전해질은 화학 물질로 알려져 있습니다.상대. 그러나 그들은 비교적 최근에 대부분의 응용 분야를 정복했습니다. 우리는 이러한 물질을 사용하는 업계에서 가장 우선 순위가 높은 영역에 대해 논의하고 후자가 무엇이며 서로 어떻게 다른지 파악할 것입니다. 그러나 역사 여행부터 시작합시다.
알려진 가장 오래된 전해질은 염과고대 세계에서 발견 된 산. 그러나 전해질의 구조와 특성에 대한 아이디어는 시간이 지남에 따라 진화했습니다. 이러한 과정에 대한 이론은 전해질의 특성 이론과 관련된 많은 발견이 이루어진 1880 년대 이후로 발전해 왔습니다. 전해질과 물의 상호 작용 메커니즘을 설명하는 이론에서 몇 가지 질적 도약이 관찰되었습니다 (결국 용액에서만 산업에서 사용되는 특성을 얻습니다).
이제 우리는 몇 가지 이론을 자세히 분석 할 것입니다.전해질과 그 특성에 대한 아이디어 개발에 가장 큰 영향을 미쳤습니다. 그리고 우리 각자가 학교에서 겪은 가장 일반적이고 간단한 이론부터 시작합시다.
1887 년 스웨덴의 화학자 스 반테 아 레니 우스와러시아-독일의 화학자 빌헬름 오스트 발트가 전해 해리 이론을 만들었다. 그러나 여기에서도 모든 것이 그렇게 간단하지 않습니다. Arrhenius 자신은 물질의 구성 성분과 물의 상호 작용을 고려하지 않았으며 자유 하전 입자 (이온)가 용액에 존재한다고 주장하는 소위 물리적 솔루션 이론의 지지자였습니다. 그건 그렇고, 오늘날 학교에서의 전해 해리가 고려되는 것은 이러한 위치에서입니다.
이 이론이 무엇을 제공하고 물질과 물의 상호 작용 메커니즘을 우리에게 어떻게 설명하는지에 대해 이야기합시다. 다른 사람들과 마찬가지로 그녀는 다음과 같은 몇 가지 가정을 가지고 있습니다.
1.물과 상호 작용할 때 물질은 이온으로 분해됩니다 (양성-양이온 및 음이온-음이온). 이 입자들은 수화 과정을 거칩니다. 물 분자를 끌어 당기는 반면, 한편으로는 양전하를 띠고 다른 한편으로는 음전하를 띠며 (쌍극자를 형성) 결과적으로 아쿠아 복합체 (용매화물)로 형성됩니다.
2. 해리 과정은 가역적입니다. 즉, 물질이 이온으로 분해되면 어떤 요인의 영향을 받아 다시 원래의 물질로 바뀔 수 있습니다.
삼.전극을 용액에 연결하고 전류를 시작하면 양이온이 음극 (음극)으로 이동하기 시작하고 음이온은 양극 (양전하)으로 이동하기 시작합니다. 이것이 물에 잘 녹는 물질이 물 자체보다 전류를 더 잘 전도하는 이유입니다. 같은 이유로 그들은 전해질이라고 불렀습니다.
4.전해질의 해리 정도는 용해 된 물질의 비율을 나타냅니다. 이 지표는 용매 및 용질 자체의 특성, 후자의 농도 및 외부 온도에 따라 다릅니다.
사실 이것들은 이것의 모든 주요 가정입니다복잡하지 않은 이론. 이 기사에서는이를 사용하여 전해질 용액에서 일어나는 일을 설명합니다. 우리는이 화합물의 예를 조금 후에 분석 할 것이지만 이제는 다른 이론을 고려할 것입니다.
전해 해리 이론에 따르면 산수소 양이온이 존재하는 용액의 물질이며 염기는 용액에서 수산화 음이온으로 분해되는 화합물입니다. 유명한 화학자 Gilbert Lewis의 이름을 딴 또 다른 이론이 있습니다. 산과 염기의 개념을 약간 확장 할 수 있습니다. 루이스의 이론에 따르면 산은 자유 전자 궤도를 갖고 다른 분자의 전자를 받아 들일 수있는 물질의 이온 또는 분자입니다. 염기는 "사용"을 위해 하나 이상의 전자를 산에 기증 할 수있는 입자 일 것이라고 추측하기 쉽습니다. 여기서 산이나 염기가 전해질 일뿐만 아니라 물에 불용성 인 모든 물질이 될 수 있다는 것은 매우 흥미 롭습니다.
