvalist klassifikatsiooni, mis põhineks näiteks ainult elektrolüüdi arvul: elektrolüüt nr 1, elektrolüüt nr 2 jne - pole mitte ainult selge, millest me räägime, vaid on ka ebaselge, mis tehnoloogias me oleme).
Spetsialistide vastastikuseks mõistmiseks ja tehnoloogiaarendajate teadmiseks nende kohast galvaniseerimisel on traditsiooniliselt välja töötatud (juurdunud) lihtsat tüüpi klassifikatsioon, mis põhineb elektrolüüdi nimetuse väljatöötamisel põhikomponentide nimede järgi. selle koostis. Põhikomponentide all mõistame eelkõige aineid, mis mängivad protsessis suurt rolli. Näiteks katoodkattega elektrolüütide puhul on sellisteks aineteks happejäägid, ligandid ja mõnel juhul orgaanilised lisandid, mis määravad standardpotentsiaali, polarisatsiooni ja polariseeritavuse (joonis 1).
Riis. Joonis 1. Polarisatsioonikõverate suhteline paigutus tsingi elektrosadestamisel erinevatest elektrolüütidest ilma segamiseta: 1 - sulfaat; 2 - sulfaat dekstriiniga; 3 - kloorammonaat (ammooniumkloriid); 4 - pürofosfaat; 5 - tsinkaat; 6 - tsinkaat PEI-ga; 7 - tsüaniid
Alumiiniumi anodeerimisel määratakse elektrolüütide nimetused komponendi nimetuse järgi, mis määrab alumiiniumoksiidide tõkkekihi kasvukiiruse ja selle lahustumise kiiruse: sulfaat, oksalaat (oksaalhape), kroomhape, sulfosalitsüülhape jne. elektrolüüdid.
Metallide keemilisel söövitamisel määratakse elektrolüütide nimetused põhiliste hapete või leeliste nimetuste järgi, mis aitavad kaasa metalli lahustumisele.
Seega jagunevad kõik teatud tüüpi kattekihi (tsinkimine, kaadmiumiga katmine, vasega katmine, tinatamine, nikeldamine, kroomimine, messingiga katmine, pallaadiumiga katmine jne) pealekandmiseks kasutatavad elektrolüüdid järgmistesse rühmadesse:
1 (lihtne, nn "happeline", mitte pH tähenduses, vaid tänu sellele, et need elektrolüüdid sisaldavad hapet vaba happejäägi kujul, mis ei ole sadestunud metalli ligand) - sulfaat, kloriid, fluoriid, nitraat, klorosulfoon, fluoroboraat, ränifluoriid, leeliseline (mitte pH väärtuse järgi, vaid vaba leelise olemasolu tõttu elektrolüüdi koostises, mis ei moodusta komplekse ladestunud metalli ioonidega), fosfaat jne ., milles katet moodustav metall on lihtsate hüdraatühendite kujul;
2 (kompleks) - ammoniaak, trilonaat, oksalaat, tsitraat, atsetaat, urotropiin, salitsülaat, glükokool, leeliseline (mitte pH, vaid leelise olemasolu tõttu elektrolüüdis, mis moodustab sadestunud metalli ioonidega hüdroksokomplekse - tsinkimise korral tsinkaat, tinatamisel stannaat ja stanniit jne), pürofosfaat, tsüaniid, etüleendiamiin jne, milles katet moodustav metall on kompleksühendite kujul;
3 (segatud) - ammoniaakkloriid, sulfaaturotropiin, oksalaatsulfaat, ammoniaagi glükokool jne, milles katte moodustav metall on komplekssete kompleksühendite kujul. Kolmanda rühma olemasolu on arutlusel.
Nii tekib elektrolüütide rühmanimi.
Igas rühmas on elektrolüüdid jagatud
- täienduse nime järgi
- tehnoloogilisel alusel (kergelt happeline, kergelt leeliseline, kiire, osade töötlemiseks trumlites, kuumutamisel, jahutamisel, segamisel, ultraheli vibratsiooniga jne),
- põhieesmärgi alusel (läikivate, mattide, elektrit juhtivate, isoleerivate, kõvade, kulumiskindlate, hõõrdumist takistavate, mikropragude, paksude, eraldavate vms katete saamiseks) või
- vastavalt muudele pinnatöötluse tunnustele, mis on iseloomulikud tunnused, mis eristavad seda elektrolüüti sarnastest.
Näiteks võivad tsinkkloriidi elektrolüüdid olla happelised (2.0
Nagu eespool kirjeldatud, järgmised elektrolüüdid
tuleks nimetada vastavalt ECOMET ja TsKN lisanditega ammoniaagiliseks ja mitte kergelt happeliseks, nagu arendajad nimetavad, kuna need elektrolüüdid sisaldavad tsinki komplekssete ammooniumkatioonide 2+ ja 2+ kujul, mis määrab olulise erinevuse (in standardpotentsiaali väärtused ning polarisatsiooni ja polariseeritavuse olemus) ülaltoodud sulfaatelektrolüütidega. Siin on vaja broneerida. Mõnikord tasandatakse erinevate rühmade elektrolüütide erinevust (eriti polariseeritavuse suuruses) elektrolüütide koostises sisalduvate lisanditega.
