Perché il NaCl acquoso conduce lelettricità?
Su Dicembre 24, 2020 da adminQualcuno potrebbe spiegare perché una soluzione acquosa di NaCl conduce lelettricità? Ho cercato su Google ma non sono riuscito a ottenere una risposta soddisfacente. Questo ha una risposta su Physics.SE ma è troppo complicato. Il mio libro di testo non risponde alla mia domanda.
Commenti
- Essenzialmente capisci che è perché si dissocia e la tua domanda di follow-up è perché si dissocia, il che, come qualcun altro ha sottolineato, è unaltra domanda.
- Vedi la risposta, e il riferimento in essa collegato, di @M. Farooq: chemistry.stackexchange.com/a/118441/79678 .
Risposta
Domanda originale:
Perché una soluzione acquosa di $ \ ce {NaCl} $ conduce lelettricità
Perché $ \ ce {NaCl} $ è un elettrolita. Ciò significa che produce ioni in soluzione.
In poche parole, $ \ ce {NaCl} $ solido è costituito da $ \ ce {Na +} $ e $ \ ce {Cl -} $ legati insieme in un reticolo cristallino rigido. Quando si scioglie o si dissolve in acqua, il reticolo cristallino si rompe. Gli ioni sono ora in grado di muoversi. Simili alle particelle cariche in un conduttore metallico (in questo caso elettroni), in forma liquida o in soluzione acquosa gli ioni sono le particelle cariche che possono muoversi, consentendo alla soluzione di condurre lelettricità.
Follow- domanda:
Perché $ \ ce {NaCl} $ si dissocia in acqua
La risposta (piuttosto semplificata) è che la dissociazione di un composto ionico è facilitata dalle attrazioni ione-dipolo tra gli ioni del composto e le molecole dacqua polari.
Le molecole dacqua (dipoli) sono attratte dagli ioni e provocano la destabilizzazione del reticolo cristallino e ioni per dissociarsi. Gli ioni caricati in soluzione sono circondati e stabilizzati dalle molecole dacqua (dipoli).
Nota: alcuni ioni migrano come coppie di ioni, ma per un elettrolita forte la maggior parte o tutti gli ioni saranno dissociati e circondati dallacqua molecole.
Poiché sembri insoddisfatto delle risposte ricevute finora, presumo che tu voglia comprendere il meccanismo coinvolto nella dissociazione. Sfortunatamente, questo è piuttosto complesso.
Esiste un eccellente articolo di Ballard & Dellago [1] che spiega il loro lavoro sullargomento, ma probabilmente avrai bisogno un po più di conoscenza della chimica fisica / termodinamica per comprenderla appieno.
Riferimento
- Ballard, AJ & Dellago, C ” Verso il meccanismo di dissociazione ionica nellacqua, ” * J. Phys. Chem. * B 2012, 116, 45, 13490–13497 Data di pubblicazione: 19 ottobre 2012 https://doi.org/10.1021/jp309300b
Risposta
NaCl è un elettrolita. Quando in soluzione si dissocia in Na + e Cl-. Quando si mettono gli elettrodi nella soluzione, i cationi vengono attratti dal catodo e gli anioni dallanodo. Questo movimento produce una corrente ed è per questo che le soluzioni NaCl possono condurre elettricità.
Commenti
- Perché si dissocia?
- Penso che questa risposta necessiti di qualche elaborazione. Funziona solo con AC? In caso contrario, cosa succede con la corrente continua quando la maggior parte degli ioni è già migrata?
- Con una corrente continua, ‘ probabilmente otterrai lelettrolisi dellacqua e possibile ossidazione del cloruro (che aiuta rimuovendo la carica negativa dallelettrodo positivo).
- @Zhe daccordo. Stavo solo cercando di spingere lo psoter a elaborare la sua risposta per lOP.
Risposta
$ \ ce {NaCl} $ si dissocia in $ \ ce {Na +} $ e $ \ ce {Cl -} $ quando si dissolve in acqua. Lidratazione stabilizza gli ioni formati. Cè un $ \ delta + $ addebito sugli idrogeni dellacqua e $ \ delta- $ sugli atomi di ossigeno. Quando $ \ ce {NaCl} $ viene sciolto in acqua, gli idrogeni vengono attratti dal $ \ ce {Cl-} $ ioni e atomi di ossigeno agli ioni $ \ ce {Na +} $ . Pertanto le molecole dacqua circondano e separano gli ioni.