1923 년에 서로 독립적으로과학자들-J. Bronsted 및 T. Lowry-는 현재 과학자들이 화학 과정을 설명하기 위해 적극적으로 사용하는 이론을 제안했습니다. 이 이론의 본질은 해리의 의미가 양성자가 산에서 염기로 이동하는 것으로 축소된다는 것입니다. 따라서 후자는 여기서 양성자 수용체로 이해됩니다. 그러면 산이 기증자입니다. 이 이론은 또한 산과 염기 모두의 특성을 나타내는 물질의 존재를 잘 설명합니다. 이러한 화합물을 양쪽 성이라고합니다. Bronsted-Lowry 이론에서 ampholytes라는 용어도 사용되는 반면 산 또는 염기는 일반적으로 protoliths라고합니다.
우리는 기사의 다음 부분으로 왔습니다.여기서 우리는 강하고 약한 전해질이 서로 어떻게 다른지 알려주고 그 특성에 대한 외부 요인의 영향에 대해 논의합니다. 그런 다음 실제 적용에 대해 설명하기 시작합니다.
모든 물질은 물과 상호 작용합니다개별적으로. 일부는 잘 용해되고 (예 : 식탁 용 소금) 일부는 전혀 용해되지 않습니다 (예 : 분필). 따라서 모든 물질은 강하고 약한 전해질로 나뉩니다. 후자는 물과 잘 상호 작용하지 않고 용액 바닥에 정착하는 물질입니다. 이것은 분자가 정상적인 조건에서 구성 이온으로 분해되는 것을 허용하지 않는 매우 낮은 해리 도와 높은 결합 에너지를 가지고 있음을 의미합니다. 약한 전해질의 해리는 매우 느리게 또는 용액 에서이 물질의 온도와 농도가 증가함에 따라 발생합니다.
강한 전해질에 대해 이야기합시다. 여기에는 강산 및 알칼리뿐만 아니라 모든 가용성 염이 포함됩니다. 그들은 쉽게 이온으로 분해되며 침전물로 수집하기가 매우 어렵습니다. 그런데 전해질의 전류는 용액에 포함 된 이온으로 인해 정확하게 수행됩니다. 따라서 강한 전해질은 무엇보다도 전류를 가장 잘 전도합니다. 후자의 예 : 강산, 알칼리, 용해성 염.
이제 어떻게 외부의 변화가물질의 특성에 대한 설정. 농도는 전해질의 해리 정도에 직접적인 영향을 미칩니다. 또한이 관계는 수학적으로 표현 될 수 있습니다. 이 관계를 설명하는 법칙을 Ostwald 희석 법칙이라고하며 다음과 같이 작성됩니다. a = (K / c)1/2... 여기서 a는 해리의 정도입니다.분획), K는 각 물질마다 다른 해리 상수이고, c는 용액의 전해질 농도입니다. 이 공식을 사용하면 물질과 용액에서의 행동에 대해 많은 것을 배울 수 있습니다.
그러나 우리는 주제에서 벗어났습니다.농도 외에도 전해질 온도는 해리 정도에도 영향을 미칩니다. 대부분의 물질에서 그 증가는 용해도와 반응성을 증가시킵니다. 이것은 고온에서만 일부 반응의 발생을 설명 할 수 있습니다. 정상적인 조건에서는 매우 느리게 또는 양방향으로 진행됩니다 (이 과정을 가역적이라고 함).
전해질 용액과 같은 시스템의 거동을 결정하는 요인을 분석했습니다. 이제 이러한 매우 중요한 화학 물질의 실제 적용에 대해 살펴 보겠습니다.
물론 모든 사람들이 "전해질"이라는 말을 들었습니다.배터리와 관련하여. 자동차는 40 % 황산이 전해질로 작용하는 납 축전지를 사용합니다. 이 물질이 왜 필요한지 이해하려면 배터리 작동의 특징을 이해하는 것이 좋습니다.
