De ce NaCl apos conduce electricitatea?
On decembrie 24, 2020 by adminAr putea cineva să vă explice de ce o soluție apoasă de NaCl conduce electricitatea? Am cercetat acest lucru, dar nu am putut obține un răspuns satisfăcător. Acesta are un răspuns pe Physics.SE, dar este „prea complicat. Manualul meu nu îmi răspunde la întrebare.
Comentarii
- În esență, înțelegi asta se datorează faptului că se disociază, iar întrebarea dvs. ulterioară este motivul pentru care se disociază, ceea ce, așa cum a subliniat altcineva, este o altă întrebare.
- Vedeți răspunsul și referința legată în acesta, de @M. Farooq: chemistry.stackexchange.com/a/118441/79678 .
Răspuns
Întrebare originală:
De ce o soluție apoasă de $ \ ce {NaCl} $ conduce electricitatea
Deoarece $ \ ce {NaCl} $ este un electrolit. Aceasta înseamnă că produce ioni în soluție.
Pur și simplu, solid $ \ ce {NaCl} $ constă din $ \ ce {Na +} $ cationi și $ \ ce {Cl -} $ anioni legați împreună într-o rețea de cristal rigidă. Când se topește sau se dizolvă în apă, rețeaua cristalină se sparge. Ionii sunt acum capabili să se miște. Similar cu particulele încărcate într-un conductor metalic (în acest caz electroni), sub formă lichidă sau soluție apoasă, ionii sunt particulele încărcate care se pot mișca, permițând soluției să conducă electricitatea.
Urmăriți- întrebare:
De ce $ \ ce {NaCl} $ se disociază în apă
Răspunsul (destul de simplificat) este că disocierea unui compus ionic este facilitată de atracțiile ion-dipolice între ionii compusului și moleculele de apă polare.
Moleculele de apă (dipoli) sunt atrase de ioni și determină rețeaua cristalină să se destabilizeze și ioni de disociat. Ionii încărcați în soluție sunt înconjurați și stabilizați de moleculele de apă (dipoli).
Notă: Unii ioni migrează ca perechi de ioni, dar pentru un electrolit puternic majoritatea sau toți ionii vor fi disociați și înconjurați de apă molecule.
Deoarece sunteți nemulțumit de răspunsurile primite până acum, presupun că doriți să înțelege mecanismul implicat în disociere. Din păcate, acest lucru este destul de complex.
Există o lucrare excelentă a lui Ballard & Dellago [1] care explică munca lor pe această temă, dar probabil veți avea nevoie de ceva mai multe cunoștințe de chimie fizică / termodinamică pentru a le înțelege pe deplin.
Reference
- Ballard, AJ & Dellago, C ” Către mecanismul disocierii ionice în apă, ” * J. Fizic. Chem. * B 2012, 116, 45, 13490–13497 Data publicării: 19 octombrie 2012 https://doi.org/10.1021/jp309300b
Răspuns
NaCl este un electrolit. Când este în soluție, se disociază în Na + și Cl-. Când puneți electrozi în soluție, cationii sunt atrași către catod și anionii către anod. Această mișcare produce un curent și de aceea soluțiile NaCl pot conduce electricitatea.
Comentarii
- De ce se disociază?
- Cred că acest răspuns are nevoie de unele elaborări. Acest lucru funcționează numai cu AC? Dacă nu, ce se întâmplă cu DC atunci când cea mai mare parte a ionilor au migrat deja?
- Cu un curent continuu, ‘ probabil veți obține o anumită electroliză a apei și posibila oxidare a clorurii (care ajută prin eliminarea sarcinii negative din electrodul pozitiv).
- @Zhe De acord. Încercam doar să-l îndemn pe psoter să-și exprime răspunsul pentru OP.
Răspuns
$ \ ce {NaCl} $ se disociază în $ \ ce {Na +} $ și $ \ ce {Cl -} $ când se dizolvă în apă. Hidratarea stabilizează ionii formați. Există $ \ delta + $ încărcare pe hidrogenii de apă și $ \ delta- $ încărcare pe atomii de oxigen. Când $ \ ce {NaCl} $ este dizolvat în apă, hidrogenii sunt atrași de $ \ ce {Cl-} $ ioni și atomi de oxigen la $ \ ce {Na +} $ ioni. Astfel, moleculele de apă înconjoară și separă ionii.