Selline klassifikatsioon (põhikomponentide nimetuse põhjal) on hea selle poolest, et vajalik elektrolüütide rühm sünnib automaatselt koos uusi happelisi jääke või ligande sisaldava elektrolüüdi ilmumisega ja vajalik elektrolüütide alarühm sünnib automaatselt elektrolüüt, mis sisaldab uusi orgaanilisi või anorgaanilisi lisandeid.
Sarnast klassifikatsiooni kasutatakse paljudes tööstusharudes, näiteks värvi- ja lakitööstuses. Kõik värvid ja lakid on jagatud rühmadesse sõltuvalt nende koostises sisalduvatest peamistest kilemoodustajatest: glüftaal-, pentaftaal-, melamiin-, uurea-, fenool-, fenool-alküüd-, epoksü-, epoksüester, polüuretaan jne. Rühmade sees järjestatakse värvid ja lakid vastavalt materjali esmasele otstarbele: ilmastikukindel, piiratud ilmastikukindel, veekindel, eri-, õli- ja bensiinikindel, kuumakindel jne.
Seega ei anna elektrolüütide klassifitseerimine põhikomponentide nimede järgi (mis määravad standardpotentsiaali, polarisatsiooni ja polariseeritavuse) mitte ainult elektrolüüdile selge nimetuse, vaid sisaldab ka linki sellest elektrolüüdist kattekihi sadestumise peamiste mustrite kohta, see tähendab, et see võimaldab teil elektrolüüti üheselt määrata. Sellel selgusel puudub selline nimetus nagu "nõrgalt happeline", kuna selline elektrolüütide rühm sisaldab kloriidi, sulfaati, atsetaati, glükokooli, tsitraati, ammoniaaki ja muid elektrolüüte koos erinevate lisanditega. Seetõttu ei saa selline nimi olla klassifikatsiooni (st rühma) nimi, vaid see peaks toimima elektrolüüdi täiendava alarühma nimena.
Üldtunnustatud klassifikatsioonil on aga puudusi. Praegu on elektrolüütide klassifitseerimise üheks lahendamata probleemiks kuuevalentsel kroomil põhinevate kroomitud elektrolüütide ja kolmevalentsel kroomil põhinevate kroomimiselektrolüütide lühinimede puudumine. Võib-olla saab siin termineid kasutada Cr (VI) ja Cr (III) baasil ühendite kohta - kromaate ja kromiite, see tähendab "kromaat" ja "kromiit" kroomitud elektrolüüte?
Kirjandus
1. N.T. Kudrjavtsev. Elektrolüütilised katted metallidega. - M.: Keemia, 1979 - S. 135.
Plaatvannide klassifikatsioon
Arutamisel on uus lähenemisviis kõigi kattevannide klassifitseerimiseks. Järgmised rühmad on välja pakkunud
1. Lihtsad - sulfaat-, kloriid-, fluoriid-, nitraat-, klorosulfonaat-, fluoroboraat-, fluorosilikaat- ja aluselised (olenemata pH väärtusest, kuid metalli ja teiste ioonide vahelise kompleksi puudumise alusel, nagu ashüdroksüül). Nendes vannides esinevad metallid hüdraatunud ioonide kujul ja neid vanne nimetatakse tavaliselt happelisteks.
2. Kompleksvannid - ammoniaak, EDTA, oksalaat, tsitraat, atsetaat, heksametüleentetramiin, salitsülaat, aminoäädikhape, aluseline (nt tsinkaat), pürofosfaat, tsüaniid jne, milles metall sisaldub kompleksühendite kujul;
3. Segatud - ammoniaakkloriid, heksametüleen, ammooniumsulfaat, oksalaatsulfaat, ammoniaakaminoatsetaat jne, kus metall esineb segakomplekside kujul. Selle rühma olemasolu on arutlusel. Iga grupi sees klassifitseeritakse vannid täiendavalt lisandite laadi, vanni tüübi, katete kvaliteedi (heledad, juhtivad, jootmisomadused jne) alusel. Pinnastuse klassifitseerimisel tuleks kasutada ainult põhikomponendi nimetust. vannid.
Mõnikord jaotatakse sellised elektrolüüdid põhjendamatult eraldi rühma, mille määrab pH väärtus. Selline rühm hõlmaks pürofosfaati, tsüaniid, tsinkaati, etüleendiamiini ja teatud määral ammoniaaki jne.
Tugevad ja nõrgad elektrolüüdid
Vesilahustes olevad happed, alused ja soolad dissotsieeruvad – lagunevad ioonideks. See protsess võib olla pöörduv või pöördumatu.
Lahustes pöördumatu dissotsiatsiooni korral laguneb kogu aine või peaaegu kõik ioonideks. See on tüüpiline tugevatele elektrolüütidele (joonis 10.1, a, lk 56). Tugevate elektrolüütide hulka kuuluvad mõned happed ja kõik vees lahustuvad soolad ja alused (leelis- ja leelismuldmetallide hüdroksiidid) (skeem 5, lk 56).
