Electrolytes: misalai. Haɓakawa da kaddarorin masu rinjaye. Mai karfi da kuma rauni

Masu amfani da sigina kamar sunadaran sun san tun zamanin d ¯ a. Duk da haka, mafi yawan bangarori na aikace-aikacen da suka samu sunadaran kwanan nan. Za mu tattauna abubuwan da suka fi mayar da hankali ga masana'antu don amfani da waɗannan abubuwa kuma su fahimci abin da ke wakilta da yadda suke bambanta da juna. Amma bari mu fara tare da yawon shakatawa na tarihi.

Tarihi

Mafi yawan waɗanda ake kira electrolytes su ne salts da acid, wanda aka gano a cikin Tsohuwar Duniya. Duk da haka, ra'ayoyin game da tsari da kaddarorin masu zaɓaɓɓu sun bunkasa tare da lokaci. Ka'idodin wadannan matakai sun samo asali, tun farkon shekarun 1880, lokacin da aka gano wasu bincike, dangane da ka'idoji na kayan lantarki. An samo wasu samfurori da yawa a cikin masana'anta wanda ke kwatanta hanyoyin sadarwa tare da ruwa (electrolytes) tare da ruwa (a gaskiya, kawai a cikin mafita sun saya waxannan kaddarorin da suke amfani dashi a masana'antu).

Yanzu za mu tattauna dalla-dalla da dama dabaru waɗanda suka fi tasiri a kan ci gaba da ra'ayoyin game da lantarki da dukiyoyinsu. Kuma fara tare da ka'idodi mafi sauƙi da sauƙi wanda kowanenmu ya wuce a makaranta.

Ka'idar rushewar electrolytic Arrhenius

A 1887 da Swedish sunadarai Svante Arrhenius da kuma Rasha-German sunadarai Wilhelm Ostwald ɓullo da ka'idar electrolytic dissociation. Duk da haka, a nan, ma, ba haka ba ne mai sauki. Arrhenius kansa ya kasance mai goyon bayan abin da ake kira ka'idar maganin jiki, wadda ba ta la'akari da hulɗar abubuwa da abubuwa masu ruwa tare da ruwa kuma sunyi iƙirarin cewa a cikin maganin akwai kwakwalwa masu kyauta (ions). A hanyar, yana daga irin matsayi ne wanda ake la'akari da rashin daidaito a cikin makaranta a yau.

Bari muyi magana daya game da abin da wannan ka'ida ta ba da kuma yadda yake bayanin yadda ake hulɗa da abubuwa tare da ruwa. Kamar dai sauran, tana da ƙwaƙwalwa da dama ta amfani da ita:

1. A lokacin da yake hulɗa da ruwa, abu ya ɓata cikin ions (tabbatacce - cation da mummunan - anion). Wadannan sunadarai suna shafewa: suna jawo hankalin kwayoyin ruwa, wanda, wanda ba zato ba tsammani, an yi caji a gefe ɗaya, kuma a daya - ƙananan (ƙirar dipole), sakamakon haka an kafa shi a cikin ruwa (solvates).

2. Hanyar cirewa yana da mawuyacin hali - wato, idan abu ya rushe cikin ions, to, a ƙarƙashin rinjayar wasu dalilai zai sake zama farkon.

3. Idan ka haɗa magungunan zuwa maganin kuma fara samuwa yanzu, cations za su fara motsiwa zuwa na'ura mai kwakwalwa - kwakwalwa, da kuma anions zuwa gagarumar cajin - anode. Wannan shine dalilin da ya sa abubuwa da suke da ruwa sosai a cikin ruwa suna amfani da lantarki mafi kyau fiye da ruwa. Don haka dalili ne aka kira su masu zaɓe.

4. A mataki na dissociation na electrolyte characterizes yawan abu hõre rushe. Wannan alamar ta dogara ne akan dukiyar da sauran ƙarfi da kuma mafi yawancin abu, a kan ƙaddamarwa da kuma yanayin zafi na waje.

