Способностью проводить ток обладают водные растворы кислот, оснований, солей. Не проводят ток водные растворы газов, сахара, спирта, глицерина и др.
Морская вода представляет собой электролит – почти полностью ионизированный раствор различных солей – и благодаря этому является достаточно хорошим проводником электрического тока.
Электропроводность водных растворов кислот, оснований и солей объясняет теория электролитической диссоциации, разработанная в 1887 г. шведским ученым Сванте Аррениусом. В совершенствовании этой теории большое значение имели труды русских ученых, особенно И. А. Каблукова.
Основные положения теории электролитической диссоциации следующие:
1. Электролиты с ионной или полярной структурой при растворении в воде частично или полностью распадаются на ионы. У кислот, оснований и солей положительно заряженными ионами являются атомы водорода и металлов, а отрицательными – кислотные и водные остатки. Например, молекула хлористого натрия NaCl распадается на положительно заряженный ион натрия N+ и отрицательно заряженный ион Cl-.
2. Отличаясь от нейтральных атомов или молекул наличием заряда, ионы обладают и совершенно иными свойствами.
Например, ион водорода содержится в растворе в большом количестве, в то время как газообразный водород почти нерастворим в воде; ион натрия, находясь в растворе, не действует на воду, а металлический натрий бурно реагирует с водой, образуя едкий натр; ион хлора не имеет ни запаха, ни цвета, ни других свойств газообразного хлора, являющегося отравляющим веществом.
3. Ионы в растворе свободно и беспорядочно передвигаются в разных направлениях, но при включении раствора электролита в электрическую цепь положительные ионы движутся к отрицательному электроду, а отрицательные ионы – к положительному, т. е. ток переносится ионами; сила тока есть суммарный результат движения положительных и отрицательных ионов.
Из основных положений теории электролитической диссоциации следует, что распад молекул на ионы происходит не под влиянием тока, а при растворении электролитав воде; действие же тока на раствор заключается лишь в перемещении ионов к электродам.
Совершая в растворе беспорядочное тепловое движение, ионы сталкиваются между собой и благодаря разноименным зарядам вновь соединяются в молекулы. Таким образом, одновременно с распадом молекул на ионы (ионизация) в растворе происходит и обратное соединение ионов в молекулу (моляризация).
В то время как скорость диссоциации по мере распада молекул уменьшается, скорость обратного процесса – моляризации – увеличивается. Когда скорости обоих процессов сравняются, наступит состояние равновесия, при котором количество недиссоциированных молекул и ионов остается постоянным. Таким образом, диссоциация не доходит до конца – это обратимый процесс.
Не все электролиты обнаруживши одинаковую способность к диссоциации. Отношение числа диссоциированных молекул к общему числу растворенных молекул называется степенью диссоциации электролита.
Например, если из 100 молекул NaCl, растворенных в воде, 65 диссоциировало на ионы, то степень диссоциации равна 0,65, или 65%.
Степень диссоциации зависит как от природы электролита, так и от концентрации раствора: при разведении раствора степень диссоциации электролита увеличивается. Для каждого электролита степень диссоциации определяют путем измерения электропроводности раствора или другими методами
По степени диссоциации электролиты подразделяются на сильные и слабые.
Сильными называют электролиты, молекулы которых хорошо диссоциируют на ионы, степень диссоциации превышает 30–40%. К ним относятся кислоты (соляная, азотная, серная), основания (едкий натр, едкий калий, гидроокись кальция и бария), кроме гидроокиси аммония, и почти все соли.
Слабыми называют электролиты, молекулы которых лишь частично распадаются на ионы, степень диссоциации менее 30–40%. К ним относятся некоторые кислоты (уксусная, угольная, борная, сероводородная), все труднорастворимые в воде основания (гидроокись аммония) и некоторые соли (хлорид серебра).
При смешении двух электролитов в реакцию вступают не молекулы, а их ионы. Такие реакции называют ионными, а для того, 'выразить сущность таких реакций, пользуются ионными уравнениями. При составлении ионных уравнений записывают сна-Й?$авнение реакции в молекулярном виде:
AgNO3+NaCI=NaNO3+jAgCl.
особенностью обратимых реакций является то, что исходные вещества расходуются не полностью и реакция идет до определенного предела, а затем как бы останавливается. В реакции между азотнокислым серебром и хлористым натрием, несмотря на то, что образующийся AgCl выпадает в осадок, часть его вновь переходит в раствор в виде ионов Ag+ и С1", В результате в ионных растворах наблюдаются одновременно две противоположные реакции: одна направлена в сторону образования продуктов реакции (слева направо), другая направлена в сторону распада продуктов реакции на ионы (справа налево).
Реакция, протекающая слева направо, называется прямой и обозначается ->-, противоположная реакция называется обратной и обозначается ■*-.
Таким образом, реакцию образования AgCl необходимо изображать так:
Na++ СГ+Ag++
NO3
AgCl,
или