Riis. 10.1. Ioonide arvu võrdlus sama algkogusega elektrolüüdiga lahustes: a - kloriidhape (tugev elektrolüüt); b - nitrithape
(nõrk elektrolüüt)
Skeem 5. Elektrolüütide klassifikatsioon tugevuse järgi
Pöörduva dissotsiatsiooni korral toimub kaks vastandlikku protsessi: samaaegselt aine lagunemisega ioonideks (dissotsiatsioon) toimub pöördprotsess ioonide ühendamisel aine molekulideks (assotsiatsioon). Tänu sellele on osa lahuses olevast ainest ioonide ja osa molekulide kujul (joonis 10.1, b). elektrolüüdid,
mis vees lahustumisel lagunevad ioonideks vaid osaliselt, nimetatakse nõrkadeks elektrolüütideks. Nende hulka kuuluvad vesi, paljud happed, aga ka lahustumatud hüdroksiidid ja soolad (skeem 5).
Nõrkade elektrolüütide dissotsiatsioonivõrrandites kirjutatakse tavalise noole asemel kahesuunaline nool (pöörduvuse märk):
Elektrolüütide tugevust saab seletada keemilise sideme polaarsusega, mis dissotsiatsioonil katkeb. Mida polaarsem on side, seda kergemini muutub see veemolekulide toimel iooniliseks, seega seda tugevam on elektrolüüt. Soolades ja hüdroksiidides on sideme polaarsus kõrgeim, kuna metalliioonide, happejääkide ja hüdroksiidioonide vahel on ioonside, seega on kõik lahustuvad soolad ja alused tugevad elektrolüüdid. Hapnikku sisaldavates hapetes lõhub dissotsiatsioon O-H sideme, mille polaarsus sõltub happejäägi kvalitatiivsest ja kvantitatiivsest koostisest. Enamiku hapnikuga küllastunud hapete tugevust saab määrata, kirjutades tavalise happevalemi E(OH) m O n . Kui see valem sisaldab n< 2 — кислота слабая, если n >2 - tugev.
Hapete tugevuse sõltuvus happejäägi koostisest
Dissotsiatsiooni aste
Elektrolüütide tugevust iseloomustab kvantitatiivselt elektrolüütilise dissotsiatsiooni aste a, mis näitab lahuses ioonideks lagunenud ainemolekulide osakaalu.
Dissotsiatsiooniaste a võrdub molekulide arvu N või ioonideks lagunenud aine n koguse ja molekulide koguarvu N 0 või lahustunud aine koguse n 0 suhtega:
Dissotsiatsiooni astet saab väljendada mitte ainult ühiku murdosades, vaid ka protsentides:
A väärtus võib varieeruda vahemikus 0 (dissotsiatsioon puudub) kuni 1 või 100% (täielik dissotsiatsioon). Mida paremini elektrolüüt laguneb, seda suurem on dissotsiatsiooniastme väärtus.
Elektrolüütilise dissotsiatsiooni astme väärtuse järgi jagatakse elektrolüüdid sageli mitte kaheks, vaid kolmeks rühmaks: tugevad, nõrgad ja keskmise tugevusega elektrolüüdid. Tugevateks elektrolüütideks loetakse neid, mille dissotsiatsiooniaste on üle 30%, ja nõrkadeks - alla 3%. Elektrolüüte, mille keskmine väärtus on a - 3% kuni 30%, nimetatakse keskmise tugevusega elektrolüütideks. Selle klassifikatsiooni järgi loetakse happeid sellisteks: HF, HNO 2, H 3 PO 4, H 2 SO 3 ja mõned teised. Kaks viimast hapet on keskmise tugevusega elektrolüüdid ainult dissotsiatsiooni esimeses etapis, teistes aga nõrgad elektrolüüdid.
Dissotsiatsiooni aste on muutuja. See ei sõltu mitte ainult elektrolüüdi olemusest, vaid ka selle kontsentratsioonist lahuses. Selle sõltuvuse tuvastas ja uuris esmakordselt Wilhelm Ostwald. Tänapäeval nimetatakse seda Ostwaldi lahjendusseaduseks: kui lahust lahjendatakse veega, samuti temperatuuri tõustes suureneb dissotsiatsiooniaste.
Dissotsiatsiooniastme arvutamine
Näide. Vesinikfluoriid lahustati ühes liitris vees ainekogusega 5 mol. Saadud lahus sisaldab 0,06 mol vesinikioone. Määrake fluorhappe dissotsiatsiooniaste (protsentides).
Kirjutame fluorihappe dissotsiatsiooni võrrandi:
Dissotsieerumine ühest happemolekulist tekitab ühe vesinikuiooni. Kui lahus sisaldab 0,06 mol H+ ioone, tähendab see, et 0,06 mol vesinikfluoriidi molekule on dissotsieerunud. Seetõttu on dissotsiatsiooni aste:
Väljapaistev saksa füüsikaline keemik, Nobeli keemiapreemia laureaat 1909. aastal. Sündis Riias, õppis Dorpati ülikoolis, kus alustas õppe- ja teadustegevust. 35-aastaselt kolis ta Leipzigi, kus juhtis füüsika ja keemia instituuti. Ta uuris keemilise tasakaalu seadusi, lahuste omadusi, avastas temanimelise lahjendusseaduse, töötas välja happe-aluse katalüüsi teooria alused ja pühendas palju aega keemia ajaloole. Ta asutas maailma esimese füüsikalise keemia osakonna ning esimese füüsika- ja keemiaajakirja. Isiklikus elus olid tal kummalised harjumused: ta tundis soengust vastikust ja suhtles oma sekretäriga eranditult jalgrattakella abil.