A nan, a hakikanin gaskiya, da kuma duk ainihin bayanan wannan ka'ida mai sauki. Za mu yi amfani da su a cikin wannan labarin don bayyana abin da ke faruwa a cikin hanyar zaɓen mai amfani da electrolyte. Za a tattauna misalai na waɗannan mahadi a baya, amma yanzu za muyi la'akari da wani ka'ida.

Ka'idar albarkatun da kuma sansanonin Lewis

Bisa ga ka'idar kwakwalwa ta hanyar electrolytic, acid abu ne mai mahimmanci a cikin mafita wanda akwai cation hydrogen, kuma tushe wani ɓangare ne ya ɓata cikin mahadar hydroxide cikin bayani. Akwai wata ka'ida, mai suna bayan sanannen masanin Gilbert Lewis. Yana ba mu damar fadada manufar acid da tushe kaɗan. Bisa ga Lewis ka'idar, da acid - ne ions ko kwayoyin da abubuwa da suke da free electron orbitals kuma suna iya yarda da wani electron daga wani sunadarin. Abu ne mai sauƙi ka yi la'akari da cewa asasai zasu zama waɗannan nau'ikan da zasu iya bada ɗaya ko fiye da su na lantarki don "amfani da" acid. Yana da matukar ban sha'awa a nan cewa acid ko tushe na iya zama ba wai kawai lantarki ba, amma duk wani abu, har ma wanda ba shi da ruwa a cikin ruwa.

Ka'idar ka'idar Brandsted-Lowry

A shekarar 1923, masanan kimiyya guda biyu - J. Bronsted da T. Lowry - sun ba da shawarar ka'idar, wadda masana kimiyya ke amfani dasu a yanzu don bayyana tsarin tafiyar sinadarin. Dalilin wannan ka'idar shine cewa ma'anar rashin daidaituwa ya rage zuwa canja wurin proton daga acid zuwa tushe. Saboda haka, an fahimci karshen wannan a matsayin mai yarda da proton. Sa'an nan acid shine mai bayarwa. Ka'idar ta kuma bayyana mahimmancin abubuwa da ke nuna kaddarorin da acid da ɗakunan asali. Irin wannan mahaifa ana kira amphoteric. A cikin ka'idar Bronsted-Lowry, ana amfani dasu ana amfani da ampholytes a lokacin, yayin da ake amfani dasu acid ko asoshin suna protoliths.

Mun zo ga gaba na labarin. A nan mun bayyana yadda masu rarrabe masu karfi da rauni suka bambanta da juna da kuma tattauna yadda tasirin abubuwan waje suke a kan kaya. Kuma a nan zamu fara bayani game da aikace-aikacen aikace-aikace.

Mai karfi da kuma rauni

Kowane abu yana hulɗa da ruwa akayi daban-daban. Wasu sun rushe shi (alal misali, gishiri gishiri), wasu kuma ba su rushewa (alal misali, alli). Sabili da haka, duk abubuwa sun kasu kashi mai karfi da rashin ƙarfi. Wadannan abubuwa sune abubuwa da suke hulɗa da talauci tare da ruwa kuma sun zauna a kan tushen maganin. Wannan yana nufin cewa suna da matsananciyar rashin daidaituwa da kuma ƙarfin ɗaukar makamashi, wadda ba ta yarda da kwayar ta ɓoye cikin ions daga cikin al'ada. Rashin rashawa mai raunin zazzaɓin yana faruwa a hankali sosai, ko tare da karuwa a cikin zazzabi da ƙaddarar wannan abu a cikin mafita.

Bari muyi magana game da masu karfi masu zaɓaɓɓu. Wadannan sun hada da dukkan salts mai soluble, da kuma karfi mai karfi da alkalis. Suna iya lalata cikin ions kuma yana da matukar wuya a tattara su a cikin haɗuwa. A hanyar, yanzu a cikin masu amfani da wutar lantarki ana aiwatar da su daidai da ions da ke cikin bayani. Sabili da haka, mafi kyawun na'urar lantarki yana gudanar da halin yanzu. Misalan karshen: karfi acid, alkalis, salts mai soluble.

