H2so4 किस प्रकार का इलेक्ट्रोलाइट. मजबूत और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स

a का मान एक इकाई के अंशों में या% में व्यक्त किया जाता है और यह इलेक्ट्रोलाइट की प्रकृति, विलायक, तापमान, एकाग्रता और समाधान की संरचना पर निर्भर करता है।

विलायक एक विशेष भूमिका निभाता है: कई मामलों में, जब जलीय घोल से कार्बनिक सॉल्वैंट्स में गुजरते हैं, तो इलेक्ट्रोलाइट्स के पृथक्करण की डिग्री तेजी से बढ़ या घट सकती है। भविष्य में, विशेष निर्देशों के अभाव में, हम मान लेंगे कि विलायक पानी है।

पृथक्करण की डिग्री के अनुसार, इलेक्ट्रोलाइट्स को सशर्त रूप से विभाजित किया जाता है बलवान(ए> 30%), मध्यम (3% < a < 30%) и कमज़ोर(ए< 3%).

मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स में शामिल हैं:

1) कुछ अकार्बनिक एसिड (एचसीएल, एचबीआर, एचआई, एचएनओ 3, एच 2 एसओ 4, एचसीएलओ 4 और कई अन्य);

2) क्षार (Li, Na, K, Rb, Cs) और क्षारीय पृथ्वी (Ca, Sr, Ba) धातुओं के हाइड्रॉक्साइड्स;

3) लगभग सभी घुलनशील लवण।

मध्यम शक्ति वाले इलेक्ट्रोलाइट्स में Mg (OH) 2, H 3 PO 4, HCOOH, H 2 SO 3, HF और कुछ अन्य शामिल हैं।

सभी कार्बोक्जिलिक एसिड (HCOOH को छोड़कर) और स्निग्ध और सुगंधित अमाइन के हाइड्रेटेड रूपों को कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स माना जाता है। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स भी कई अकार्बनिक एसिड (एचसीएन, एच 2 एस, एच 2 सीओ 3, आदि) और बेस (एनएच 3 ∙ एच 2 ओ) हैं।

कुछ समानताओं के बावजूद, सामान्य तौर पर, किसी पदार्थ की विलेयता को उसके पृथक्करण की डिग्री के साथ नहीं पहचाना जाना चाहिए। तो, एसिटिक एसिड और एथिल अल्कोहल पानी में असीम रूप से घुलनशील हैं, लेकिन साथ ही, पहला पदार्थ एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है, और दूसरा एक गैर-इलेक्ट्रोलाइट है।

अम्ल और क्षार

इस तथ्य के बावजूद कि "एसिड" और "बेस" की अवधारणाओं का व्यापक रूप से रासायनिक प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए उपयोग किया जाता है, पदार्थों के वर्गीकरण के लिए उन्हें एसिड या बेस के रूप में वर्गीकृत करने के लिए कोई एकल दृष्टिकोण नहीं है। वर्तमान सिद्धांत ( ईओण कालिखित एस. अरहेनियस, प्रोटोलिटिकलिखित I. ब्रोंस्टेड और टी। लोरीऔर इलेक्ट्रोनिकलिखित जी लुईस) की कुछ सीमाएँ हैं और इसलिए केवल विशेष मामलों में ही लागू होती हैं। आइए इनमें से प्रत्येक सिद्धांत पर करीब से नज़र डालें।

अरहेनियस सिद्धांत।

अरहेनियस के आयनिक सिद्धांत में, "एसिड" और "बेस" की अवधारणाएं इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण की प्रक्रिया से निकटता से संबंधित हैं:

एक एसिड एक इलेक्ट्रोलाइट है जो एच + आयन बनाने के लिए समाधान में अलग हो जाता है;

आधार एक इलेक्ट्रोलाइट है जो ओएच-आयन बनाने के लिए समाधान में अलग हो जाता है;

एम्फोलाइट (एम्फोटेरिक इलेक्ट्रोलाइट) एक इलेक्ट्रोलाइट है जो एच + आयनों और ओएच - आयनों दोनों के गठन के साथ समाधान में अलग हो जाता है।

उदाहरण के लिए:

ON H + + A - nH + + MeO n n - Me (OH) n Me n + + nOH -

आयनिक सिद्धांत के अनुसार, तटस्थ अणु और आयन दोनों एसिड हो सकते हैं, उदाहरण के लिए:

एचएफ⇄एच++एफ-

एच 2 पीओ 4 - ⇄ एच + + एचपीओ 4 2 -

एनएच 4 + ⇄ एच + + एनएच 3

आधार के लिए इसी तरह के उदाहरण दिए जा सकते हैं:

कोह कश्मीर + + ओह -

- ⇄ अल (ओएच) 3 + ओएच -

+ फे 2+ + ओएच -

Ampholytes में जस्ता, एल्यूमीनियम, क्रोमियम और कुछ अन्य के हाइड्रॉक्साइड, साथ ही साथ अमीनो एसिड, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड शामिल हैं।

सामान्य तौर पर, समाधान में एसिड-बेस इंटरैक्शन एक न्यूट्रलाइजेशन प्रतिक्रिया में कम हो जाता है:

एच + + ओएच - एच 2 ओ

हालांकि, कई प्रयोगात्मक डेटा आयनिक सिद्धांत की सीमाओं को दर्शाते हैं। तो, अमोनिया, कार्बनिक अमाइन, धातु ऑक्साइड जैसे Na 2 O, CaO, कमजोर एसिड के आयन आदि। पानी की अनुपस्थिति में, वे विशिष्ट आधारों के गुणों को प्रदर्शित करते हैं, हालांकि उनमें हाइड्रॉक्साइड आयन नहीं होते हैं।

दूसरी ओर, कई ऑक्साइड (SO 2 , SO 3 , P 2 O 5 , आदि), हैलाइड, एसिड हैलाइड, बिना हाइड्रोजन आयनों के, यहां तक कि पानी की अनुपस्थिति में भी, अम्लीय गुण प्रदर्शित करते हैं, अर्थात। आधारों को निष्प्रभावी कर दिया जाता है।

इसके अलावा, एक जलीय घोल में और एक गैर-जलीय माध्यम में इलेक्ट्रोलाइट का व्यवहार विपरीत हो सकता है।

तो, पानी में CH 3 COOH एक कमजोर अम्ल है:

सीएच 3 सीओओएच ⇄ सीएच 3 सीओओ - + एच +,

और तरल हाइड्रोजन फ्लोराइड में यह एक आधार के गुणों को प्रदर्शित करता है:

एचएफ + सीएच 3 सीओओएच ⇄ सीएच 3 सीओओएच 2 + + एफ -

इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं के अध्ययन, और विशेष रूप से गैर-जलीय सॉल्वैंट्स में होने वाली प्रतिक्रियाओं ने एसिड और बेस के अधिक सामान्य सिद्धांतों को जन्म दिया है।

ब्रोंस्टेड और लोरी का सिद्धांत।

एसिड और बेस के सिद्धांत का एक और विकास आई। ब्रोंस्टेड और टी। लोरी द्वारा प्रस्तावित प्रोटोलिटिक (प्रोटॉन) सिद्धांत था। इस सिद्धांत के अनुसार:

अम्ल कोई भी पदार्थ है जिसके अणु (या आयन) एक प्रोटॉन दान करने में सक्षम होते हैं, अर्थात। एक प्रोटॉन दाता बनें;