Põhiidee
Nõrkade elektrolüütide dissotsiatsioon on pöörduv protsess ja tugevate elektrolüütide dissotsiatsioon
pöördumatu.
testi küsimused
116. Määratle tugevad ja nõrgad elektrolüüdid.
117. Too näiteid tugevate ja nõrkade elektrolüütide kohta.
118. Millist väärtust kasutatakse elektrolüüdi tugevuse kvantifitseerimiseks? Kas see on kõigis lahendustes konstantne? Kuidas saab elektrolüütide dissotsiatsiooni astet suurendada?
Ülesanded materjali valdamiseks
119. Tooge üks näide sooladest, hapetest ja alustest, mis on: a) tugev elektrolüüt; b) nõrk elektrolüüt.
120. Tooge aine näide: a) kahealuseline hape, mis esimeses etapis on keskmise tugevusega elektrolüüt ja teises - nõrk elektrolüüt; b) kahealuseline hape, mis on mõlemas etapis nõrk elektrolüüt.
121. Mõnes happes on dissotsiatsiooni aste esimesel etapil 100% ja teises - 15%. Mis hape see olla võiks?
122. Milliseid osakesi on vesiniksulfiidi lahuses rohkem: H 2 S molekule, H + ioone, S 2- ioone või HS - ioone?
123. Antud ainete loetelust kirjuta eraldi üles valemid: a) tugevad elektrolüüdid; b) nõrgad elektrolüüdid.
NaCl, HCl, NaOH, NaNO 3, HNO 3, HNO 2, H 2 SO 4, Ba(OH) 2, H 2 S, K 2 S, Pb(NO 3) 2.
124. Koostage strontsiumnitraadi, elavhõbe(11)kloriidi, kaltsiumkarbonaadi, kaltsiumhüdroksiidi, sulfiidhappe dissotsiatsioonivõrrandid. Millal on dissotsiatsioon pöörduv?
125. Naatriumsulfaadi vesilahus sisaldab 0,3 mol ioone. Millise massiga seda soola sellise lahuse valmistamiseks kasutati?
126. 1 liitrises vesinikfluoriidi lahuses on seda hapet 2 g ja vesinikioonaine kogus on 0,008 mol. Kui palju fluoriioone selles lahuses on?
127. Kolm katseklaasi sisaldavad ühesuguses mahus kloriid-, fluori- ja sulfiidhapete lahuseid. Kõigis katseklaasides on happeliste ainete kogused võrdsed. Kuid esimeses katseklaasis on vesinikioonide kogus 3. 10-7 mol, teises - 8. 10-5 mol ja kolmandas - 0,001 mol. Milline toru sisaldab iga hapet?
128. Esimene toru sisaldab elektrolüüdi lahust, mille dissotsiatsiooniaste on 89%, teine sisaldab elektrolüüti dissotsiatsiooniastmega 8% o ja kolmas - 0,2% o. Tooge kaks näidet erinevatesse ühendiklassidesse kuuluvate elektrolüütide kohta, mida need katseklaasid võivad sisaldada.
129*. Täiendavatest allikatest leiate teavet elektrolüütide tugevuse sõltuvuse kohta ainete olemusest. Tee kindlaks seos ainete struktuuri, neid moodustavate keemiliste elementide olemuse ja elektrolüütide tugevuse vahel.
See on õpiku materjal.
Elektrolüütilise dissotsiatsiooni aste
Kuna elektrolüütiline dissotsiatsioon on pöörduv protsess, sisaldavad elektrolüütide lahused koos nende ioonidega molekule. Teisisõnu, erinevad elektrolüüdid dissotsieeruvad S. Arrheniuse teooria kohaselt erineval määral ioonideks. Lagunemise täielikkust (elektrolüüdi tugevust) iseloomustab kvantitatiivne väärtus - dissotsiatsiooniaste.
Dissotsiatsiooni aste (α – Kreeka täht alfa ) on ioonideks lagunenud molekulide arvu suhe ( n ), lahustunud molekulide koguarvuni ( N):
Elektrolüüdi dissotsiatsiooniaste määratakse empiiriliselt ja seda väljendatakse ühiku murdosades või protsentides. Kui α = 0, siis dissotsiatsiooni ei toimu ja kui α = 1 või 100%, siis elektrolüüt laguneb täielikult ioonideks. Kui α = 20%, tähendab see, et 100 selle elektrolüüdi molekulist lagunes 20 ioonideks.
Dissotsiatsiooniaste sõltub elektrolüüdi ja lahusti olemusest, elektrolüüdi kontsentratsioonist ja temperatuurist.
1. Dissotsiatsiooniastme sõltuvus loodusest: mida polaarsem on keemiline side elektrolüüdi ja lahusti molekulis, seda tugevam on elektrolüüdi ioonideks dissotsieerumisprotsess ja seda suurem on dissotsiatsiooniastme väärtus.
2. Dissotsiatsiooniastme sõltuvus elektrolüüdi kontsentratsioonist: elektrolüütide kontsentratsiooni vähenemisega, s.o. veega lahjendamisel dissotsiatsiooniaste alati suureneb.
3. Dissotsiatsiooniastme sõltuvus temperatuurist: dissotsiatsiooniaste suureneb temperatuuri tõustes (temperatuuri tõus toob kaasa lahustunud osakeste kineetilise energia suurenemise, mis aitab kaasa molekulide lagunemisele ioonideks).