Quindi, in una soluzione acquosa di $ \ ce {NaCl} $ , ci sono ioni positivi e negativi disponibili per muoversi liberamente (ovviamente con una certa resistenza a causa di altre molecole nelle vicinanze).Quando viene applicata una differenza di potenziale, gli ioni positivi vengono attratti dal terminale negativo e viceversa. Quindi, viene stabilita una corrente.
Commenti
- @Abcd Guarda questo video su YouTube. link
- Non credo che gli $ \ ce {OH -} $ ioni effettivi siano attratti da $ \ ce {Na +} $ perché la costante di dissociazione dellacqua è piuttosto bassa, $ pK_w = 14 $. Quindi, non ‘ penso che siano disponibili ioni $ H + $ e $ OH- $ gratuiti. Una molecola dacqua nel suo insieme si orienta in un modo particolare e circonda gli ioni.
- Scusa, ‘ non significava che $ OH- $ ioni non siano attratto da $ Na + $ ma penso che leffetto non sarebbe ‘ tanto.
- Grazie. Quindi possiamo dire che la dissociazione di NaCl avviene a causa dellorientamento delle molecole dacqua?
- La semplice risposta è che le molecole dacqua hanno un dipolo. Gli atomi di idrogeno sono caricati leggermente positivamente e gli atomi di ossigeno leggermente caricati negativamente. Quindi, come puoi vedere nel diagramma sopra, le molecole dacqua attorno al sodio caricato positivamente si orientano in modo tale che lossigeno sia più vicino al sodio rispetto agli idrogeni. Questa è nota come interazione ione-dipolo. Lopposto è vero per il cloro. @Abcd
Risposta
$ \ ce {NaCl} $ è un composto fortemente ionico. Viene completamente ionizzato e si dissocia in $ \ ce {Na +} $ e $ \ ce {Cl -} $ . Sia $ \ ce {Na +} $ e $ \ ce {Cl -} $ sono circondati da molecole dacqua , $ \ ce {Na +} $ è circondato da $ \ ce {O} $ di $ \ ce {H2O} $ rivolto verso $ \ ce {Na +} $ , allo stesso modo $ \ ce {Cl -} $ è circondato da $ \ ce {H2O} $ molecole con $ \ ce {H} $ rivolto verso $ \ ce {Cl -} $ . La presenza di ioni positivi e negativi aiuta nella conduzione dellelettricità.
Quando gli elettrodi vengono inseriti e la corrente viene fatta passare attraverso questi elettrodi, il movimento degli ioni nella direzione opposta crea corrente.
Dopo il passaggio di corrente per molto tempo (specialmente corrente continua), la concentrazione di ioni $ \ ce {Cl -} $ diminuirà. La concentrazione di $ \ ce {OH -} $ aumenterà gradualmente e ci sarà concorrenza tra $ \ ce {Cl- } $ e $ \ ce {OH -} $ .
Elettrolisi di $ \ ce {NaCl} $
Anodo: $ \ ce {2 Cl- – > Cl2 + 2 e -} \ quad E = -1.36 \ \ mathrm V $
Catodo: $ \ ce {H2O + 2 e- – > H2 + 2 OH -} \ quad E = -0.83 \ \ mathrm V $
Elettrolisi di $ \ ce {NaOH} $
Anodo: $ \ ce {4 OH- – > O2 + 2 H2O + 2 e -} \ quad E = -0.40 \ \ mathrm V $
Catodo: $ \ ce {H2O + 2 e- – > H2 + 2 OH -} \ quad E = -0,83 \ \ mathrm V $
Dopo un tempo sufficiente ci sarà essere concorrenza tra $ \ c e {Cl -} $ e $ \ ce {OH -} $ per ossidarsi su Anode, mentre cè solo una possibile reazione sul catodo. La reazione sullanodo dipende dalla concentrazione e dal potenziale di riduzione di $ \ ce {Cl -} $ e $ \ ce {OH- } $ . In realtà su catodo cè anche la possibilità di riduzione di $ \ ce {Na +} $ ma il potenziale di riduzione è $ – 2.7 \ \ mathrm V $ che è difficile di $ \ ce {H2O} $ quindi solo una reazione ha luogo sul catodo.
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