एक आधार कोई भी पदार्थ होता है जिसके अणु (या आयन) एक प्रोटॉन को जोड़ने में सक्षम होते हैं, अर्थात। एक प्रोटॉन स्वीकर्ता बनें;

इस प्रकार, आधार की अवधारणा का काफी विस्तार हुआ है, जिसकी पुष्टि निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं से होती है:

ओह - + एच + एच 2 ओ

एनएच 3 + एच + एनएच 4 +

एच 2 एन-एनएच 3 + + एच + एच 3 एन + -एनएच 3 +

आई. ब्रोंस्टेड और टी. लोरी के सिद्धांत के अनुसार, एक अम्ल और क्षार एक संयुग्मित युग्म बनाते हैं और संतुलन से जुड़े होते हैं:

अम्ल प्रोटॉन + क्षार

चूंकि प्रोटॉन ट्रांसफर रिएक्शन (प्रोटोलिटिक रिएक्शन) प्रतिवर्ती है, और एक प्रोटॉन को रिवर्स प्रक्रिया में भी स्थानांतरित किया जाता है, प्रतिक्रिया उत्पाद एक दूसरे के संबंध में एसिड और बेस होते हैं। इसे एक संतुलन प्रक्रिया के रूप में लिखा जा सकता है:

ऑन + बी वीएन + + ए -,

जहाँ HA एक अम्ल है, B एक आधार है, BH + एक अम्ल है जो आधार B के साथ संयुग्मित है, A - अम्ल HA के साथ संयुग्मित एक आधार है।

उदाहरण।

1) प्रतिक्रिया में:

एचसीएल + ओएच - ⇄ सीएल - + एच 2 ओ,

एचसीएल और एच 2 ओ एसिड हैं, सीएल - और ओएच - संबंधित संयुग्म आधार हैं;

2) प्रतिक्रिया में:

एचएसओ 4 - + एच 2 ओ ⇄ एसओ 4 2 - + एच 3 ओ +,

एचएसओ 4 - और एच 3 ओ + - एसिड, एसओ 4 2 - और एच 2 ओ - बेस;

3) प्रतिक्रिया में:

एनएच 4 + + एनएच 2 - ⇄ 2एनएच 3,

NH 4 + एक अम्ल है, NH 2 - एक क्षार है, और NH 3 एक अम्ल (एक अणु) और एक क्षार (दूसरा अणु) दोनों के रूप में कार्य करता है, अर्थात। उभयचरता के लक्षण दिखाता है - एक एसिड और एक आधार के गुणों को प्रदर्शित करने की क्षमता।

पानी में भी है यह क्षमता:

2एच 2 ओ ⇄ एच 3 ओ + + ओएच -

यहां, एक एच 2 ओ अणु एक प्रोटॉन (आधार) जोड़ता है, एक संयुग्म एसिड बनाता है - एक हाइड्रोक्सोनियम आयन एच 3 ओ +, दूसरा एक प्रोटॉन (एसिड) देता है, एक संयुग्म आधार ओएच - बनाता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है ऑटोप्रोटोलिसिस.

उपरोक्त उदाहरणों से यह देखा जा सकता है कि, ब्रोंस्टेड और लोरी के सिद्धांत में, अरहेनियस के विचारों के विपरीत, क्षारों के साथ एसिड की प्रतिक्रियाओं से पारस्परिक तटस्थता नहीं होती है, लेकिन नए एसिड और बेस के गठन के साथ होते हैं .

यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रोटोलिटिक सिद्धांत "एसिड" और "बेस" की अवधारणाओं को एक संपत्ति के रूप में नहीं, बल्कि एक फ़ंक्शन के रूप में मानता है जो प्रश्न में यौगिक प्रोटोलिटिक प्रतिक्रिया में करता है। वही यौगिक कुछ शर्तों के तहत एसिड के रूप में और दूसरों के तहत आधार के रूप में प्रतिक्रिया कर सकता है। तो, सीएच 3 के एक जलीय घोल में सीओओएच एक एसिड के गुणों को प्रदर्शित करता है, और 100% एच 2 एसओ 4 - एक बेस में।

हालांकि, इसके गुणों के बावजूद, प्रोटोलिटिक सिद्धांत, अरहेनियस सिद्धांत की तरह, उन पदार्थों पर लागू नहीं होता है जिनमें हाइड्रोजन परमाणु नहीं होते हैं, लेकिन साथ ही, एक एसिड के कार्य को प्रदर्शित करते हैं: बोरॉन, एल्यूमीनियम, सिलिकॉन और टिन हलाइड्स .

लुईस सिद्धांत।

पदार्थों को अम्ल और क्षार के रूप में वर्गीकृत करने के संदर्भ में उनके वर्गीकरण के लिए एक अलग दृष्टिकोण लुईस का इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत था। इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के भीतर:

एक एसिड एक कण (अणु या आयन) है जो एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी (इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता) को जोड़ने में सक्षम है;

एक आधार एक कण (अणु या आयन) है जो एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी (इलेक्ट्रॉन दाता) दान करने में सक्षम है।

लुईस के अनुसार, एक अम्ल और एक क्षार एक दूसरे के साथ दाता-स्वीकर्ता बंधन बनाने के लिए परस्पर क्रिया करते हैं। इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी जोड़ने के परिणामस्वरूप, एक इलेक्ट्रॉन-कमी वाले परमाणु में एक पूर्ण इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन होता है - इलेक्ट्रॉनों का एक ऑक्टेट। उदाहरण के लिए:

तटस्थ अणुओं के बीच की प्रतिक्रिया को इसी तरह से दर्शाया जा सकता है:

लुईस सिद्धांत के संदर्भ में न्यूट्रलाइजेशन प्रतिक्रिया को हाइड्रोजन आयन में हाइड्रॉक्साइड आयन के एक इलेक्ट्रॉन जोड़े के जोड़ के रूप में माना जाता है, जो इस जोड़ी को समायोजित करने के लिए एक मुक्त कक्षीय प्रदान करता है:

इस प्रकार, लुईस सिद्धांत की दृष्टि से प्रोटॉन स्वयं, जो आसानी से एक इलेक्ट्रॉन युग्म को जोड़ता है, एक अम्ल का कार्य करता है। इस संबंध में, ब्रोंस्टेड एसिड को लुईस एसिड और बेस के बीच प्रतिक्रिया उत्पादों के रूप में माना जा सकता है। तो, HCl एसिड H + के बेस Cl - के साथ न्यूट्रलाइजेशन का उत्पाद है, और H 3 O + आयन एसिड H + के बेस H 2 O के न्यूट्रलाइजेशन के परिणामस्वरूप बनता है।

लुईस एसिड और बेस के बीच प्रतिक्रियाओं को निम्नलिखित उदाहरणों द्वारा भी चित्रित किया गया है:

लुईस के ठिकानों में हैलाइड आयन, अमोनिया, स्निग्ध और सुगंधित अमाइन, आर 2 सीओ प्रकार के ऑक्सीजन युक्त कार्बनिक यौगिक (जहां आर एक कार्बनिक मूलक है) शामिल हैं।

लुईस एसिड में बोरॉन, एल्यूमीनियम, सिलिकॉन, टिन और अन्य तत्वों के हैलाइड शामिल हैं।

जाहिर है, लुईस के सिद्धांत में, "एसिड" की अवधारणा में रासायनिक यौगिकों की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि, लुईस के अनुसार, एसिड के वर्ग के लिए एक पदार्थ का असाइनमेंट पूरी तरह से उसके अणु की संरचना के कारण होता है, जो इलेक्ट्रॉन-स्वीकर्ता गुणों को निर्धारित करता है, और जरूरी नहीं कि हाइड्रोजन की उपस्थिति से जुड़ा हो परमाणु। लुईस अम्ल जिनमें हाइड्रोजन परमाणु नहीं होते हैं, कहलाते हैं कामोत्तेजक.