Tugevad ja nõrgad elektrolüüdid
Sõltuvalt dissotsiatsiooni astmest eristatakse elektrolüüte tugevaid ja nõrku. Elektrolüüte, mille dissotsiatsiooniaste on üle 30%, nimetatakse tavaliselt tugevateks elektrolüütideks, dissotsiatsiooniastmega 3 kuni 30% - keskmised, alla 3% - nõrgad elektrolüüdid.
Elektrolüütide klassifikatsioon sõltuvalt elektrolüütilise dissotsiatsiooni astmest (meeldetuletus)
|
Elektrolüütide klassifikatsioon |
Tugevad elektrolüüdid |
Keskmised elektrolüüdid |
Nõrgad elektrolüüdid |
|
Dissotsiatsiooniastme väärtus (α) |
α>30% |
3%≤α≤30% |
α <3% |
|
Näited |
1. Lahustuvad soolad; 2. Tugevad happed (HCl, HBr, HI, HNO 3, HClO 4, H 2 SO 4 (erinev)); 3. Tugevad alused – leelised. |
H3PO4 H2SO3 |
1. Peaaegu kõik orgaanilised happed (CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH jne); 2. Mõned anorgaanilised happed (H 2 CO 3, H 2 S jne); 3. Peaaegu kõik vees lahustuvad soolad, alused ja ammooniumhüdroksiid (Ca 3 (PO 4) 2; Cu (OH) 2; Al (OH) 3; NH 4 OH); 4. Vesi. |
Elektrolüütide lahustes kulgevad reaktsioonid ioonide vahel ja kulgevad lõpule halvasti lahustuvate, kergelt dissotsieerunud ja väga lenduvate ainete tekkimisel.
Ioonreaktsiooni võrrandi kirjutamise näide:
FeSO 4 + 2NaOH \u003d Fe (OH) 2 ¯ + Na 2 SO 4; (87)
Fe 2+ + 2OH - \u003d Fe (OH) 2 ¯.
Paljud keemilised reaktsioonid kulgevad keskkonna teatud reaktsiooniga - teatud H + ja OH - ioonide suhtega.
Massimõju seaduse rakendamine vee dissotsiatsiooniprotsessile viib vee ioonsaaduse kontseptsioonini:
H 2 O \u003d H + + OH -; K \u003d. (88)
Kuna neutraalsete veemolekulide H 2 O kontsentratsioon on lahjendatud lahustes praktiliselt konstantne, siis väärtus
K B = K × = × (89)
antud temperatuuril on samuti konstantne. Seda väärtust nimetatakse vee ioonsaaduseks. Katseandmetest on teada, et K B = 1,8×10 -16 ja veemolekulide kontsentratsioon ühes liitris määratakse valemiga:
H20 = H20 = = 55,56. (90)
Järelikult
K B = 1,8 × 10 -16 × 55,56 \u003d 1 × 10 -14; (91)
1x10-14 = 1x10-7. (92)
Võttes võrrandi (1.87) logaritmi ja tähistades H + ja OH - ioonide kontsentratsioonide negatiivseid logaritme läbi pH ja pOH, saame:
pH = -lg; pOH=-lg; (93)
pH skaala näeb välja selline:
Happeline neutraalne leeliseline
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Neutraalses keskkonnas [H +] = [OH -], seega
pH = pOH = 7. (94)
Happelises keskkonnas, kus H + kontsentratsioon on suurem, pH< 7, в щелочной, где концентрация Н + меньше, pH > 7.
Hüdrolüüs- soolade katioonide ja anioonide koostoime veega. Hüdrolüüsi tulemuseks on nõrkade (madala dissotsiatsioonivõimega) elektrolüütide – aluste või hapete – moodustumine.
Vaatleme peamisi soolade hüdrolüüsi juhtumeid.
1) Tugeva aluse ja tugeva happe moodustatud soolad(näiteks NaCl, KNO 3, Na 2 SO 4). Soolalahuse reaktsioon on praktiliselt neutraalne, sellised soolad ei hüdrolüüsi.
Vesilahuses on hästi lahustuv tugev elektrolüüt täielikult dissotsieerunud: NaCl \u003d Na + + Cl -, Na + ja Cl - ioonide interaktsioon veemolekulidega ei too kaasa nõrga elektrolüüdi moodustumist, hüdrolüüs puudub. reaktsioon.
2) Tugeva aluse ja nõrga happe poolt moodustunud soolad(näiteks Na2CO3, K2S, CH3, COONa). Soolalahuse reaktsioon on aluseline, hüdrolüüsireaktsiooni tulemusena moodustub nõrk elektrolüüt - hape:
Na 2CO 3 \u003d 2Na + + CO 3 2 -; (95)
CO 3 2 - + H 2 O ⇄ HCO 3 - + OH - ; (96)
HCO3- + H2O® H2CO3 + OH-; (97)
CH 3 COONa \u003d CH 3 COO - + Na +; (98)
CH 3 COO - + H 2 O ⇄ CH 3 COOH + OH -. (99)
3) Nõrgast alusest ja tugevast happest moodustuvad soolad(näiteks FeSO 4, CuCl 2, AlCl 3). Soolalahuse reaktsioon on happeline, hüdrolüüsireaktsiooni tulemusena moodustub nõrk elektrolüüt - alus:
CuCl 2 \u003d Cu 2+ + 2Cl -; (100)
Cu 2+ + H 2 O ⇄ CuOH + + H +; (101)
CuOH + + H 2 O ⇄ Cu(OH) 2 + H + ; (102)
FeSO 4 \u003d F 2+ + SO 4 2–; (103)
Fe 2+ + H 2 O ⇄ FeOH + + H +; (104)
FeOH + +H 2 O ⇄ Fe (OH) 2 + H +. (105)
Tuletage meelde hüdrolüüsireaktsioone pööratav, kuna vesi on üks nõrgemaid elektrolüüte ja hüdrolüüsireaktsiooni tasakaal on tugevalt nihkunud vasakule, ei jõua hüdrolüüs peaaegu kunagi lõpuni.