그렇다면 배터리의 원리는 무엇입니까? 그들에서 한 물질이 다른 물질로 전환되는 가역적 반응이 일어나 전자가 방출됩니다. 배터리가 충전되면 정상적인 조건에서는 얻을 수없는 물질 상호 작용이 발생합니다. 이것은 화학 반응의 결과로 물질에 전기가 축적되는 것으로 생각할 수 있습니다. 방전 중에 역변환이 시작되어 시스템이 초기 상태로 전환됩니다. 이 두 프로세스는 함께 하나의 충전-방전 사이클을 구성합니다.
특정 항목에 대해 위의 프로세스를 고려하십시오.예를 들어 납산 배터리가 있습니다. 짐작할 수 있듯이이 전류원은 납 (이산화 납 PbO2) 및 산. 모든 배터리는 전극과 전극 사이의 공간으로 구성되며 전해질로만 채워집니다. 후자의 경우 이미 알고 있듯이이 예에서는 농도가 40 % 인 황산을 사용합니다. 이러한 배터리의 음극은 이산화 납으로 만들어지고 양극은 순수한 납으로 만들어집니다. 이 모든 것은 산이 해리 된 이온의 참여로이 두 전극에서 서로 다른 가역적 반응이 일어나기 때문입니다.
반응을 왼쪽에서 오른쪽으로 읽으면배터리가 방전되고 오른쪽에서 왼쪽으로-충전 할 때 발생하는 프로세스. 각 화학 전류원에서 이러한 반응은 다르지만 그 과정의 메커니즘은 일반적으로 동일한 방식으로 설명됩니다. 두 가지 과정이 발생하는데, 그 중 하나는 전자가 "흡수"되고 다른 하나는 "떠납니다". 가장 중요한 것은 흡수 된 전자의 수가 방출되는 전자의 수와 같다는 것입니다.
실제로 배터리 이외에도이러한 물질의 응용. 일반적으로 우리가 제시 한 전해질은이 용어에 따라 결합 된 다양한 물질의 입자 일뿐입니다. 그들은 어디에서나 우리를 둘러싸고 있습니다. 예를 들어, 인체. 이 물질이 거기에 없다고 생각하십니까? 당신은 매우 틀 렸습니다. 그들은 우리의 모든 곳에서 발견되며 가장 많은 양은 혈액 전해질입니다. 예를 들어, 헤모글로빈의 일부인 철 이온은 우리 몸의 조직으로 산소를 운반하는 데 도움을줍니다. 혈액 전해질은 또한 물-소금 균형과 심장 기능의 조절에 중요한 역할을합니다. 이 기능은 칼륨과 나트륨 이온에 의해 수행됩니다 (칼륨-나트륨 펌프라고하는 세포에서 일어나는 과정도 있습니다).
녹일 수있는 모든 물질조금이라도-전해질. 그리고 그것이 적용되는 곳에는 그러한 산업 분야와 우리의 삶이 없습니다. 자동차와 배터리의 배터리 만이 아닙니다. 이것은 화학 및 식품 생산, 군사 공장, 의류 공장 등입니다.
그런데 전해질의 구성은 다릅니다.따라서 산 및 알칼리 전해질을 구별 할 수 있습니다. 그것들은 그 성질이 근본적으로 다릅니다. 우리가 이미 말했듯이 산은 양성자 기증자이고 알칼리는 수용자입니다. 그러나 시간이 지남에 따라 일부 물질의 손실로 인해 전해질의 구성이 변하고 농도가 감소하거나 증가합니다 (모두 손실되는 항목, 물 또는 전해질에 따라 다름).
우리는 매일 그것들을 만나지 만 전해질과 같은 용어의 정의를 정확히 아는 사람은 거의 없습니다. 특정 물질의 예를 분석 했으므로 좀 더 복잡한 개념으로 넘어가 보겠습니다.
