Stiprus elektrolitas ir silpnas elektrolitas
Nors abi medžiagos praleidžia elektrą per tirpalą, pagrindinis skirtumas yra tas, kaip visiškai jos skyla į jonus. Stiprūs elektrolitai beveik visiškai ištirpsta į įkrautas daleles, sudarydami labai laidžius skysčius, o silpni elektrolitai jonizuojasi tik iš dalies, todėl jų gebėjimas praleisti elektros srovę yra daug mažesnis.
Akcentai
- Stiprūs elektrolitai beveik 100 % savo masės paverčia jonais.
- Silpni elektrolitai išlaiko didelę dalį savo pradinės molekulinės struktūros.
- Stipriuose elektrolituose elektros tekėjimas yra žymiai stipresnis.
- Pusiausvyros konstantos ($$K_a$$ arba $$K_b$$) yra svarbios tik apskaičiuojant silpnų elektrolitų elgseną.
Kas yra Stiprus elektrolitas?
Medžiaga, kuri ištirpusi tirpiklyje, pavyzdžiui, vandenyje, visiškai disocijuoja į jonus.
- Juos daugiausia sudaro stiprios rūgštys, stiprios bazės ir tirpios druskos.
- Jų cheminėse lygtyse reakcijos rodyklė paprastai rodo tik viena kryptimi.
- Įprasti pavyzdžiai yra natrio chloridas (stalo druska) ir druskos rūgštis.
- Šie tirpalai leidžia laidumo bandymuose naudojamoms lemputėms labai ryškiai šviesti.
- Jonų koncentracija tirpale yra lygi ištirpusios medžiagos koncentracijai.
Kas yra Silpnas elektrolitas?
Junginys, kuris tik iš dalies skyla į jonus, todėl dauguma molekulių tirpale lieka nepažeistos.
- Dauguma organinių rūgščių, tokių kaip acto rūgštis, randama acte, patenka į šią kategoriją.
- Disociacijos procesas pasiekia cheminės pusiausvyros būseną tarp jonų ir molekulių.
- Standartinių laidumo eksperimentų metu jie skleidžia daug silpnesnę šviesą.
- Tik nedidelė dalis, dažnai mažiau nei 5 %, molekulių iš tikrųjų jonizuojasi.
- Amoniakas yra klasikinis silpnos bazės, veikiančios kaip silpnas elektrolitas, pavyzdys.
Palyginimo lentelė
| Funkcija | Stiprus elektrolitas | Silpnas elektrolitas |
|---|---|---|
| Disociacijos laipsnis | Beveik 100% | Paprastai nuo 1% iki 10% |
| Elektros laidumas | Labai aukštas | Žemas arba vidutinis |
| Dalelių sudėtis | Dažniausiai jonai | Jonų ir neutralių molekulių mišinys |
| Reakcijos tipas | Negrįžtamas (visiškas) | Grįžtamasis (pusiausvyros) |
| Įprasti pavyzdžiai | HCl, NaOH, NaCl | Actas, amoniakas, vanduo iš čiaupo |
| Ištirpusi būsena | Visiškai jonizuotas | Iš dalies jonizuotas |
| Rodyklė lygtyje | Viena rodyklė (→) | Dviguba rodyklė (⇌) |
Išsamus palyginimas
Jonizacijos elgesys
Esminis skirtumas tarp šių dviejų junginių yra jų molekulinis įsipareigojimas suirti. Stiprūs elektrolitai yra lemiami; vos tik jie susiduria su vandeniu, beveik kiekviena molekulė skyla į savo sudedamąsias dalis. Tuo tarpu silpni elektrolitai egzistuoja virvės traukos kovoje, kur molekulės nuolat skyla ir vėl susijungia, todėl susidaro tirpalas, kuriame tik labai maža medžiagos dalis bet kuriuo momentu iš tikrųjų turi krūvį.
Laidumas ir ryškumas
Jei abu prijungtumėte prie grandinės su lempute, skirtumas būtų vizualiai akivaizdus. Tankus jonų kiekis stipraus elektrolito tirpale sukuria greitkelį elektronams, todėl lemputė intensyviai šviečia. Kadangi silpnas elektrolitas turi daug mažiau „krūvininkų“, srovė susiduria su daug didesne varža, paprastai sukeldama silpną, blankų švytėjimą.
Cheminė pusiausvyra
Silpnieji elektrolitai apibūdinami pagal jų gebėjimą pasiekti pusiausvyrą, moksliškai apibūdinamą kaip dinaminę pusiausvyrą. Kadangi jie visiškai nesuskyla, jie palaiko stabilų sveikų molekulių ir atskirtų jonų santykį. Stiprūs elektrolitai šios pusiausvyros nepažeidžia, nes reakcija vyksta iki galo, nepalikdami tirpiklyje praktiškai jokių pradinių, neutralių molekulių.
Saugumas ir reaktyvumas
Apskritai stiprūs elektrolitai, tokie kaip koncentruota sieros rūgštis, yra daug chemiškai agresyvesni, nes jų jonai yra iš karto prieinami reakcijai. Silpni elektrolitai, nors ir potencialiai pavojingi, reaguoja lėčiau. Štai kodėl galite drąsiai dėti acto (silpno elektrolito) į salotas, bet niekada to nepadarytumėte su stipriu elektrolitu, tokiu kaip azoto rūgštis.