4) Nõrgast alusest ja nõrgast happest moodustuvad soolad(näiteks CH3COONH4, Al2S3, Cr2S3). Hüdrolüüsireaktsioon läheb peaaegu lõpuni, see on antud juhul pöördumatu. Katiooni hüdrolüüsil tekkinud H + ioonid seovad aniooni hüdrolüüsi käigus tekkivate OH ioonidega -:
CH 3 COONH 4 \u003d CH 3 COO - + NH 4 +; (106)
CH 3 COO - + H 2 O ⇄ CH 3 COOH + OH -; (107)
NH4+ + H2O ⇄ NH4OH + H+; (108)
H+ + OH-® H2O; (109)
2Al 3+ + 6H 2O ⇄ Al(OH) 3 + 6H+,
Al 2S 3 + H 2 O® (110)
3S 2– + 6H 2O ⇄ 3H 2S + 6OH – ;
H + + OH - ® H 2 O.
Seega laguneb sool Al 2 S 3 veega täielikult:
Al 2S 3 + 6H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 ¯ + 3H 2 S. (111)
1.4.6. Kristallhüdraadid
Soolaioonid on vesilahustes alati hüdreeritud. Sageli on need ühendid – hüdraadid – nii tugevad, et ei lagune aine lahusest vabanemisel. Kristalseid hüdraate nimetatakse kristalsed hüdraadid. Nende kristallvõre moodustavad hüdreeritud ioonid, näiteks:
CuSO4 × 5H2O - 2+ ja 2–; (112)
CoCl 2 × 6H 2O - 2+ ja 2Cl -. (113)
Soolaioone võib pidada kompleksühenditeks. Mulda sattudes saastavad soolad seda, suurendades hüdrolüüsi tulemusena mulla happesust või aluselisust. Märg sool põhjustab metallanumate korrosiooni.
1.4.7. Soola transpordi omadused
Soolad veetakse paberis, kilekottides või spetsiaalsetes konteinerites kaetud vagunites.
Ohtlike kemikaalide veoreeglite range järgimine eeldab soolade transporti, mis võivad hapniku eraldumisel laguneda või segus teiste ainetega süttida. Selliste soolade hulka kuuluvad kloraadid, perkloraadid, nitraadid, permanganaadid jne:
4KClO3® KCl + 3KClO4; (114)
KClO4® KCl + 2O2; (115)
2Pb(NO3)2® 2PbO + 4NO2 + O2; (116)
5KMnO 4 ® K 2 MnO 4 + K 3 MnO 4 + MnO 2 + 3O 2. (117)
Seega plahvatab kokkupõrkel kergesti oksüdeeruvate ainetega (fosfor, väävel, kivisüsi ja mõned orgaanilised ained) segatud kaaliumkloraat KClO 3 (Bertolet' sool). Plahvatusohtlikud segud moodustavad kontsentreeritud väävelhappega kloraate, permanganaate.
Rongide komplekteerimisel on võimatu üksteisega jõuliselt interakteeruvate ainetega paake ja vaguneid üksteise kõrvale asetada.
Ammooniumnitraadi (ammooniumnitraadi) transportimisel on oma eripärad. Seda soola kasutatakse laialdaselt masinaehituses ja eelkõige lõhkeainete tootmisel, põllumajanduses - väetisena.
300 °C-ni kuumutamisel või detoneerimisel laguneb ammooniumnitraat plahvatuslikult:
2NH4NO3® 2N2 + O2 + 4H2O+ 238 (kJ). (118)
Seda soola lahtiselt ladustada ja transportida on võimatu. Hoidke seda viiekihilistes paberkottides, millel on kolm bituumenkihti. Ruumis ei tohiks olla muid väetisi, kütuseid ja määrdeaineid, orgaanilisi aineid. Nad veavad ammooniumi, kaaliumi, naatriumnitraati spetsiaalsetes kumminööriga konteineritega varustatud vagunites.
Ammooniumkloriidi ja sulfaati hoitakse paberkottides.
Väetisi hoitakse bituumen- või kilekottides - fosforiidijahu Ca 3 (RO 4) 2, lihtsuperfosfaat, topeltsuperfosfaat Ca (H 2 PO 4) 2, komplekssed (sega)väetised (ammofoss, nitrofoska jne).
Fosforväetiste transportimisel on võimalik tolmu ja gaasisegude teke - fluoriühendid SiF 4 , H 2 SiF 6 (väetiste tootmisel tekkivad kõrvalsaadused). Seetõttu pestakse autosid pärast topelt-superfosfaadi, fosfaatkivi mahalaadimist rõhu all kuuma veega. Lihtsat superfosfaati vedavaid vaguneid aga pesta ei saa. Selles sisalduv kaltsiumsulfaat (kips) kõveneb veega töötlemisel,
seetõttu pestakse vaguneid lihtsast superfosfaadist 2–3% naatriumkarbonaadi Na 2 CO 3 lahusega. Drenaaživesi reostab tugevalt pinnast, seetõttu tuleks see tühjendada puhastusmahutitesse.
