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
Mitas
Visos druskos yra stiprūs elektrolitai.
Realybė
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.
Mitas
Silpnas elektrolitas yra tiesiog „praskiestas“ stiprus elektrolitas.
Realybė
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.
Mitas
Silpni elektrolitai visiškai negali praleisti elektros srovės.
Realybė
Jie tikrai gali, tik nelabai gerai. Jie vis dar turi laisvai judančių jonų; tiesiog jų turi mažiau, palyginti su „stipriais“ atitikmenimis.
Mitas
Elektrolitų stiprumą lemia tirpumas.
Realybė
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?
Grynas vanduo iš tikrųjų nėra elektrolitas, tačiau vandentiekio vandenyje yra ištirpusių mineralų, tokių kaip kalcis ir magnis. Kadangi šių mineralų koncentracija yra maža, o pats vanduo jonizuojasi tik labai mažai, jis prastai praleidžia elektrą, palyginti su, pavyzdžiui, sūriu vandeniu, todėl praktine prasme yra silpnas elektrolitas.
Ar „Gatorade“ yra stiprus ar silpnas elektrolitas?
Sportiniai gėrimai, tokie kaip „Gatorade“, turi druskų, tokių kaip natrio chloridas ir kalio fosfatas, kurios visiškai ištirpsta vandenyje. Todėl patys elektrolitų komponentai yra stiprūs, nors gėrimas sukurtas su specifine koncentracija, atitinkančia žmogaus prakaito kiekį.
Ar silpnas elektrolitas kada nors gali tapti stiprus?
Griežčiausia chemine prasme – ne, nes „stiprumas“ yra būdinga cheminių jungčių savybė. Tačiau silpnam elektrolitui vis labiau skiedžiant, jonizuojančių molekulių procentas iš tikrųjų didėja, nors bendras jonų skaičius tūrio vienete paprastai sumažėja.
Koks stiprusis elektrolitas yra labiausiai paplitęs žmogaus organizme?
Natrio chloridas (druska) yra labiausiai paplitęs stiprus elektrolitas mūsų organizme. Jis gyvybiškai svarbus skysčių pusiausvyrai palaikyti ir leidžia mūsų nervams siųsti elektrinius signalus į smegenis ir raumenis.
Kaip juos atskirti laboratorijoje?
Paprasčiausias būdas yra paprastas laidumo testas naudojant bateriją ir lemputę. Stiprus elektrolitas leis lemputei ryškiai šviesti, o silpnas elektrolitas vos vos privers kaitinimo siūlelį švytėti. Taip pat galite išmatuoti pH, jei žinote pradinę koncentraciją; stiprių rūgščių pH bus daug mažesnis nei silpnų rūgščių, kurių molinė koncentracija tokia pati.
Ar actas yra stiprus ar silpnas elektrolitas?
Actas yra klasikinis silpnas elektrolitas. Jame yra acto rūgšties, kuri, ištirpusi vandenyje esant standartinei koncentracijai, išskiria tik apie 1 % vandenilio jonų. Štai kodėl jis yra rūgštokas, o ne pavojingai ėsdinantis.
Ar visos bazės yra stiprūs elektrolitai?
Ne, tik „stiprios bazės“, tokios kaip natrio hidroksidas arba kalio hidroksidas, yra stiprūs elektrolitai. Kitos, pavyzdžiui, amoniakas arba daugelis organinių aminų, yra silpnos bazės ir todėl silpni elektrolitai, nes tirpale jos neišskiria daug hidroksido jonų.
Ar temperatūra turi įtakos jų stiprumui?
Temperatūra gali pakeisti silpno elektrolito pusiausvyrą, todėl didėjant šilumai jis dažnai labiau jonizuojasi. Stiprūs elektrolitai jau yra visiškai jonizuoti, todėl šiluma dažniausiai tik padeda jonams judėti greičiau, šiek tiek padidindama laidumą nepakeisdama „stiprumo“ klasifikacijos.
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.