Privalumai ir trūkumai
Stiprus elektrolitas
Privalumai
- +Puikus laidumas
- +Numatoma jonų koncentracija
- +Greitas reakcijos greitis
- +Didelė cheminė energija
Pasirinkta
- −Dažnai labai korozinis
- −Sunku kontroliuoti
- −Potencialiai pavojinga
- −Griežtas įrangos atžvilgiu
Silpnas elektrolitas
Privalumai
- +Švelnus reaktyvumas
- +Savireguliuojantis pH
- +Saugesnis tvarkymas
- +Natūralūs reiškiniai
Pasirinkta
- −Prastas energijos perdavimas
- −Reikalinga sudėtinga matematika
- −Lėtesnės reakcijos
- −Neišsami disociacija
Dažni klaidingi įsitikinimai
Visos druskos yra stiprūs elektrolitai.
Nors dauguma įprastų druskų, tokių kaip NaCl, yra stiprios, kai kurios sunkiųjų metalų druskos, tokios kaip gyvsidabrio (II) chloridas, iš tikrųjų dažniausiai išlieka molekulėse ir elgiasi kaip silpni elektrolitai.
Silpnas elektrolitas yra tiesiog „praskiestas“ stiprus elektrolitas.
Koncentracija ir elektrolito stiprumas yra skirtingos sąvokos. Labai koncentruota silpna rūgštis vis tiek yra silpnas elektrolitas, nes jos molekulės atsisako visiškai suskilti, nepriklausomai nuo to, kiek jos pridedama.
Silpni elektrolitai visiškai negali praleisti elektros srovės.
Jie tikrai gali, tik nelabai gerai. Jie vis dar turi laisvai judančių jonų; tiesiog jų turi mažiau, palyginti su „stipriais“ atitikmenimis.
Elektrolitų stiprumą lemia tirpumas.
Nebūtinai. Medžiaga gali būti labai tirpi, bet vos jonizuojanti (kaip cukrus, neelektrolitas) arba mažai tirpi, bet būti stiprus elektrolitas tai daliai, kuri ištirpsta.
Dažnai užduodami klausimai
Kodėl vandentiekio vanduo laikomas silpnu elektrolitu?
Ar „Gatorade“ yra stiprus ar silpnas elektrolitas?
Ar silpnas elektrolitas kada nors gali tapti stiprus?
Koks stiprusis elektrolitas yra labiausiai paplitęs žmogaus organizme?
Kaip juos atskirti laboratorijoje?
Ar actas yra stiprus ar silpnas elektrolitas?
Ar visos bazės yra stiprūs elektrolitai?
Ar temperatūra turi įtakos jų stiprumui?
Nuosprendis
Rinkitės stiprų elektrolitą, kai reikia maksimalaus elektrinio efektyvumo arba greitos, visiškos cheminės reakcijos. Rinkitės silpną elektrolitą, kai reikia buferinės aplinkos arba lėtesnio, labiau kontroliuojamo jonų išsiskyrimo tirpale.
Susiję palyginimai
Alifatiniai ir aromatiniai junginiai
Šiame išsamiame vadove nagrinėjami esminiai alifatinių ir aromatinių angliavandenilių, dviejų pagrindinių organinės chemijos šakų, skirtumai. Nagrinėjame jų struktūrinius pagrindus, cheminį reaktyvumą ir įvairų pramoninį pritaikymą, pateikdami aiškią sistemą, kaip identifikuoti ir naudoti šias skirtingas molekulines klases moksliniame ir komerciniame kontekste.
Alkanas prieš alkeną
Ši palyginimas paaiškina skirtumus tarp alkanų ir alkenų organinėje chemijoje, apimdamas jų struktūrą, formules, reaktyvumą, būdingas reakcijas, fizikines savybes ir dažniausius panaudojimus, kad parodytų, kaip anglies-anglies dvigubojo ryšio buvimas ar nebuvimas veikia jų cheminį elgesį.
Aminorūgštis ir baltymas
Nors aminorūgštys ir baltymai yra iš esmės susiję, jie atstovauja skirtingiems biologinės sandaros etapams. Aminorūgštys yra atskiri molekuliniai statybiniai blokai, o baltymai yra sudėtingos, funkcinės struktūros, susidarančios, kai šie vienetai jungiasi tam tikromis sekomis, kad įgalintų beveik kiekvieną gyvo organizmo procesą.
Angliavandeniai ir lipidai
Angliavandeniai ir lipidai yra pagrindiniai biologinio gyvenimo kuro šaltiniai, tačiau jie labai skiriasi energijos tankiu ir kaupimo savybėmis. Nors angliavandeniai suteikia greitą energijos prieigą ir struktūrinę paramą, lipidai yra labai koncentruotas, ilgalaikis energijos rezervas ir sudaro esminius vandeniui atsparius ląstelių membranų barjerus.
Atominis skaičius ir masės skaičius
Supratimas skirtumo tarp atominio skaičiaus ir masės skaičiaus yra pirmas žingsnis įvaldant periodinę elementų lentelę. Nors atominis skaičius veikia kaip unikalus pirštų atspaudas, apibrėžiantis elemento tapatybę, masės skaičius nurodo bendrą branduolio svorį, leidžiantį mums atskirti skirtingus to paties elemento izotopus.