¿Por qué el NaCl acuoso conduce la electricidad?
On diciembre 24, 2020 by admin¿Podría alguien explicar por qué una solución acuosa de NaCl conduce electricidad? Busqué esto en Google pero no pude obtener una respuesta satisfactoria. Esto tiene una respuesta en Physics.SE, pero eso es demasiado complicado. Mi libro de texto no responde a mi pregunta.
Comentarios
- Básicamente, usted comprende que es porque se disocia, y su pregunta de seguimiento es por qué se disocia, lo cual, como señaló otra persona, es otra pregunta.
- Vea la respuesta y la referencia vinculada allí por @M. Farooq: chemistry.stackexchange.com/a/118441/79678 .
Respuesta
Pregunta original:
¿Por qué una solución acuosa de $ \ ce {NaCl} $ conduce electricidad
Porque $ \ ce {NaCl} $ es un electrolito. Esto significa que produce iones en solución.
En pocas palabras, el $ \ ce {NaCl} $ sólido consta de $ \ ce {Na +} $ cationes y $ \ ce {Cl -} $ aniones unidos en una red cristalina rígida. Cuando se derrite o se disuelve en agua, la red cristalina se rompe. Los iones ahora pueden moverse. Similar a las partículas cargadas en un conductor de metal (en este caso electrones), en forma líquida o solución acuosa los iones son las partículas cargadas que pueden moverse, permitiendo que la solución conduzca la electricidad.
Seguir- pregunta:
¿Por qué $ \ ce {NaCl} $ se disocia en el agua
La respuesta (bastante simplificada) es que la disociación de un compuesto iónico se ve facilitada por atracciones ion-dipolo entre los iones del compuesto y las moléculas de agua polares.
Las moléculas de agua (dipolos) son atraídas por los iones y hacen que la red cristalina se desestabilice e iones para disociar. Los iones cargados en solución están rodeados y estabilizados por las moléculas de agua (dipolos).
Nota: algunos iones migran como pares de iones, pero para un electrolito fuerte, la mayoría o todos los iones se disociarán y rodearán de agua. moléculas.
Como parece que no está satisfecho con las respuestas recibidas hasta ahora, supongo que quiere comprender el mecanismo involucrado en la disociación. Desafortunadamente, esto es bastante complejo.
Hay un excelente artículo de Ballard & Dellago [1] que explica su trabajo sobre el tema, pero probablemente necesitará un poco más de conocimientos de química física / termodinámica para comprenderlo completamente.
Referencia
- Ballard, AJ & Dellago, C » Hacia el mecanismo de disociación iónica en el agua, » * J. Phys. Chem. * B 2012, 116, 45, 13490–13497 Fecha de publicación: 19 de octubre de 2012 https://doi.org/10.1021/jp309300b
Respuesta
El NaCl es un electrolito. Cuando está en solución, se disocia en Na + y Cl-. Cuando coloca electrodos en la solución, los cationes se dirigen al cátodo y los aniones al ánodo. Este movimiento produce una corriente y es por eso que las soluciones de NaCl pueden conducir electricidad.
Comentarios
- ¿Por qué se disocia?
- Creo que esta respuesta necesita alguna elaboración. ¿Esto solo funciona con aire acondicionado? Si no es así, ¿qué sucede con CC cuando la mayor parte de los iones ya ha migrado?
- Con una corriente CC, ‘ probablemente obtendrá algo de electrólisis de agua y posible oxidación del cloruro (que ayuda a eliminar la carga negativa del electrodo positivo).
- @Zhe De acuerdo. Solo estaba tratando de incitar al psoter a desarrollar su respuesta para el OP.
Respuesta
$ \ ce {NaCl} $ se disocia en $ \ ce {Na +} $ y $ \ ce {Cl -} $ cuando se disuelve en agua. La hidratación estabiliza los iones formados. Hay una carga de $ \ delta + $ en los hidrógenos de agua y una carga de $ \ delta- $ en los átomos de oxígeno. Cuando $ \ ce {NaCl} $ se disuelve en agua, los hidrógenos son atraídos por $ \ ce {Cl-} $ iones y átomos de oxígeno a los iones $ \ ce {Na +} $ . Por lo tanto, las moléculas de agua rodean y separan los iones.