이제 물리학에 대해.이 주제를 연구 할 때 이해해야 할 가장 중요한 것은 전해질에서 전류가 전달되는 방식입니다. 이온은 여기에서 결정적인 역할을합니다. 이러한 하전 입자는 용액의 한 부분에서 다른 부분으로 전하를 전달할 수 있습니다. 따라서 음이온은 항상 양극으로, 양이온은 음극으로 향합니다. 따라서 전류로 솔루션에 작용하여 시스템의 다른면에서 전하를 분리합니다.
이러한 신체적 특성은 매우 흥미롭고밀도처럼. 우리가 논의하는 화합물의 많은 특성은 그것에 달려 있습니다. 그리고 "전해질의 밀도를 높이는 방법"이라는 질문이 자주 나타납니다. 사실 답은 간단합니다. 용액의 수분 함량을 낮추는 것이 필요합니다. 전해질의 밀도는 주로 황산의 밀도에 의해 결정되기 때문에 대부분 후자의 농도에 따라 다릅니다. 작업을 완료하는 데는 두 가지 방법이 있습니다. 첫 번째는 매우 간단합니다. 배터리에 포함 된 전해질을 끓입니다. 이렇게하려면 내부 온도가 섭씨 100도를 약간 넘도록 충전해야합니다. 이 방법이 도움이되지 않더라도 걱정하지 마십시오. 다른 방법이 있습니다. 기존 전해질을 새 전해질로 교체하기 만하면됩니다. 이렇게하려면 오래된 용액을 배수하고 증류수로 황산 잔해에서 내부를 청소 한 다음 새 부분을 채워야합니다. 일반적으로 고품질 전해질 용액은 즉시 원하는 농도를 갖습니다. 교체 후 전해질 밀도를 높이는 방법을 오랫동안 잊을 수 있습니다.
전해질의 구성은 주로속성. 예를 들어 전기 전도도 및 밀도와 같은 특성은 용질의 특성과 농도에 따라 크게 달라집니다. 배터리에 전해질이 얼마나 포함될 수 있는지에 대한 별도의 질문이 있습니다. 실제로 볼륨은 제품의 선언 된 힘과 직접 관련이 있습니다. 배터리 내부의 황산이 많을수록 더 강력 해집니다. 즉, 더 많은 전압을 전달할 수 있습니다.
자동차 애호가이거나 단지 중독 된 경우자동차라면 모든 것을 이해합니다. 배터리에 전해질이 얼마나 있는지 확인하는 방법도 알고있을 것입니다. 그리고 자동차에서 멀리 떨어져 있다면 이러한 물질의 특성, 사용 및 상호 작용 방식을 아는 것이 불필요하지 않습니다. 이것을 알면 배터리에 어떤 전해질이 있는지 물어 보면 혼란스럽지 않을 것입니다. 자동차 애호가는 아니지만 자동차를 가지고 있더라도 배터리 장치를 아는 것은 불필요하지 않으며 수리에 도움이 될 것입니다. 자동차 센터에가는 것보다 모든 것을 직접하는 것이 훨씬 쉽고 저렴할 것입니다.
이 주제를 더 잘 살펴 보려면학교와 대학을위한 화학 교과서를 읽으십시오. 이 과학을 잘 알고 있고 충분한 교과서를 읽었다면 Varypaev의 "화학 전류 소스"가 최선의 선택이 될 것입니다. 축전지, 다양한 배터리 및 수소 전지의 전체 작동 이론이 자세히 설명되어 있습니다.
우리는 끝났습니다. 요약하자.위에서 우리는 전해질과 같은 개념과 관련된 모든 것을 분류했습니다 : 예, 구조 및 특성 이론, 기능 및 적용. 이 화합물은 우리 삶의 일부이며, 우리 몸과 산업의 모든 영역이 존재할 수 없다는 것을 다시 한 번 말할 가치가 있습니다. 혈액 전해질에 대해 기억하십니까? 그들 덕분에 우리는 살고 있습니다. 우리 차는 어때? 이 지식의 도움으로 배터리와 관련된 모든 문제를 해결할 수 있습니다. 이제 전해질의 밀도를 높이는 방법을 이해하기 때문입니다.
모든 것을 말하는 것은 불가능하며 우리는 그러한 목표를 설정하지 않았습니다. 결국, 이것이 이러한 놀라운 물질에 대해 말할 수있는 전부는 아닙니다.