Mineraalväetiste veoks mõeldud spetsialiseeritud vagunite korpused on valmistatud madala legeeritud terasest, mis korrodeerub soolade mõjul, korrosioonikaitsena saab kasutada polümeerkatteid ja klaaskangaid. Vaguniüksuste ja osade korrosioonikindlust saab parandada plastide, legeeritud teraste ja korrosioonikindlate kergsulamite kasutamisega.
2. KONTROLLKÜSIMUSED
1) Milliseid keemilisi ühendeid nimetatakse oksiidideks? Nimetage tuntud happeline oksiid, mis interakteerub veega. Millised järgmistest oksiididest võivad omavahel paarikaupa interakteeruda: CaO, CO 2, SiO 2, Al 2 O 3, BaO? .Kirjutage reaktsioonivõrrandid ja näidake nende realiseerimise tingimused.
2) Milliseid keemilisi ühendeid nimetatakse: a) hapeteks; b) alused (hüdroksiidid)? Milliseid aluseid nimetatakse leelisteks? Tooge näiteid hapete ja aluste kohta, nimetage neid.
3) Kas metallhüdroksiidi on võimalik saada soolalahusele happe lisamisega?
4) Kuidas määratakse hapete ja aluste tugevust?
5) Mis võib olla happe aluselisus?
6) Millisesse ühendite klassi vesi kuulub?
7) Mis tingimus on võimalus saada sooladest happeid teiste hapete toimel?
8) Miks viiakse lämmastikdioksiidist lämmastikhappe saamise reaktsioonis sisse hapnikku?
9) Kirjutage vesinikkloriid-, väävel-, lämmastik-, ortofosfor-, süsi-, äädikhappe, aga ka naatrium-, kaalium-, kaltsium-, ammooniumhüdroksiidide elektrolüütilise dissotsiatsiooni võrrandid. Määrake tugevad ja nõrgad elektrolüüdid.
10) Mis on amfolüüdid? Too näiteid, kirjuta amfolüütide elektrolüütilise dissotsiatsiooni võrrand.
11) Kuidas muutub elektrolüüdi dissotsiatsiooniaste lahjendamisel?
12) Milliseid ühendeid nimetatakse sooladeks? Nimetage vesinikkloriid-, lämmastik-, väävel-, ortofosfor-, süsi-, äädikhappe soolad vastavalt rahvusvahelisele nomenklatuurile.
13). Kirjutage lämmastik- ja väävelhappe ammooniumsoolade elektrolüütilise dissotsiatsiooni võrrand.
14) Mida nimetatakse soolade hüdrolüüsiks? Kuidas muutub keskkonna reaktsioon erinevate soolade lahustamisel vees? Mis väärtus on keskkonna happelisusel?
15) Valents ja oksüdatsiooniaste. Tooge näiteid tüüpilistest oksüdeerivatest ja redutseerivatest ainetest. Redoksreaktsioonide võrrandite koostamise reeglid.
16) Miks ei saa vesinikkloriidhapet transportida tavalistes terasmahutites?
17) Miks võib kontsentreeritud lämmastikhapet hoida raudanumas, lahjendatuna aga mitte?
18) Kuidas seletada, et kontsentreeritud lämmastikhape on pruunika varjundiga?
19) Mis on metallide passiveerimine kontsentreeritud lämmastik- ja väävelhappega? Kirjutage kontsentreeritud lämmastikhappe ja alumiiniumi vahelise reaktsiooni võrrand.
20) Kas kontsentreeritud lämmastikhappe ja orgaaniliste lahustitega - tärpentini, atsetoon vms - mahutite kõrvale saab panna? Mis võib juhtuda tankide kokkupõrke korral õnnetuse ajal ja nende ainete lekkimisel?
21) Mis on orgaaniliste ainete - süsivesikute söestumine kontsentreeritud väävelhappega?
22) Kas mahavalgunud kontsentreeritud väävelhapet saab veega neutraliseerida?
23) Miks transporditakse kontsentreeritud ja lahjendatud lämmastik- ja väävelhapet erinevates mahutites?
24) Millistes paakides on 100% väävelhapet?
25) Millistes mahutites veetakse happemelangi, oleumi?
26) Millised soolad on klassifitseeritud ohtlikeks kemikaalideks? Miks peetakse neid sooli laevanduses ohtlikeks?
27) Kuidas ammooniumnitraati hoitakse ja transporditakse? Täpsustage oksüdeerija ja redutseerija ammooniumnitraadi lagunemise redoksreaktsioonis kuumutamise või detonatsiooni ajal?
28) Fosforväetised. Millistest fosforväetistest pestakse autosid: a) kuuma veega surve all; b) sooda lahus? Miks soovitatakse äravooluvett läbida puhastusmahutitest?
29) Miks transporditakse ammoniaagigaasi veeldatud olekus?
30) Milliseid šabloone pannakse vesinikkloriidhappe, veeldatud ammoniaagiga paakidele?