समस्या समाधान मानक

1. पानी में Al 2 (SO 4) 3 के इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के लिए समीकरण लिखें।

एल्युमिनियम सल्फेट एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट है और एक जलीय घोल में आयनों में पूर्ण अपघटन से गुजरता है। हदबंदी समीकरण:

अल 2 (एसओ 4) 3 + (2x + 3y)एच 2 ओ 2 3+ + 3 2 -,

या (आयन जलयोजन की प्रक्रिया को ध्यान में रखे बिना):

अल 2 (एसओ 4) 3 2अल 3+ + 3एसओ 4 2 -।

2. ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत के दृष्टिकोण से - HCO 3 आयन क्या है?

शर्तों के आधार पर, HCO 3 आयन प्रोटॉन दान कर सकता है:

एचसीओ 3 - + ओएच - सीओ 3 2 - + एच 2 ओ (1),

और प्रोटॉन जोड़ें:

एचसीओ 3 - + एच 3 ओ + एच 2 सीओ 3 + एच 2 ओ (2)।

इस प्रकार, पहले मामले में, एचसीओ 3 आयन - एक एसिड है, दूसरे में - एक आधार, यानी यह एक एम्फोलाइट है।

3. निर्धारित करें कि प्रतिक्रिया में, लुईस सिद्धांत के दृष्टिकोण से, Ag + आयन क्या है:

एजी + + 2एनएच 3 +

रासायनिक बंधों के निर्माण की प्रक्रिया में, जो दाता-स्वीकर्ता तंत्र के अनुसार आगे बढ़ता है, Ag + आयन, एक मुक्त कक्षीय होने के कारण, एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी स्वीकर्ता है, और इस प्रकार एक लुईस एसिड के गुणों को प्रदर्शित करता है।

4. एक लीटर में विलयन की आयनिक शक्ति ज्ञात कीजिए जिसमें 0.1 mol KCl और 0.1 mol Na 2 SO 4 है।

प्रस्तुत इलेक्ट्रोलाइट्स का पृथक्करण समीकरणों के अनुसार होता है:

ना 2 SO 4 2Na + + SO 4 2 -

इसलिए: सी (के +) \u003d सी (सीएल -) \u003d सी (केसीएल) \u003d 0.1 मोल / एल;

सी (ना +) \u003d 2 × सी (ना 2 एसओ 4) \u003d 0.2 मोल / एल;

सी (एसओ 4 2 -) \u003d सी (ना 2 एसओ 4) \u003d 0.1 मोल / एल।

समाधान की आयनिक शक्ति की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

5. इस विद्युत अपघट्य के विलयन में CuSO4 की सांद्रता ज्ञात कीजिए मैं= 0.6 मोल/ली.

CuSO4 का पृथक्करण समीकरण के अनुसार होता है:

CuSO 4 Cu 2+ + SO 4 2 -

के लिए C (CuSO 4) लेते हैं एक्स mol / l, फिर, प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार, C (Cu 2+) \u003d C (SO 4 2 -) \u003d एक्समोल/ली. इस मामले में, आयनिक ताकत की गणना के लिए अभिव्यक्ति इस तरह दिखेगी:

6. C (KCl) = 0.001 mol / l के साथ KCl के जलीय घोल में K + आयन की गतिविधि गुणांक निर्धारित करें।

जो इस मामले में रूप लेगा:

विलयन की आयनिक शक्ति सूत्र द्वारा ज्ञात की जाती है:

7. एक जलीय घोल में Fe 2+ आयन की गतिविधि गुणांक निर्धारित करें, जिसकी आयनिक शक्ति 1 के बराबर है।

डेबी-हुकेल कानून के अनुसार:

इस तरह:

8. एसिड HA के पृथक्करण स्थिरांक का निर्धारण करें, यदि इस अम्ल के घोल में 0.1 mol/l a = 24% की सांद्रता है।

पृथक्करण की डिग्री के परिमाण से, यह निर्धारित किया जा सकता है कि यह एसिड मध्यम शक्ति का इलेक्ट्रोलाइट है। इसलिए, अम्ल वियोजन स्थिरांक की गणना करने के लिए, हम ओस्टवाल्ड तनुता नियम का पूर्ण रूप में उपयोग करते हैं:

9. इलेक्ट्रोलाइट सांद्रता निर्धारित करें, यदि a = 10%, कडी \u003d 10 - 4।

ओस्टवाल्ड के कमजोर पड़ने के नियम से:

10. मोनोबैसिक एसिड हा के पृथक्करण की डिग्री 1% से अधिक नहीं है। (एचए) = 6.4×10 - 7। 0.01 mol/l की एकाग्रता के साथ इसके समाधान में HA के पृथक्करण की डिग्री निर्धारित करें ।

पृथक्करण की डिग्री के परिमाण से, यह निर्धारित किया जा सकता है कि यह एसिड एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है। यह हमें ओस्टवाल्ड कमजोर पड़ने वाले कानून के अनुमानित सूत्र का उपयोग करने की अनुमति देता है:

11. 0.001 mol / l की सांद्रता के साथ इसके घोल में इलेक्ट्रोलाइट के पृथक्करण की डिग्री 0.009 है। इस इलेक्ट्रोलाइट के पृथक्करण स्थिरांक का निर्धारण करें।

समस्या की स्थिति से देखा जा सकता है कि यह इलेक्ट्रोलाइट कमजोर है (a = 0.9%)। इसलिए:

12. (HNO 2) = 3.35। मोनोबैसिक एसिड एचए की ताकत के साथ एचएनओ 2 की ताकत की तुलना करें, सी (एचए) = 0.15 मोल / एल के साथ समाधान में पृथक्करण की डिग्री 15% है।

ओस्टवाल्ड समीकरण के पूर्ण रूप का उपयोग करके (HA) की गणना करें:

चूंकि (एचए)< (HNO 2), то кислота HA является более сильной кислотой по сравнению с HNO 2 .

13. अन्य आयनों वाले दो KCl विलयन हैं। यह ज्ञात है कि पहले विलयन की आयनिक शक्ति ( मैं 1) 1 के बराबर है, और दूसरा ( मैं 2) 10 - 2 है। गतिविधि कारकों की तुलना करें एफइन विलयनों में (K+) और निष्कर्ष निकालिए कि इन विलयनों के गुण KCl के अपरिमित तनु विलयनों के गुणों से किस प्रकार भिन्न हैं।

K + आयनों के गतिविधि गुणांक की गणना डेबी-हकेल कानून का उपयोग करके की जाती है:

गतिविधि कारक एफसमाधान के अनंत तनुकरण पर किसी दिए गए सांद्रता के इलेक्ट्रोलाइट समाधान के व्यवहार में उसके व्यवहार से विचलन का एक उपाय है।

जैसा एफ 1 = 0.316 1 से अधिक विचलन करता है एफ 2 \u003d 0.891, फिर उच्च आयनिक शक्ति वाले घोल में, KCl समाधान के व्यवहार में अनंत कमजोर पड़ने पर उसके व्यवहार से अधिक विचलन देखा जाता है।

आत्म-नियंत्रण के लिए प्रश्न

1. इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण क्या है?