Abubuwan da ke haifar da halayyar masu rinjaye

Yanzu dubi yadda na canji rinjayar da waje yanayi a kan kaddarorin abubuwa. Haɗin kai tsaye yana rinjayar matsayi na rarraba electrolyte. Bugu da ƙari, wannan dangantaka za a iya bayyana ta lissafi. A dokar da ya bayyana wannan dangantaka, da ake kira dokar dilution na Ostwald da aka rubuta a matsayin: a = (K / c) 1/2. A nan, awanci shine rashin daidaituwa (taken a cikin ɓangarori), K shine rushewa mai mahimmanci, daban-daban ga kowane abu, kuma c shine jigilar wutar lantarki a cikin bayani. Ta wannan tsari, mutum zai iya koya game da abu da halayyarsa cikin bayani.

Amma mun kauce daga batun. Bugu da ƙari, maida hankali ne, yanayin ƙwayar cuta kuma yana shafar yawan zafin jiki na electrolyte. Ga mafi yawancin abubuwa, karuwarta ta haifar da solubility da aikin sinadaran. Wannan shi ne wanda zai iya bayanin yanayin wasu halayen kawai a yawan zazzabi. A karkashin yanayi na al'ada, sun tafi ko dai sannu a hankali ko a dukansu biyu (ana kira wannan tsari mai karɓa).

Mun bincika abubuwan da ke ƙayyade halin irin wannan tsarin a matsayin bayani na electrolyte. Yanzu bari mu juya ga aikace-aikace na waɗannan, babu shakka, sunadarai masu mahimmanci.

Amfani da masana'antu

Hakika, kowa ya ji kalman "electrolyte" da aka yi amfani da batura. A cikin motar amfani da batir-acid batir, aikin electrolyte wanda yin 40 kashi sulfuric acid. Don fahimtar dalilin da yasa ake buƙatar wannan abu, dole ne ya fahimci siffofin baturi.

To, menene tsarin kowane baturi? A cikin su, wani abu mai mahimmanci game da sauyawa abu ɗaya a wani abu ya faru, sakamakon abin da aka fitar da electrons. Lokacin da aka cajin baturi, akwai hulɗar abubuwa, wanda ba a samuwa a ƙarƙashin yanayin al'ada. Ana iya tunanin wannan a matsayin haɗin wutar lantarki a cikin wani abu saboda sakamakon sinadaran. Lokacin da fitarwa ta fara, sake canji ya fara, yana jagorantar tsarin zuwa farkon jihar. Wadannan matakan biyu sun hada da sake zagaye-tsaren caji.

Ka yi la'akari da wannan tsari akan wani misali - batir-acid baturi. Kamar yadda shi ne mai sauki tsammani, yanzu tushen kunshi wani kashi, hada da wani gubar (diokisd gubar da PbO ₂₎ da kuma wani acid. Duk wani baturi ya ƙunshi nau'o'in lantarki da kuma sarari tsakanin su, cika kawai da electrolyte. Kamar yadda na ƙarshe, kamar yadda muka rigaya ya bayyana, a cikin misali mu na sulfuric acid ana amfani dashi da kashi 40 cikin dari. An halicci cathode irin wannan baturi daga gubar dallo, kuma anon ya kunshi gubar mai tsarki. Duk wannan saboda a cikin wadannan nau'o'in biyu akwai nauyin halayen da ya iya canzawa wanda ya haɗa da ions, wanda aka cire acid din:

1. PbO ₂ + SO ₄ ^{2- + 4H + + 2e - =} PbSO ₄ + 2h ₂ Ya (da dauki abin da ke faruwa a korau lantarki - cathode).
2. Pb + SO ₄ ^{2- -} 2e - = PbSO ₄ (dauki abin da ke faruwa a cikin tabbatacce lantarki - da anode).