3. ENESEKONTROLLI TEST
Pakutud testiülesanne annab valmis vastused, mille hulgast on õige vaid üks. Testiga töötades on vaja märkida (näiteks ringutada) õigete vastuste numbrid ning seejärel kontrollida vastuseid standardiga, mis on toodud juhendi lõpus. Igale küsimusele vastamiseks peaksite proovima kulutada mitte rohkem kui ühe minuti.
1. Seerias on ainult happeoksiidid:
1) K2O, Mn2O7, S02; 3) CuO, SO3, Cr03;
2) P2O5, SO3, CO2; 4) CO 2, CaO, SiO 2.
2. Sarjas on ainult amfoteersed hüdroksiidid:
1) Zn(OH)2, Al(OH)3; 3) RbOH, Ca(OH)2;
2) Cu(OH)2, Fe(OH)3; 4) Mn(OH)2, Cr(OH)2.
3. Naatriumhüdroksiid interakteerub ainega:
1) CaO; 3) CO2;
2) CaCO 3; 4) Na2O.
4. Järgmised ainete paarid võivad sattuda keemilisele vastasmõjule:
1) S03 ja HCl; 3) P205 ja S02;
2) CO2 ja NO2; 4) CaH2 ja H2O.
5. Võite väävelhappe lahuse neutraliseerida, kasutades:
1) CH30H; 3) NaH2PO4;
2) Mg(OH)2; 4) FeCl3.
6. Kõigis alltoodud keemiliste reaktsioonide skeemides:
HCl+. . . ® NaCl + H20;
CO2® Na2CO3 + H20;
Al(OH)3+. . . ®Na;
FeCl 3 ® Fe(OH) 3 + NaCl
sama aine on puudu:
1) Na20; 3) NaOH;
2) Na2CO3; 4) H2SO4.
7. Soola termilisel lagunemisel tekivad samaaegselt aluselised ja happelised oksiidid:
1) СuCO 3; 3) NH4NO3;
2) NaNO3; 4) KClO3.
8. Alltoodud skeemide hulgas on neutraliseerimisreaktsioon:
1) NaCl + H2SO4®. . . ; 3) FeS + H2SO4®. . . ;
2) Cu + HNO3®. . . ; 4) NaOH + H2SO4®. . . .
9. Naatriumkarbonaadi lahusest saadud kristalne hüdraat sisaldab 19,8% naatriumi. Saadud kristalse hüdraadi valem:
1) Na2CO3; 3) Na2C03 × 7H20;
2) Na2CO3 × H20; 4) Na2CO3 × 10H2O.
10. Millise aine lahus vees on leeliselise keskkonnaga:
1) gaasvesinikkloriid; 3) ammooniumatsetaat;
2) ammooniumsulfaat; 4) sooda?
Vastused
Bibliograafiline loetelu
1. Glinka N. L. Üldine keemia. L.: Keemia, 1990.
2. Üldkeemia kursus / Toim. N. V. Korovina / Kõrgkool. M., 1990.
3. Spetsiaalsed paagid ja vagunid keemia- ja naftasaaduste veoks / NIITEKhim. M., 1968.
4. Prokhorov A. A., Suvorov S. V., Boyarchuk I. F. Ennetavad meetmed ohtlike kaupade veol raudteetranspordil: M .: Transport, 1985.
KRUGLOVA Lidia Nikolaevna,
ZYRYANOVA Irina Mihhailovna
KLASSIFIKATSIOON JA OMADUSED
ANORGAANILISED AINED,
NENDE TRANSPORTI OMADUSED
Dissotsiatsiooniastme alusel jagatakse kõik elektrolüüdid kahte rühma.
Tugevad elektrolüüdid - elektrolüüdid, mille dissotsiatsiooniaste lahustes on võrdne ühega (st nad dissotsieeruvad täielikult) ja ei sõltu lahuse kontsentratsioonist. See hõlmab enamikku sooli, leeliseid ja mõningaid happeid.
Nõrgad elektrolüüdid - dissotsiatsiooniaste on alla ühe (st nad ei dissotsieeru täielikult) ja väheneb kontsentratsiooni suurenedes. Nende hulka kuuluvad vesi, mitmed happed, p-, d- ja f-elementide alused.
Nende kahe rühma vahel ei ole selget piiri; sama aine võib avaldada ühes lahustis tugeva ja teises nõrga elektrolüüdi omadusi.
Koostage ainete dissotsiatsiooni võrrandid:
Ba(OH)2= BaOH+ + OH-
BaOH = Ba2+ + OH-
NaH2PO4 = Na+ + H2PO4-
H2PO4 - = H+ + HPO42-
HPO42 - = H+ + PO43-
Vaata ka
Bioeetika ja paljunemistehnoloogiad
Sündimuse institutsioon muutub üha aktuaalsemaks ja mitte ainult meile, venelastele, vaid ka paljudele välisriikidele, kus suremus ületab sündimust ja demograafiline probleem on äärmiselt terav...
Artriidi tüübid
Äge mädane artriit. Ägeda mädase artriidi korral on tavaliselt kahjustatud puusa-, põlve-, õla-, küünar-, randme- ja hüppeliigesed. Monoartriit areneb. Kahe liigese kahjustus...
Autoallergia
Erinevate patoloogiliste seisundite korral võivad vere- ja koevalgud omandada organismile võõraid allergeenseid omadusi. Autoallergilised haigused hõlmavad allergilist entsefaliiti ja allergilisi...