Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».
§ 9. Електроліти й неелектроліти. Електролітична дисоціація
Завдання 94 (с. 76)
Етимологія термінів «електрон» і «електроліт
Пояснити зміст терміна «електроліт», враховуючи грецькі корені (літос — камінь/той, що розчиняється), та пояснити зв'язок назви бурштину з електрикою.
Розв’язання
Аналізуємо перше слово: грецьке elektron означає «бурштин», який при терті набуває електрики, тому назва поширилася на всі електричні явища.
Розбираємо друге слово: корінь litos означає «камінь» або дієслово «розчинятися». Отже, електроліт — це речовина, яка розчиняється в воді (або плавіться) і при цьому проводить струм.
Відповідь:
Бурштин називали так через електричні явища, що виникають при терті цього матеріалу. Термін «електроліт» означає «розчинний камінь» (або речовину), оскільки такі сполуки розчиняються в воді і проводять струм.
Завдання 95 (с. 76)
Суть електролітичної дисоціації та заряди йонів
Дати визначення електролітичній дисоціації, відповісти на питання про можливість утворення лише катіонів або лише аніонів і обґрунтувати відповідь.
Розв’язання
Електролітична дисоціація — це розпад речовини на йони під час розчинення або плавлення.
Під час цього процесу завжди утворюються йони обох типів: катіони (позитивні) і аніони (негативні).
Утворитися лише один тип йонів неможливо, оскільки речовина має електронейтральність: сума зарядів утворюється нульова, тому кількість позитивних і негативних зарядів має збігатися.
Відповідь:
Електролітична дисоціація — це розпад електроліту на йони під час розчинення або плавлення. Утворитися лише катіони або лише аніони неможливо, оскільки речовина повинна залишатися електронейтральною (сума зарядів дорівнює нулю).
Завдання 96
Основні положення теорії електролітичної дисоціації
Визначити основні положення теорії щодо розпаду електролітів на йони та руху цих частинок у електричному полі.
Розв’язання
Щодо розпаду: Електроліти під час розчинення у воді (або плавлення) самостійно розпадаються на позитивно і негативно заряджені йони, які можуть вільно рухатися.
Щодо руху: Під дією електричного поля катіони спрямовано рухаються до негативного електрода (катода), а аніони — до позитивного електрода (анода).
Відповідь:
1) Електроліти під час розчинення або плавлення самостійно розпадаються на йони, які вільно рухаються. 2) У електричному полі катіони рухаються до катода (мінус), а аніони — до анода (плюс).
Завдання 97
Повідомлення про історію теорії
Підготувати повідомлення про становлення теорії електричної дисоціації.
Розв’язання
Визнач головну ідею Арреніуса: електроліти дисоціюють самостійно при розчиненні.
Поясни, чому це було новаторським висновком (раніше вважали, що йони виникають лише від струму).
Згадай про критику сучасників та подальшу підтвердження теорії експериментами.
Відповідь:
Теорію електролітичної дисоціації сформулював шведський хімік Сванте Арреніус (1859–1927). Він висунув гіпотезу, що розчини та розплави електролітів проводять струм, тому що речовини самостійно розпадаються на йони під час розчинення або плавлення. Ця ідея спочатку викликала скепсис, оскільки багато хто не вірив, що в воді можуть існувати йони металів без бурхливих реакцій. Проте експериментальні дані підтвердили правильність його висновків, за що Арреніус отримав Нобелівську премію у 1903 році.
Завдання 98
Класифікація речовин
Із переліку випишіть формули електролітів та неелектролітів: NaI, HBr, O2, CH4, CaCl2, KOH, H2SO4, C12H22O11 (цукор).
Розв’язання
Визнач тип зв'язку для кожної речовини: солі (NaI, CaCl2), луги (KOH), кислоти (HBr, H2SO4) — це електроліти; прості речовини (O2) та органічні сполуки без кислотних груп (CH4, цукор) — неелектроліти.
Групуємо формули відповідно до визначення з підручника.