2. कौन से पदार्थ इलेक्ट्रोलाइट्स और गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स कहलाते हैं? उदाहरण दो।

3. हदबंदी की डिग्री क्या है?

4. कौन से कारक पृथक्करण की डिग्री निर्धारित करते हैं?

5. कौन से इलेक्ट्रोलाइट्स को मजबूत माना जाता है? मध्यम शक्ति क्या हैं? कमजोर क्या हैं? उदाहरण दो।

6. वियोजन स्थिरांक क्या है? वियोजन नियतांक किस पर निर्भर करता है और किस पर निर्भर नहीं करता है?

7. मध्यम और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के द्विआधारी समाधान में निरंतर और हदबंदी की डिग्री कैसे संबंधित हैं?

8. प्रबल विद्युत अपघट्यों के विलयन अपने व्यवहार में आदर्शता से विचलन क्यों प्रदर्शित करते हैं?

9. "पृथक्करण की स्पष्ट डिग्री" शब्द का सार क्या है?

10. आयन की गतिविधि क्या है? एक गतिविधि गुणांक क्या है?

11. प्रबल विद्युत अपघट्य विलयन के तनुकरण (एकाग्रता) के साथ सक्रियता गुणांक का मान किस प्रकार परिवर्तित होता है? समाधान के अनंत तनुकरण पर गतिविधि गुणांक का सीमित मान क्या है?

12. विलयन की आयनिक शक्ति क्या है?

13. गतिविधि गुणांक की गणना कैसे की जाती है? डेबी-हुकेल कानून तैयार करें।

14. अम्ल और क्षार के आयनिक सिद्धांत (अरहेनियस सिद्धांत) का सार क्या है?

15. अम्ल और क्षार के प्रोटोलिटिक सिद्धांत (ब्रोंस्टेड और लोरी के सिद्धांत) और अरहेनियस के सिद्धांत के बीच मूलभूत अंतर क्या है?

16. इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत (लुईस सिद्धांत) "एसिड" और "बेस" की अवधारणाओं की व्याख्या कैसे करता है? उदाहरण दो।

स्वतंत्र समाधान के लिए कार्यों के प्रकार

विकल्प संख्या 1

1. Fe 2 (SO 4) 3 के विद्युत अपघटनी वियोजन का समीकरण लिखिए।

ऑन + एच 2 ओ ⇄ एच 3 ओ + + ए -।

विकल्प संख्या 2

1. CuCl 2 के विद्युत अपघटनी वियोजन का समीकरण लिखिए।

2. निर्धारित करें कि, लुईस सिद्धांत के दृष्टिकोण से, प्रतिक्रिया में S 2 आयन क्या है:

2एजी + + एस 2 - ⇄ एजी 2 एस।

3. विलयन में इलेक्ट्रोलाइट की मोलर सांद्रता की गणना करें यदि a = 0.75%, a = 10 - 5।

विकल्प संख्या 3

1. Na 2 SO 4 के इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के लिए समीकरण लिखें।

2. निर्धारित करें कि, लुईस सिद्धांत के दृष्टिकोण से, प्रतिक्रिया में CN आयन क्या है:

Fe 3 + + 6CN - 3 -।

3. CaCl 2 विलयन की आयनिक शक्ति 0.3 mol/l है। सी (CaCl 2) की गणना करें।

विकल्प संख्या 4

1. Ca(OH) 2 के विद्युत अपघटनी वियोजन का समीकरण लिखिए।

2. निर्धारित करें कि ब्रोंस्टेड सिद्धांत के दृष्टिकोण से प्रतिक्रिया में एच 2 ओ अणु क्या है:

एच 3 ओ + ⇄ एच + + एच 2 ओ।

3. K2 SO4 विलयन की आयनिक शक्ति 1.2 mol/l है। सी (के 2 एसओ 4) की गणना करें।

विकल्प संख्या 5

1. K 2 SO 3 के इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के लिए समीकरण लिखें।

एनएच 4 + + एच 2 ओ ⇄ एनएच 3 + एच 3 ओ +।

3. (सीएच 3 सीओओएच) = 4.74। सीएच 3 सीओओएच की ताकत की तुलना मोनोबैसिक एसिड एचए की ताकत से करें, जिसके पृथक्करण की डिग्री सी (एचए) = 3.6 × 10 - 5 मोल / एल के साथ समाधान में 10% है।

विकल्प संख्या 6

1. K 2 S के विद्युत अपघटनी वियोजन का समीकरण लिखिए।

2. निर्धारित करें कि, लुईस सिद्धांत के दृष्टिकोण से, प्रतिक्रिया में AlBr 3 अणु क्या है:

Br - + AlBr 3 ⇄ - .

विकल्प संख्या 7

1. Fe(NO 3) 2 के विद्युत अपघटनी वियोजन का समीकरण लिखिए।

2. निर्धारित करें कि, लुईस सिद्धांत के दृष्टिकोण से, आयन Cl - प्रतिक्रिया में क्या है:

Cl - + AlCl 3 - .

विकल्प संख्या 8

1. K 2 MnO4 के इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के लिए समीकरण लिखें।

2. निर्धारित करें कि ब्रोंस्टेड सिद्धांत के दृष्टिकोण से, प्रतिक्रिया में एचएसओ 3 आयन क्या है:

एचएसओ 3 - + ओएच - ⇄ एसओ 3 2 - + एच 2 ओ।

विकल्प संख्या 9

1. अल 2 (एसओ 4) 3 के इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के लिए समीकरण लिखें।

2. निर्धारित करें कि, लुईस सिद्धांत के दृष्टिकोण से, प्रतिक्रिया में Co 3+ आयन क्या है:

सह 3+ + 6NO 2 - 3 -।

3. 1 लीटर घोल में 0.348 g K 2 SO 4 और 0.17 g NaNO 3 होता है। इस विलयन की आयनिक शक्ति ज्ञात कीजिए।

विकल्प संख्या 10

1. Ca(NO 3) 2 के विद्युत अपघटनी वियोजन का समीकरण लिखिए।

बी + एच 2 ओ ⇄ ओएच - + बीएच +।

3. विलयन में इलेक्ट्रोलाइट सांद्रता की गणना करें यदि a = 5%, a = 10 - 5।

विकल्प संख्या 11

1. KMnO4 के इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के लिए समीकरण लिखें।

2. निर्धारित करें कि, लुईस सिद्धांत के दृष्टिकोण से, प्रतिक्रिया में Cu 2+ आयन क्या है:

घन 2+ + 4एनएच 3 2 +।

3. C (CuSO 4) = 0.016 mol / l के साथ CuSO 4 विलयन में Cu 2+ आयन की सक्रियता गुणांक की गणना करें।

विकल्प संख्या 12

1. Na 2 CO 3 के इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के लिए समीकरण लिखें।

के + + एक्सएच 2 ओ ⇄ +।

3. अन्य इलेक्ट्रोलाइट युक्त दो NaCl समाधान हैं। इन विलयनों की आयनिक शक्ति के मान क्रमशः बराबर होते हैं: मैं 1 \u003d 0.1 मोल / एल, मैं 2 = 0.01 मोल/ली। गतिविधि कारकों की तुलना करें एफ(ना +) इन समाधानों में।

