Pourquoi le NaCl aqueux conduit-il lélectricité?
On décembre 24, 2020 by adminQuelquun pourrait-il expliquer pourquoi une solution aqueuse de NaCl conduit lélectricité? Jai cherché sur Google mais je nai pas pu obtenir de réponse satisfaisante. Cela a une réponse sur Physics.SE mais cest trop compliqué. Mon manuel ne répond pas à ma question.
Commentaires
- Vous comprenez essentiellement que cest parce quil se dissocie, et votre question de suivi est pourquoi il se dissocie, ce qui, comme quelquun la souligné, est une autre question.
- Voir la réponse, et la référence liée, par @M. Farooq: chemistry.stackexchange.com/a/118441/79678 .
Réponse
Question dorigine:
Pourquoi une solution aqueuse de $ \ ce {NaCl} $ conduit lélectricité
Parce que $ \ ce {NaCl} $ est un électrolyte. Cela signifie quil produit des ions en solution.
En termes simples, le solide $ \ ce {NaCl} $ se compose de $ \ ce {Na +} $ cations et anions $ \ ce {Cl -} $ liés ensemble dans un réseau cristallin rigide. Lorsquil fond ou se dissout dans leau, le réseau cristallin se brise. Les ions sont maintenant capables de se déplacer. Semblables aux particules chargées dans un conducteur métallique (dans ce cas des électrons), sous forme liquide ou en solution aqueuse, les ions sont les particules chargées qui peuvent se déplacer, permettant à la solution de conduire lélectricité.
Suivez- up question:
Pourquoi $ \ ce {NaCl} $ se dissocie dans leau
La réponse (plutôt simplifiée) est que la dissociation dun composé ionique est facilitée par lattraction ion-dipôle entre les ions du composé et les molécules deau polaires.
Les molécules deau (dipôles) sont attirées vers les ions et provoquent la déstabilisation du réseau cristallin et les ions à dissocier. Les ions chargés en solution sont entourés et stabilisés par les molécules deau (dipôles).
Remarque: certains ions migrent sous forme de paires dions, mais pour un électrolyte fort, la plupart ou tous les ions seront dissociés et entourés deau molécules.
Comme vous semblez insatisfait des réponses reçues jusquà présent, je suppose que vous voulez pleinement comprendre le mécanisme impliqué dans la dissociation. Malheureusement, cest assez complexe.
Il existe un excellent article de Ballard & Dellago [1] qui explique leur travail sur le sujet, mais vous en aurez probablement besoin un peu plus de connaissances en chimie physique / thermodynamique pour le comprendre pleinement.
Référence
- Ballard, AJ & Dellago, C » Vers le mécanisme de dissociation ionique dans leau, » * J. Phys. Chem. * B 2012, 116, 45, 13490–13497 Date de publication: 19 octobre 2012 https://doi.org/10.1021/jp309300b
Réponse
NaCl est un électrolyte. Lorsquil est en solution, il se dissocie en Na + et Cl-. Lorsque vous mettez des électrodes dans la solution, les cations sont attirés vers la cathode et les anions vers lanode. Ce mouvement produit un courant et cest pourquoi les solutions de NaCl peuvent conduire lélectricité.
Commentaires
- Pourquoi se dissocie-t-il?
- Je pense que cette réponse doit être élaborée. Cela fonctionne-t-il uniquement avec AC? Sinon, que se passe-t-il avec DC lorsque la majeure partie des ions a déjà migré?
- Avec un courant continu, vous ‘ obtiendrez probablement une électrolyse de leau et oxydation possible du chlorure (qui aide à éliminer la charge négative de lélectrode positive).
- @Zhe Daccord. Jessayais juste dinviter le psoter à donner sa réponse pour lOP.
Réponse
$ \ ce {NaCl} $ se dissocie en $ \ ce {Na +} $ et $ \ ce {Cl -} $ lorsquil se dissout dans leau. Lhydratation stabilise les ions formés. Il y a $ \ delta + $ charge sur les hydrogènes de leau et $ \ delta- $ charge sur les atomes de oxygène. Lorsque $ \ ce {NaCl} $ est dissous dans leau, les hydrogènes sont attirés vers le $ \ ce {Cl-} des ions $ et des atomes doxygène aux ions $ \ ce {Na +} $ . Ainsi, les molécules deau entourent et séparent les ions.