Idan muka karanta halayen daga hagu zuwa dama, zamu sami matakan da ke faruwa lokacin da aka cire baturin, kuma idan daga dama zuwa hagu - a lokacin cajin. Kowane sinadaran halin yanzu source daga wadannan halayen ne daban-daban, amma ginshikai na su aukuwa a general ya bayyana wannan: akwai biyu matakai, daya daga wanda electrons suna "tunawa" da sauran, conversely, "tafi." Abu mafi mahimmanci shi ne, adadin wutar lantarki da aka ƙwaƙwalwa yana daidaita da adadin masu zaɓaɓɓu.

A gaskiya, ban da batir, akwai aikace-aikace masu yawa daga waɗannan abubuwa. Gaba ɗaya, masu samar da wutar lantarki, misalan waɗanda muka ba su, sune hatsi ne kawai na abubuwa da suke haɗuwa a ƙarƙashin wannan lokaci. Suna kewaye da mu ko'ina, ko'ina. Anan, alal misali, jikin mutum ne. Kuna tsammanin waɗannan abubuwa ba a can ba? Babban kuskure. Suna cikin ko'ina a cikinmu, kuma mafi yawan adadin da aka samo shi ta hanyar zafin jini. Wadannan sun haɗa da, misali, ions baƙin ƙarfe wanda ke cikin haemoglobin kuma taimakawa wajen kawo oxygen zuwa jikin jikinmu. Masu zafin jini kuma suna taka muhimmiyar rawa wajen gyaran gwanin gishiri da aikin zuciya. Wannan aikin yana aiki ne da potassium da sodium ions (akwai ko da tsari wanda ke faruwa a cikin kwayoyin halitta, wanda ake kira potassium-sodium pump).

Duk wani abu da zaka iya narke akalla kadan - electrolytes. Kuma babu wata alamar masana'antu da rayuwarmu tare da ku, duk inda ake amfani da su. Ba kawai batura a cikin motoci da batura ba. Wannan shi ne dukkanin sunadarai da samar da abinci, masana'antun soja, masana'antar tufafi da sauransu.

Abinda ke ciki na electrolyte, ta hanya, ya bambanta. Sabili da haka, yana yiwuwa a ware magudi da alkaline electrolyte. Sun bambanta sosai a cikin kaya: kamar yadda muka rigaya ya ce, acid shine masu bayarwa na protons, kuma alkali - masu karɓar. Amma tare da lokacin da abun da ke ciki na canzawar zaɓuɓɓuka ta hanyar asarar ɓangaren abu, maida hankali yana ƙãra ko ƙãra (duk abin ya dogara da abin da aka rasa, ruwa ko electrolyte).

Muna fuska da su a kowace rana, amma mutane da yawa sun san ainihin ma'anar wannan lokaci a matsayin masu zaɓaɓɓe. Misalai na wasu abubuwa, mun rabu, don haka bari mu cigaba zuwa wasu batutuwa masu rikitarwa.

Bayanin jiki na masu zaɓaɓɓu

Yanzu game da ilimin lissafi. Abu mafi mahimmanci don fahimtar lokacin karatun wannan batu shine yadda aka canza halin yanzu a cikin masu amfani da wutar lantarki. Matsayin da aka yanke a cikin wannan shi ne ions yayi wasa. Wadannan matakan caji suna iya ɗaukar cajin daga wani ɓangare na maganin wani. Sabili da haka, jinsunan sukan saba da wutar lantarki mai kwakwalwa, da kuma cations zuwa na'ura mai kwakwalwa. Sabili da haka, yin aiki a kan bayani tare da lantarki, muna raba laifuka a bangarorin daban daban na tsarin.