विकल्प संख्या 13

1. Al(NO 3) 3 के इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के लिए समीकरण लिखें।

2. निर्धारित करें कि, लुईस सिद्धांत के दृष्टिकोण से, प्रतिक्रिया में RNH 2 अणु क्या है:

आरएनएच 2 + एच 3 ओ + आरएनएच 3 + + एच 2 ओ।

3. FeSO4 और KNO3 वाले विलयन में धनायनों के सक्रियता गुणांकों की तुलना करें, बशर्ते कि इलेक्ट्रोलाइट सांद्रता क्रमशः 0.3 और 0.1 mol/l हो।

विकल्प संख्या 14

1. के 3 पीओ 4 के इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के लिए समीकरण लिखें।

2. निर्धारित करें कि ब्रोंस्टेड सिद्धांत के दृष्टिकोण से प्रतिक्रिया में एच 3 ओ + आयन क्या है:

एचएसओ 3 - + एच 3 ओ + ⇄ एच 2 एसओ 3 + एच 2 ओ।

विकल्प संख्या 15

1. K2 SO4 के इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के लिए समीकरण लिखें।

2. निर्धारित करें कि प्रतिक्रिया में, लुईस सिद्धांत के दृष्टिकोण से, Pb (OH) 2 क्या है:

पीबी (ओएच) 2 + 2ओएच - ⇄ 2 -।

विकल्प संख्या 16

1. Ni(NO 3) 2 के विद्युत अपघटनी वियोजन का समीकरण लिखिए।

2. निर्धारित करें कि ब्रोंस्टेड सिद्धांत के दृष्टिकोण से, प्रतिक्रिया में हाइड्रोनियम आयन (H 3 O +) क्या है:

2एच 3 ओ + + एस 2 - ⇄ एच 2 एस + 2 एच 2 ओ।

3. केवल Na 3 PO 4 वाले विलयन की आयनिक शक्ति 1.2 mol / l है। Na 3 PO 4 की सांद्रता ज्ञात कीजिए।

विकल्प संख्या 17

1. (NH 4) 2 SO 4 के इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के लिए समीकरण लिखें।

2. निर्धारित करें कि, ब्रोंस्टेड सिद्धांत के दृष्टिकोण से, प्रतिक्रिया में NH 4 + आयन क्या है:

एनएच 4 + + ओएच - ⇄ एनएच 3 + एच 2 ओ।

3. KI और Na 2 SO 4 दोनों वाले विलयन की आयनिक शक्ति 0.4 mol / l है। सी (केआई) = 0.1 मोल/ली। Na 2 SO 4 की सांद्रता ज्ञात कीजिए।

विकल्प संख्या 18

1. Cr 2 (SO 4) 3 के इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के लिए समीकरण लिखें।

2. निर्धारित करें कि ब्रोंस्टेड सिद्धांत के दृष्टिकोण से, प्रतिक्रिया में प्रोटीन अणु क्या है:

सूचना का खंड

पी एच स्केल

टेबल तीनएच + और ओएच - आयनों की सांद्रता के बीच संबंध।

समस्या समाधान मानक

1. विलयन में हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता 10 - 3 mol/l है। इस विलयन में pH, pOH और [OH - ] मान परिकलित करें। विलयन का माध्यम ज्ञात कीजिए।

टिप्पणी।गणना के लिए निम्नलिखित अनुपातों का उपयोग किया जाता है: lg10 ए = ए; 10 एलजी ए = ए.

pH = 3 वाले विलयन का माध्यम अम्लीय होता है, क्योंकि pH< 7.

2. 0.002 mol/l की मोलर सांद्रता वाले हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के विलयन का pH परिकलित करें।

चूँकि HC1 »1 के तनु घोल में और मोनोबैसिक एसिड C (k-you) \u003d C (k-you) के घोल में हम लिख सकते हैं:

3. C(CH 3 COOH) = 0.01 mol / l के साथ एसिटिक एसिड के घोल के 10 मिली में 90 मिली पानी मिलाया गया। तनुकरण से पहले और बाद में विलयन के pH मानों के बीच अंतर ज्ञात कीजिए, यदि (CH 3 COOH) = 1.85 × 10 - 5।

1) एक कमजोर मोनोबैसिक एसिड सीएच 3 सीओओएच के प्रारंभिक समाधान में:

इसलिये:

2) 10 मिली एसिड के घोल में 90 मिली पानी मिलाने से घोल का 10 गुना कमजोर पड़ जाता है। इसलिए।

विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट्स के पृथक्करण की डिग्री के मापन से पता चला है कि समाधानों की समान सामान्य सांद्रता पर अलग-अलग इलेक्ट्रोलाइट्स आयनों में बहुत अलग तरीके से अलग हो जाते हैं।

एसिड के पृथक्करण की डिग्री के मूल्यों में अंतर विशेष रूप से महान है। उदाहरण के लिए, 0.1 एन में नाइट्रिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड। समाधान लगभग पूरी तरह से आयनों में विघटित हो जाते हैं; कार्बोनिक, हाइड्रोसायनिक और अन्य एसिड समान परिस्थितियों में केवल कुछ हद तक अलग हो जाते हैं।

पानी में घुलनशील क्षार (क्षार) में से, अमोनियम ऑक्साइड हाइड्रेट कमजोर रूप से अलग हो रहा है, शेष क्षार अच्छी तरह से अलग हो जाते हैं। सभी लवण, कुछ अपवादों के साथ, आयनों में भी अच्छी तरह से अलग हो जाते हैं।

अलग-अलग एसिड के पृथक्करण की डिग्री के मूल्यों में अंतर उनके अणुओं को बनाने वाले परमाणुओं के बीच वैलेंस बॉन्ड की प्रकृति के कारण होता है। हाइड्रोजन और बाकी अणु के बीच का बंधन जितना अधिक ध्रुवीय होगा, इसे विभाजित करना उतना ही आसान होगा, एसिड उतना ही अलग होगा।

इलेक्ट्रोलाइट्स जो आयनों में अच्छी तरह से अलग हो जाते हैं, मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स कहलाते हैं, कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के विपरीत जो जलीय घोल में केवल कुछ ही आयन बनाते हैं। मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान बहुत अधिक सांद्रता पर भी उच्च विद्युत चालकता बनाए रखते हैं। इसके विपरीत, कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान की विद्युत चालकता बढ़ती एकाग्रता के साथ तेजी से घटती है। मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स में हाइड्रोक्लोरिक, नाइट्रिक, सल्फ्यूरिक और कुछ अन्य जैसे एसिड, फिर क्षार (एनएच 4 ओएच को छोड़कर) और लगभग सभी लवण शामिल हैं।

पॉलीओनिक एसिड और पॉलीएसिड बेस चरणों में अलग हो जाते हैं। तो, उदाहरण के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड अणु सबसे पहले समीकरण के अनुसार अलग हो जाते हैं

एच 2 एसओ 4 ⇄ एच + एचएसओ 4 '

या अधिक सटीक:

एच 2 एसओ 4 + एच 2 ओ ⇄ एच 3 ओ + एचएसओ 4 '

समीकरण के अनुसार दूसरे हाइड्रोजन आयन का विलोपन

एचएसओ 4 '⇄ एच + एसओ 4 »