Prin urmare, într-o soluție apoasă de $ \ ce {NaCl} $ , există ioni pozitivi și negativi disponibili pentru a se deplasa liber (desigur, cu o anumită rezistență datorită altor molecule din vecinătate).Atunci când se aplică o diferență de potențial, ionii pozitivi sunt atrași de terminalul negativ și invers. Astfel, se stabilește un curent.
Comentarii
- @Abcd Vedeți acest videoclip pe YouTube. link
- Nu cred că ionii $ \ ce {OH -} $ reali sunt atrași de $ \ ce {Na +} $ deoarece constanta de disociere a apei este destul de mică, $ pK_w = 14 $. Deci, nu ‘ cred că sunt disponibili ioni $ H + $ și $ OH- $ gratuiți. O moleculă de apă în ansamblu se orientează într-un mod particular și înconjoară ionii.
- Ne pare rău, nu ‘ am însemnat că ionii $ OH- $ nu sunt atras de $ Na + $, dar cred că efectul nu ar fi ‘ nu ar fi la fel de mult.
- Mulțumesc. Deci, putem spune că disocierea NaCl are loc din cauza orientării moleculelor de apă?
- Răspunsul simplu este că moleculele de apă au un dipol. Atomii de hidrogen sunt ușor încărcați pozitiv, iar atomii de oxigen ușor încărcați negativ. Deci, după cum puteți vedea în diagrama de mai sus, moleculele de apă din jurul sodiului încărcat pozitiv se orientează astfel încât oxigenul să fie mai aproape de sodiu decât hidrogenii. Aceasta este cunoscută sub numele de interacțiune ion-dipol. Opusul este valabil pentru clor. @Abcd
Răspuns
$ \ ce {NaCl} $ este un compus puternic ionic. Se ionizează complet și se disociază în $ \ ce {Na +} $ și $ \ ce {Cl -} $ . Atât $ \ ce {Na +} $ , cât și $ \ ce {Cl -} $ sunt înconjurate de molecule de apă , $ \ ce {Na +} $ este înconjurat de $ \ ce {O} $ din $ \ ce {H2O} $ orientat spre $ \ ce {Na +} $ , în mod similar $ \ ce {Cl -} $ este înconjurat de $ \ ce {H2O} $ molecule cu $ \ ce {H} $ orientat spre $ \ ce {Cl -} $ . Prezența ionilor pozitivi și negativi ajută la conducerea electricității.
Când electrozii sunt introduși și curentul este trecut prin acești electrozi, mișcarea ionilor în direcție opusă creează curent.
După trecerea curentului pentru o lungă perioadă de timp (în special curent continuu), concentrația de ioni $ \ ce {Cl -} $ va scădea. Concentrația $ \ ce {OH -} $ va crește treptat și va exista concurență între $ \ ce {Cl- } $ și $ \ ce {OH -} $ .
Electroliza $ \ ce {NaCl} $
Anod: $ \ ce {2 Cl- – > Cl2 + 2 e -} \ quad E = -1.36 \ \ mathrm V $
Catod: $ \ ce {H2O + 2 e- – > H2 + 2 OH -} \ quad E = -0.83 \ \ mathrm V $
Electroliza $ \ ce {NaOH} $
Anod: $ \ ce {4 OH- – > O2 + 2 H2O + 2 e -} \ quad E = -0.40 \ \ mathrm V $
Catod: $ \ ce {H2O + 2 e- – > H2 + 2 OH -} \ quad E = -0.83 \ \ mathrm V $
După o perioadă de timp suficientă va exista fie concurență între $ \ c e {Cl -} $ și $ \ ce {OH -} $ pentru a se oxida pe anod, în timp ce există o singură reacție posibilă pe catod. Reacția pe anod depinde de potențialul de concentrație și reducere a $ \ ce {Cl -} $ și $ \ ce {OH- } $ . De fapt, pe catod există și posibilitatea reducerii $ \ ce {Na +} $ , dar potențialul de reducere este $ – 2.7 \ \ mathrm V $ care este dificil decât $ \ ce {H2O} $ deci are loc o singură reacție pe catod.
Lasă un răspuns