Пояснити, чому не можна ремонтувати електропроводку, стоячи у воді або на вологій поверхні.
Розв’язання
Поясни роль води як середовища для руху йонів (електролітів).
Опиши механізм небезпеки: струм може пройти через вологе тіло до землі, викликаючи ураження.
Відповідь:
Не можна ремонтувати електропроводку у воді чи на вологій поверхні, тому що вода містить розчинені солі (електроліти), які дисоціюють на йони і роблять воду провідником електрики. Волога поверхня або тіло людини знижує опір струму, що створює високий ризик ураження електричним струмом під час роботи з дротами.
Завдання 100
Порівняння провідності розчинів
Поясніть, чому водний розчин гідроген хлориду (HCl) проводить електричний струм, а його розчин у бензині — ні.
Розв’язання
Гідроген хлорид (HCl) — це електроліт з полярним ковалентним зв'язком. У водному середовищі молекули води розривають цей зв'язок, утворюючи катіони H+ та аніони Cl−.
Ці йони вільно рухаються у водному розчині, що дозволяє йому проводити електричний струм.
Бензин є органічною речовиною з неполярним зв'язком (неелектроліт). HCl майже не розчиняється у бензині і навіть якщо розчиниться, дисоціювати на йони там не зможе через відсутність полярного середовища.
Відповідь:
Водний розчин проводить струм, оскільки вода є полярним середовищем, що забезпечує дисоціацію HCl на рухомі йони (H+ і Cl−). Бензин — неполярна речовина, у якій HCl не дисоціює на йони, тому розчин не проводить струм.
Завдання 101
Порівняння складу вод
Визнач, які частинки можна знайти в морській воді, але немає в дистильованій воді.
Розв’язання
Морська вода містить розчинені солі (наприклад, NaCl), які дисоціюють на йони натрію (Na+) та хлору (Cl−).
Також у морській воді можуть бути йони інших металів (магній, кальцій тощо) та аніони сульфату, карбонату тощо.
Дистильована вода не містить цих домішок-електролітів і складається переважно з молекул води H2O.
Відповідь:
У морській воді є йони (Na+, Cl− та інші), які відсутні в дистильованій воді.
Завдання 102
Гіпотеза виникнення теорії
Сформулюй гіпотезу, чому теорія електролітичної дисоціації виникла саме на основі досліджень електропровідності розчинів і розплавів.
Розв’язання
Дослідження показали, що тверді електроліти (наприклад, кристалічна сіль) електричний струм не проводять, оскільки йони зафіксовані в ґратці.
При розчиненні або плавленні речовина переходить у стан, де йони стають вільними і можуть рухатися.
Отже, дослідники припустили (сформулювали гіпотезу), що здатність проводити струм зумовлена саме наявністю вільних йонів, які виникають під час розчинення або плавлення.
Відповідь:
Теорія виникла на основі спостереження, що тверді електроліти не проводять струм, а їхні розчини та розплави — проводять. Це призвело до висновку, що процес перетворення речовини на йони (дисоціація) є причиною електропровідності.
Завдання 103
Електроліти в медицині
У разі деяких захворювань лікарі рекомендують «поповнити організм електролітами». Про які електроліти йдеться? У який спосіб це можна здійснити? Коли й навіщо необхідна така процедура?
Розв’язання
Визначаємо основні електроліти організму: це солі (NaCl, KCl), кислоти та основи, які забезпечують роботу нервової системи та м'язів.
Спосіб введення — внутрішньовенна інфузія (крапельниця) із розчином солей або спеціальними розчинами (фізрозчин).
Такі процедури необхідні при зневодненні, втраті електролітів через блювоту чи діарею, а також для лікування деяких хвороб (наприклад, гіпокальціємії).
Відповідь:
Йдеться про солі (натрій, калій, кальцій), кислоти та основи. Поповнити їх можна внутрішньовенними крапельницями (інфузіями) із розчинами солей або спеціальними ліками. Така процедура необхідна при зневодненні організму, втраті електролітів через діарею чи блювоту, а також для корекції порушень роботи серця та нервової системи.