या

एचएसओ 4 '+ एच 2 ओ ⇄ एच 3 ओ + एसओ 4 "

यह पहले से ही बहुत अधिक कठिन है, क्योंकि इसे दोगुने आवेशित आयन SO 4 "के आकर्षण को दूर करना है, जो निश्चित रूप से, हाइड्रोजन आयन को एकल आवेशित आयन HSO 4 की तुलना में अधिक मजबूती से अपनी ओर आकर्षित करता है। इसलिए, पृथक्करण का दूसरा चरण या, जैसा कि वे कहते हैं, द्वितीयक पृथक्करण बहुत छोटे में होता हैप्राथमिक एक की तुलना में डिग्री, और साधारण सल्फ्यूरिक एसिड समाधान में केवल SO 4 आयनों की एक छोटी संख्या होती है "

फॉस्फोरिक एसिड एच 3 आरओ 4 तीन चरणों में अलग हो जाता है:

एच 3 पीओ 4 ⇄ एच + एच 2 पीओ 4 '

एच 2 पीओ 4 एच + एचपीओ4 »

एचपीओ 4 » एच + पीओ 4 »'

एच 3 आरओ 4 अणु एच और एच 2 आरओ 4 आयनों में दृढ़ता से अलग हो जाते हैं। आयन एच 2 पीओ 4 'एक कमजोर एसिड की तरह व्यवहार करते हैं, और एच और एचपीओ 4 में कुछ हद तक अलग हो जाते हैं। दूसरी ओर, एचपीओ 4 आयन, एक बहुत ही कमजोर एसिड के रूप में अलग हो जाते हैं, और लगभग एच आयन नहीं देते हैं।

और पीओ 4 "'

अणु में एक से अधिक हाइड्रॉक्सिल समूह वाले क्षार भी चरणों में अलग हो जाते हैं। उदाहरण के लिए:

Va(OH) 2 BaOH + OH'

वाओह वा + ओह'

जहां तक लवण की बात है, सामान्य लवण हमेशा धातु आयनों और अम्ल अवशेषों में वियोजित होते हैं। उदाहरण के लिए:

CaCl 2 Ca + 2Cl 'Na 2 SO 4 ⇄ 2Na + SO 4 "

एसिड लवण, जैसे पॉलीबेसिक एसिड, चरणों में अलग हो जाते हैं। उदाहरण के लिए:

NaHCO 3 Na + HCO 3 '

एचसीओ 3 '⇄ एच + सीओ 3 »

हालांकि, दूसरा चरण बहुत छोटा है, ताकि एसिड नमक के घोल में केवल थोड़ी संख्या में हाइड्रोजन आयन हों।

मूल लवण, क्षारकीय और अम्ल अवशेषों के आयनों में वियोजित हो जाते हैं। उदाहरण के लिए:

फे (ओएच) सीएल 2 FeOH + 2Cl"

धातु और हाइड्रॉक्सिल आयनों में मुख्य अवशेषों के आयनों का द्वितीयक पृथक्करण लगभग नहीं होता है।

तालिका में। 11 0 . में कुछ अम्लों, क्षारों और लवणों के पृथक्करण की डिग्री के संख्यात्मक मूल्यों को दर्शाता है , 1 एन. समाधान।

बढ़ती एकाग्रता के साथ घटता है। इसलिए, बहुत केंद्रित समाधानों में, यहां तक कि मजबूत एसिड भी अपेक्षाकृत कमजोर रूप से अलग हो जाते हैं। के लिए

तालिका 11

अम्ल, क्षार और लवण 0.1 N में।18° . पर समाधान

इलेक्ट्रोलाइट	सूत्र	% में हदबंदी की डिग्री
अम्ल
नमक	एचसीएल	92
Hydrobromic	एचबीआर	92
हाइड्रोआयोडाइड	एचजे	. 92
नाइट्रोजन	एचएनओ3	92
गंधक का	एच 2 एसओ 4	58
नारकीय	एच 2 एसओ 3	34
फॉस्फोरिक	एच 3 पीओ 4	27
हाइड्रोफ्लोरिक	एचएफ	8,5
खट्टा	CH3COOH	1,3
कोयला	एच 2 CO3	0,17
हाइड्रोजन सल्फाइड	एच 2 एस	0,07
हाइड्रोसायनिक	एचसीएन	0,01
बोर्नाया	एच 3 बीओ 3	0,01
नींव
बेरियम हाइड्रॉक्साइड	बा (ओएच) 2	92
कास्टिक पोटाश	चोर	89
सोडियम हाइड्रॉक्साइड	नाओनी	84
अमोनियम हाइड्रॉक्साइड	NH4OH	1,3
नमक
क्लोराइड	केसीएल	86
अमोनियम क्लोराइड	NH4Cl	85
क्लोराइड	सोडियम क्लोराइड	84
नाइट्रेट	KNO 3	83
	AgNO3	81
सिरका अम्ल	नच 3 सीओओ	79
क्लोराइड	ZnCl 2	73
सल्फेट	ना 2 एसओ 4	69
सल्फेट	ZnSO4	40
सल्फेट

पृथक्करण की डिग्री के आधार पर इलेक्ट्रोलाइट्स को दो समूहों में वर्गीकृत किया जाता है - मजबूत और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स। मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स में पृथक्करण की डिग्री एक या 30% से अधिक होती है, कमजोर वाले - एक से कम या 3% से कम।

पृथक्करण प्रक्रिया

इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण - आयनों में अणुओं के विघटन की प्रक्रिया - सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए धनायन और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन। आवेशित कणों में विद्युत धारा प्रवाहित होती है। इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण केवल समाधान और पिघलने में संभव है।

पृथक्करण की प्रेरक शक्ति पानी के अणुओं की क्रिया के तहत सहसंयोजक ध्रुवीय बंधों का विघटन है। ध्रुवीय अणु पानी के अणुओं द्वारा दूर खींचे जाते हैं। ठोस पदार्थों में, तापन प्रक्रिया के दौरान आयनिक बंध टूट जाते हैं। उच्च तापमान क्रिस्टल जाली के नोड्स में आयनों के कंपन का कारण बनता है।

चावल। 1. पृथक्करण की प्रक्रिया।

वे पदार्थ जो विलयन में आसानी से आयनों में विघटित हो जाते हैं या पिघल जाते हैं और इसलिए विद्युत का संचालन करते हैं, इलेक्ट्रोलाइट्स कहलाते हैं। गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स बिजली का संचालन नहीं करते हैं, टीके। धनायनों और आयनों में विघटित न हों।

पृथक्करण की डिग्री के आधार पर, मजबूत और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स को प्रतिष्ठित किया जाता है। मजबूत पानी में घुल जाते हैं, यानी। पूरी तरह से, ठीक होने की संभावना के बिना, आयनों में विघटित हो जाते हैं। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स आंशिक रूप से धनायनों और आयनों में विघटित हो जाते हैं। उनके पृथक्करण की डिग्री मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स की तुलना में कम है।

पृथक्करण की डिग्री पदार्थों की कुल सांद्रता में विघटित अणुओं के अनुपात को दर्शाती है। इसे सूत्र α = n/N द्वारा व्यक्त किया जाता है।

चावल। 2. हदबंदी की डिग्री।

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स की सूची:

पतला और कमजोर अकार्बनिक एसिड - एच 2 एस, एच 2 एसओ 3, एच 2 सीओ 3, एच 2 सीओ 3, एच 3 बीओ 3;
कुछ कार्बनिक अम्ल (अधिकांश कार्बनिक अम्ल गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स हैं) - CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH;
अघुलनशील क्षार - अल (OH) 3, Cu (OH) 2, Fe (OH) 2, Zn (OH) 2;
अमोनियम हाइड्रॉक्साइड - NH 4 OH।

चावल। 3. घुलनशीलता की तालिका।

पृथक्करण प्रतिक्रिया आयनिक समीकरण का उपयोग करके लिखी जाती है:

एचएनओ 2 एच + + नहीं 2 -;
एच 2 एस एच + + एचएस -;
एनएच 4 ओएच ↔ एनएच 4 + + ओएच -।

पॉलीबेसिक एसिड चरणों में अलग हो जाते हैं:

एच 2 सीओ 3 एच + + एचसीओ 3 -;
एचसीओ 3 - ↔ एच + + सीओ 3 2-।

अघुलनशील क्षार भी चरणों में टूटते हैं:

Fe(OH) 3 Fe(OH) 2 + + OH -;
Fe(OH) 2 + FeOH 2+ + OH -;
FeOH 2+ Fe 3+ + OH -।

पानी को कमजोर इलेक्ट्रोलाइट के रूप में वर्गीकृत किया गया है। पानी व्यावहारिक रूप से बिजली का संचालन नहीं करता है, क्योंकि। कमजोर रूप से हाइड्रोजन केशन और हाइड्रॉक्साइड आयन आयनों में विघटित हो जाता है। परिणामी आयनों को पानी के अणुओं में फिर से जोड़ा जाता है:

एच 2 ओ एच + + ओएच -।

अगर पानी आसानी से बिजली का संचालन करता है, तो उसमें अशुद्धियाँ होती हैं। आसुत जल अचालक होता है।

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स का पृथक्करण प्रतिवर्ती है। गठित आयनों को अणुओं में पुन: संयोजित किया जाता है।

हमने क्या सीखा?

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स में ऐसे पदार्थ शामिल होते हैं जो आंशिक रूप से आयनों में विघटित होते हैं - सकारात्मक धनायन और ऋणात्मक आयन। इसलिए, ऐसे पदार्थ बिजली का संचालन अच्छी तरह से नहीं करते हैं। इनमें कमजोर और तनु अम्ल, अघुलनशील क्षार, विरल रूप से घुलनशील लवण शामिल हैं। सबसे कमजोर इलेक्ट्रोलाइट पानी है। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स का पृथक्करण एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया है।

इलेक्ट्रोलाइट्स पदार्थ, पदार्थों के मिश्र धातु या समाधान होते हैं जिनमें इलेक्ट्रोलाइटिक रूप से गैल्वेनिक करंट का संचालन करने की क्षमता होती है। यह निर्धारित करने के लिए कि पदार्थ किस इलेक्ट्रोलाइट्स से संबंधित है, आप इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के सिद्धांत का उपयोग कर सकते हैं।

अनुदेश

इस सिद्धांत का सार यह है कि जब पिघलाया जाता है (पानी में घुल जाता है), तो लगभग सभी इलेक्ट्रोलाइट्स आयनों में विघटित हो जाते हैं, जो सकारात्मक और नकारात्मक दोनों चार्ज होते हैं (जिसे इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण कहा जाता है)। एक विद्युत प्रवाह के प्रभाव में, ऋणात्मक (आयन "-") एनोड (+) की ओर बढ़ते हैं, और धनात्मक आवेशित (धनायन, "+") कैथोड (-) की ओर बढ़ते हैं। इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है (रिवर्स प्रक्रिया को "मोलराइजेशन" कहा जाता है)।
इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण की डिग्री (ए) इलेक्ट्रोलाइट की प्रकृति, विलायक और उनकी एकाग्रता पर निर्भर करती है। यह अणुओं की संख्या (एन) का अनुपात है जो आयनों में विघटित हो गए हैं और समाधान (एन) में पेश किए गए अणुओं की कुल संख्या में हैं। आपको मिलता है: ए = एन / एन
इस प्रकार, मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स ऐसे पदार्थ होते हैं जो पानी में घुलने पर आयनों में पूरी तरह से विघटित हो जाते हैं। मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स, एक नियम के रूप में, अत्यधिक ध्रुवीय या आयनिक बंधन वाले पदार्थ शामिल हैं: ये लवण हैं जो अत्यधिक घुलनशील, मजबूत एसिड (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), साथ ही साथ मजबूत आधार (KOH, NaOH) हैं। आरबीओएच, बा (ओएच) 2, सीएसओएच, सीनियर (ओएच) 2, लीओएच, सीए (ओएच) 2)। एक प्रबल विद्युत अपघट्य में, इसमें घुलने वाला पदार्थ अधिकतर आयनों (आयनों और धनायनों) के रूप में होता है; व्यावहारिक रूप से कोई अणु नहीं हैं जो असंबद्ध हैं।
कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स ऐसे पदार्थ होते हैं जो केवल आंशिक रूप से आयनों में अलग हो जाते हैं। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स, समाधान में आयनों के साथ, अविभाजित अणु होते हैं। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स घोल में आयनों की मजबूत सांद्रता नहीं देते हैं। कमजोर लोगों में शामिल हैं:
- कार्बनिक अम्ल (लगभग सभी) (C2H5COOH, CH3COOH, आदि);
- कुछ अकार्बनिक एसिड (H2S, H2CO3, आदि);
- लगभग सभी लवण, पानी में थोड़ा घुलनशील, अमोनियम हाइड्रॉक्साइड, साथ ही सभी क्षार (Ca3 (PO4) 2; Cu (OH) 2; Al (OH) 3; NH4OH);
- पानी। वे व्यावहारिक रूप से विद्युत प्रवाह, या आचरण नहीं करते हैं, लेकिन खराब तरीके से करते हैं।

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्सपदार्थ जो आंशिक रूप से आयनों में वियोजित होते हैं। आयनों के साथ कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान में असंबद्ध अणु होते हैं। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स समाधान में आयनों की उच्च सांद्रता नहीं दे सकते हैं। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स में शामिल हैं:

1) लगभग सभी कार्बनिक अम्ल (CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH, आदि);

2) कुछ अकार्बनिक एसिड (एच 2 सीओ 3, एच 2 एस, आदि);

3) लगभग सभी पानी में घुलनशील लवण, क्षार और अमोनियम हाइड्रॉक्साइड Ca 3 (PO 4) 2 ; घन (ओएच) 2; अल (ओएच) 3; NH4OH;

ये बिजली के कुचालक (या लगभग अचालक) होते हैं।

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान में आयन सांद्रता गुणात्मक रूप से डिग्री और पृथक्करण स्थिरांक द्वारा विशेषता है।

पृथक्करण की डिग्री एक इकाई के अंशों में या प्रतिशत के रूप में व्यक्त की जाती है (ए \u003d 0.3 मजबूत और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स में सशर्त विभाजन सीमा है)।

पृथक्करण की डिग्री कमजोर इलेक्ट्रोलाइट समाधान की एकाग्रता पर निर्भर करती है। जब पानी से पतला किया जाता है, तो पृथक्करण की डिग्री हमेशा बढ़ जाती है, क्योंकि प्रति विलेय अणु में विलायक के अणुओं (H2O) की संख्या बढ़ जाती है। ले चेटेलियर सिद्धांत के अनुसार, इस मामले में इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण का संतुलन उत्पाद निर्माण की दिशा में स्थानांतरित होना चाहिए, अर्थात। हाइड्रेटेड आयन।

इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण की डिग्री समाधान के तापमान पर निर्भर करती है। आमतौर पर बढ़ते तापमान के साथ, पृथक्करण की डिग्री बढ़ जाती है, क्योंकि अणुओं में बंधन सक्रिय हो जाते हैं, वे अधिक गतिशील हो जाते हैं और आयनित करना आसान हो जाता है। एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट समाधान में आयनों की एकाग्रता की गणना पृथक्करण की डिग्री जानने के लिए की जा सकती है एऔर पदार्थ की प्रारंभिक एकाग्रता सीमिश्रण में।

एचएएन = एच + + एन -।

इस प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक K p पृथक्करण स्थिरांक K d है:

के डी =। /। (10.11)

यदि हम संतुलन सांद्रता को एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट C की सांद्रता और इसके पृथक्करण की डिग्री α के रूप में व्यक्त करते हैं, तो हम प्राप्त करते हैं:

के डी \u003d सी। α। सी. α/सी. (1-α) = सी। α 2 / 1-α। (10.12)

इस रिश्ते को कहा जाता है ओस्टवाल्ड का तनुकरण नियम. α . पर बहुत कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए<<1 это уравнение упрощается:

के डी \u003d सी। α 2। (10.13)

यह हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है कि, अनंत तनुकरण पर, वियोजन की डिग्री α एकता की ओर प्रवृत्त होती है।

पानी में प्रोटोलिटिक संतुलन:

तनु विलयनों में एक नियत ताप पर जल में जल की सान्द्रता नियत तथा 55.5 के बराबर होती है, ( )

, (10.15)

जहां K पानी का आयनिक उत्पाद है।

फिर =10 -7 । व्यवहार में, मापने और रिकॉर्ड करने की सुविधा के कारण, एक मान का उपयोग किया जाता है - एक एसिड या बेस की ताकत का पीएच मान, (मानदंड)। उसी प्रकार .

समीकरण से (11.15): . पीएच = 7 पर - समाधान की प्रतिक्रिया तटस्थ है, पीएच . पर<7 – кислая, а при pH>7 - क्षारीय।

सामान्य परिस्थितियों में (0 डिग्री सेल्सियस):

, तब

चित्र 10.4 - विभिन्न पदार्थों और प्रणालियों का pH

10.7 मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान

मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स ऐसे पदार्थ होते हैं, जो पानी में घुलने पर आयनों में लगभग पूरी तरह से विघटित हो जाते हैं। एक नियम के रूप में, मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स में आयनिक या अत्यधिक ध्रुवीय बंधन वाले पदार्थ शामिल होते हैं: सभी अत्यधिक घुलनशील लवण, मजबूत एसिड (HCl, HBr, HI, HClO 4, H 2 SO 4, HNO 3) और मजबूत आधार (LiOH, NaOH, KOH, आरबीओएच, सीएसओएच, बा (ओएच) 2, सीनियर (ओएच) 2, सीए (ओएच) 2)।

प्रबल विद्युत अपघट्य के विलयन में विलेय मुख्य रूप से आयनों (धनायनों और ऋणायनों) के रूप में पाया जाता है; असंबद्ध अणु व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित हैं।

मजबूत और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के बीच मूलभूत अंतर यह है कि मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स का पृथक्करण संतुलन पूरी तरह से दाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है:

एच 2 एसओ 4 \u003d एच + + एचएसओ 4 -,

और इसलिए संतुलन का स्थिरांक (पृथक्करण) एक अनिश्चित मात्रा बन जाता है। एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट की बढ़ती एकाग्रता के साथ विद्युत चालकता में कमी आयनों के इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन के कारण होती है।

डच वैज्ञानिक पेट्रस जोसेफस विल्हेल्मस डेबी और जर्मन वैज्ञानिक एरिच हकल ने कहा:

1) इलेक्ट्रोलाइट पूरी तरह से अलग हो जाता है, लेकिन अपेक्षाकृत पतला समाधान (सी एम = 0.01 मोल। एल -1) में;

2) प्रत्येक आयन विपरीत चिन्ह के आयनों के एक कोश से घिरा होता है। बदले में, इनमें से प्रत्येक आयन घुल जाता है। इस वातावरण को आयनिक वातावरण कहा जाता है। विपरीत संकेतों के आयनों की इलेक्ट्रोलाइटिक बातचीत में, आयनिक वातावरण के प्रभाव को ध्यान में रखना आवश्यक है। जब धनायन किसी स्थिरवैद्युत क्षेत्र में गति करता है, तो आयनिक वातावरण विकृत हो जाता है; वह उसके आगे मोटा और उसके पीछे पतला हो जाता है। आयनिक वातावरण की इस विषमता का धनायन की गति पर अधिक निरोधात्मक प्रभाव पड़ता है, इलेक्ट्रोलाइट्स की सांद्रता जितनी अधिक होती है और आयनों का आवेश उतना ही अधिक होता है। इन प्रणालियों में, एकाग्रता की अवधारणा अस्पष्ट हो जाती है और इसे गतिविधि द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए। एक द्विआधारी एकल आवेशित इलेक्ट्रोलाइट के लिए कटान = कैट + + एन - क्रमशः धनायन (ए +) और आयन (ए -) की गतिविधियां हैं,

ए + = +। सी + , ए - = γ -। सी -, (10.16)

जहाँ C + और C - क्रमशः धनायन और ऋणायन की विश्लेषणात्मक सांद्रताएँ हैं;

+ और γ - - उनकी गतिविधि गुणांक।

(10.17)

प्रत्येक आयन की गतिविधि को अलग से निर्धारित करना असंभव है, इसलिए, एकल आवेशित इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए, गतिविधियों के ज्यामितीय माध्य मान i

और गतिविधि गुणांक:

Debye-Hückel गतिविधि गुणांक कम से कम तापमान, विलायक पारगम्यता (ε) और आयनिक शक्ति (I) पर निर्भर करता है; उत्तरार्द्ध समाधान में आयनों द्वारा बनाए गए विद्युत क्षेत्र की तीव्रता के माप के रूप में कार्य करता है।

किसी दिए गए इलेक्ट्रोलाइट के लिए, आयनिक ताकत डेबी-हकेल समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है:

आयनिक शक्ति, बदले में, बराबर होती है

जहां सी विश्लेषणात्मक एकाग्रता है;

z धनायन या ऋणायन का आवेश है।

एकल आवेशित इलेक्ट्रोलाइट के लिए, आयनिक शक्ति सांद्रता के समान होती है। इस प्रकार, एक ही सांद्रता पर NaCl और Na 2 SO 4 में अलग-अलग आयनिक शक्तियाँ होंगी। मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान के गुणों की तुलना केवल तभी की जा सकती है जब आयनिक ताकत समान हो; यहां तक कि छोटी अशुद्धियां भी इलेक्ट्रोलाइट के गुणों को नाटकीय रूप से बदल देती हैं।

चित्र 10.5 - निर्भरता

छात्र के लिए पोर्टल। आत्म प्रशिक्षण

पृथक्करण प्रक्रिया

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स

हमने क्या सीखा?

अनुदेश

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