Par conséquent, dans une solution aqueuse de $ \ ce {NaCl} $ , il y a des ions positifs et négatifs disponibles pour se déplacer librement (bien sûr avec une certaine résistance en raison dautres molécules à proximité).Lorsquune différence de potentiel est appliquée, les ions positifs sont attirés vers la borne négative et vice versa. Ainsi, un courant est établi.
Commentaires
- @Abcd Voir cette vidéo sur YouTube. link
- Je ne pense pas que les $ \ ce {OH -} $ ions réels soient attirés par $ \ ce {Na +} $ parce que la constante de dissociation de leau est assez faible, $ pK_w = 14 $. Donc, je ne pense ‘ que des ions $ H + $ et $ OH- $ gratuits. Une molécule deau dans son ensemble soriente dune manière particulière et entoure les ions.
- Désolé, je nai pas ‘ dire que les ions $ OH- $ ne sont pas attiré par $ Na + $ mais je pense que l’effet ne serait ‘ pas autant.
- Merci. Alors peut-on dire que la dissociation du NaCl a lieu en raison de lorientation des molécules deau?
- La réponse simple est que les molécules deau ont un dipôle. Les atomes dhydrogène sont légèrement chargés positivement et les atomes doxygène légèrement chargés négativement. Ainsi, comme vous pouvez le voir dans le diagramme ci-dessus, les molécules deau autour du sodium chargé positivement sorientent de telle sorte que loxygène est plus proche du sodium que les hydrogènes. Ceci est connu comme une interaction ion-dipôle. Le contraire est vrai pour le chlore. @Abcd
Réponse
$ \ ce {NaCl} $ est un composé fortement ionique. Il est complètement ionisé et se dissocie en $ \ ce {Na +} $ et $ \ ce {Cl -} $ . $ \ ce {Na +} $ et $ \ ce {Cl -} $ sont entourés de molécules deau , $ \ ce {Na +} $ est entouré de $ \ ce {O} $ de $ \ ce {H2O} $ face à $ \ ce {Na +} $ , de même $ \ ce {Cl -} $ est entouré de molécules $ \ ce {H2O} $ avec $ \ ce {H} $ face à $ \ ce {Cl -} $ . La présence dions positifs et négatifs aide à la conduction de lélectricité.
Lorsque des électrodes sont insérées et que le courant passe à travers ces électrodes, le mouvement des ions dans la direction opposée crée du courant.
Après le passage du courant pendant une longue période (en particulier le courant continu), la concentration des ions $ \ ce {Cl -} $ diminuera. La concentration de $ \ ce {OH -} $ augmentera progressivement et il y aura concurrence entre $ \ ce {Cl- } $ et $ \ ce {OH -} $ .
Electrolyse de $ \ ce {NaCl} $
Anode: $ \ ce {2 Cl- – > Cl2 + 2 e -} \ quad E = -1,36 \ \ mathrm V $
Cathode: $ \ ce {H2O + 2 e- – > H2 + 2 OH -} \ quad E = -0,83 \ \ mathrm V $
Electrolyse de $ \ ce {NaOH} $
Anode: $ \ ce {4 OH- – > O2 + 2 H2O + 2 e -} \ quad E = -0,40 \ \ mathrm V $
Cathode: $ \ ce {H2O + 2 e- – > H2 + 2 OH -} \ quad E = -0.83 \ \ mathrm V $
Après assez de temps, il y aura être une compétition entre $ \ c e {Cl -} $ et $ \ ce {OH -} $ pour soxyder sur Anode, alors quil ny a quune seule réaction possible sur la cathode. La réaction sur Anode dépend de la concentration et du potentiel de réduction de $ \ ce {Cl -} $ et $ \ ce {OH- } $ . En fait, sur la cathode, il y a aussi possibilité de réduction de $ \ ce {Na +} $ mais le potentiel de réduction est $ – 2,7 \ \ mathrm V $ qui est plus difficile que $ \ ce {H2O} $ donc une seule réaction a lieu sur la cathode.
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