Por lo tanto, en una solución acuosa de $ \ ce {NaCl} $ , hay iones positivos y negativos disponibles para moverse libremente (por supuesto con cierta resistencia debido a otras moléculas cercanas).Cuando se aplica una diferencia de potencial, los iones positivos se atraen al terminal negativo y viceversa. Por lo tanto, se establece una corriente.
Comentarios
- @Abcd Vea este video en YouTube. enlace
- No creo que $ \ ce {OH -} $ iones reales se sientan atraídos por $ \ ce {Na +} $ porque la constante de disociación del agua es bastante baja, $ pK_w = 14 $. Por lo tanto, no ‘ creo que los iones $ H + $ y $ OH- $ gratuitos estén disponibles. Una molécula de agua en su conjunto se orienta de una manera particular y rodea los iones.
- Lo siento, no ‘ quise decir que los iones $ OH- $ no son atraído por $ Na + $ pero creo que el efecto ‘ no sería tanto.
- Gracias. Entonces, ¿podemos decir que la disociación de NaCl ocurre debido a la orientación de las moléculas de agua?
- La respuesta simple es que las moléculas de agua tienen un dipolo. Los átomos de hidrógeno tienen una carga ligeramente positiva y los átomos de oxígeno tienen una carga ligeramente negativa. Entonces, como puede ver en el diagrama anterior, las moléculas de agua alrededor del sodio con carga positiva se orientan de tal manera que el oxígeno está más cerca del sodio que los hidrógenos. Esto se conoce como interacción ion-dipolo. Lo contrario es cierto para el cloro. @Abcd
Respuesta
$ \ ce {NaCl} $ es un compuesto fuertemente iónico. Se ioniza por completo y se disocia en $ \ ce {Na +} $ y $ \ ce {Cl -} $ . Tanto $ \ ce {Na +} $ y $ \ ce {Cl -} $ están rodeados de moléculas de agua , $ \ ce {Na +} $ está rodeado por $ \ ce {O} $ de $ \ ce {H2O} $ mirando hacia $ \ ce {Na +} $ , de manera similar $ \ ce {Cl -} $ está rodeado por $ \ ce {H2O} $ moléculas con $ \ ce {H} $ mirando hacia $ \ ce {Cl -} $ . La presencia de iones positivos y negativos ayuda en la conducción de la electricidad.
Cuando se insertan electrodos y la corriente pasa a través de estos electrodos, el movimiento de iones en dirección opuesta crea corriente.
Después de pasar la corriente durante mucho tiempo (especialmente la corriente continua), la concentración de iones $ \ ce {Cl -} $ disminuirá. La concentración de $ \ ce {OH -} $ aumentará gradualmente y habrá competencia entre $ \ ce {Cl- } $ y $ \ ce {OH -} $ .
Electrólisis de $ \ ce {NaCl} $
Ánodo: $ \ ce {2 Cl- – > Cl2 + 2 e -} \ quad E = -1,36 \ \ mathrm V $
Cátodo: $ \ ce {H2O + 2 e- – > H2 + 2 OH -} \ quad E = -0,83 \ \ mathrm V $
Electrólisis de $ \ ce {NaOH} $
Ánodo: $ \ ce {4 OH- – > O2 + 2 H2O + 2 e -} \ quad E = -0.40 \ \ mathrm V $
Cátodo: $ \ ce {H2O + 2 e- – > H2 + 2 OH -} \ quad E = -0.83 \ \ mathrm V $
Después de suficiente tiempo, habrá ser competencia entre $ \ c e {Cl -} $ y $ \ ce {OH -} $ para oxidarse en Anode, mientras que solo hay una posible reacción en el cátodo. La reacción en el ánodo depende de la concentración y el potencial de reducción de $ \ ce {Cl -} $ y $ \ ce {OH- } $ . En realidad, en el cátodo también existe la posibilidad de reducción de $ \ ce {Na +} $ pero el potencial de reducción es $ – 2.7 \ \ mathrm V $ que es difícil que $ \ ce {H2O} $ por lo que solo se produce una reacción en el cátodo.
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