Babban ban sha'awa shi ne halayyar jiki, irin su yawa. Mutane da yawa abubuwa masu yawa na mahaɗan da suke tattaunawa suna dogara da shi. Kuma sau da yawa wata tambaya ta tasowa: "Yaya za a bunkasa yawancin electrolyte?" A gaskiya ma, amsar ita ce mai sauƙi: kana buƙatar rage abin da ke cikin ruwa na maganin. Tun da yawa daga cikin electrolyte yafi m yawa daga cikin sulfuric acid, shi sun fi mayar dogara a kan karshe taro. Akwai hanyoyi biyu don cimma wannan. Na farko shine mai sauƙi: tafasa wutar lantarki da ke cikin baturi. Don yin wannan, kana buƙatar cajin shi don yawan zafin jiki a ciki ya zama dan kadan sama da digiri dari Celsius. Idan wannan hanya bai taimaka ba, kar ka damu, akwai ƙarin: sauƙaƙe maye gurbin tsohuwar electrolyte tare da sabon abu. Don yin wannan, cire tsohon bayani, tsaftace cikin ragowar sulfuric acid tare da ruwa mai tsabta, sa'annan ku zuba a cikin wani sabon sashi. Yawanci, da ingancin na electrolyte mafita nan da nan da ake so taro darajar. Bayan an sauyawa, za ka iya manta game da yadda za a tada yawancin electrolyte na dogon lokaci.

Abinda ke ciki na electrolyte ya fi kayyade dukiyarsa. Irin waɗannan halaye kamar yadda aikin lantarki da yawa, misali, suna dogara ne akan yanayin abin da aka rushe da kuma maida hankali. Akwai tambaya dabam game da yadda zafin batir zai iya zama. A gaskiya ma, ƙararsa tana da alaka da damar da aka ƙaddara samfurin. Ƙarin sulfuric acid a cikin baturi, mafi ƙarfin shi ne, watau, mafi girma wutar lantarki zai iya samarwa.

Ina yake da amfani?

Idan kun kasance mai goyon baya na mota ko ƙaunar motoci, to, ku fahimci kome da kanku. Lalle ne ku ma san yadda za ku tantance yawan lantarki a cikin baturi yanzu. Kuma idan kun kasance da nisa daga motoci, to, sanin ilimin abubuwan da waɗannan abubuwa, aikace-aikace da kuma yadda suke hulɗa da juna bazai zama maras kyau ba. Sanin wannan, baza ku kasance cikin hasara ba idan ana tambayarka da abin da electrolyte ke cikin baturi. Ko da yake idan ba kai ne mai goyon baya na mota ba, amma kana da mota, sanin batirin baturi bazai da kyau kuma zai taimake ka ka gyara. Zai zama sauƙin kuma mai rahusa don yin duk abin da ke kanka, maimakon tafiya zuwa cibiyar mota.

Kuma don ingantaccen binciken wannan batu, muna bayar da shawarar karanta litattafan kimiyya don makarantu da jami'o'i. Idan kun san wannan kimiyya kuma ku karanta litattafai masu dacewa, zaɓin mafi kyau zai kasance "Sources mai samfuri na yanzu" Varypaev. A nan, dukkanin ka'idar aiki na masu tarawa, da baturan bidiyo da kuma hydrogen abubuwa an kwatanta dalla-dalla.

Kammalawa

Mun zo ƙarshen. Bari mu ƙayyade. A sama mun bincika duk abin da ke damuwa da wannan ra'ayi kamar yadda zaɓaɓɓe: misalai, ka'idar tsari da kaddarorin, ayyuka da aikace-aikace. Har ila yau, yana da daraja cewa waɗannan mahaɗin sun kasance wani ɓangare na rayuwarmu, ba tare da jikinmu da kowane bangare na masana'antu ba zai iya wanzu. Kuna tuna game da masu son jini? Mun gode musu muna rayuwa. Menene game da na'urorinmu? Tare da taimakon wannan ilimin, zamu iya gyara duk wani matsala da ya danganci baturi, tun yanzu mun fahimci yadda za mu bunkasa yawancin electrolyte a cikinta.

Ba za a iya fada kome ba, kuma ba mu sanya wannan manufa ba. Hakika, wannan ba abin da za'a iya fada ba game da wadannan abubuwa masu ban mamaki.