如何理解电解质、非电解质、强电解质、弱电解质的概念及其导电性
时间:2018-07-19 16:02 来源:未知 作者:李小明 点击:次 所属专题: 电解质 弱电解质 导电性
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一、相关概念:
1.电解质和非电解质:溶于水或熔化状态下能导电的化合物叫电解质。溶于水或熔化状态下不能导电的化合物叫做非电解质。
2.强电解质和弱电解质:在水溶液里能够完全电离的电解质叫强电解质。如强酸、强碱、大多数盐类、金属氧化物等。在水溶液里不能完全电离的物质叫做弱电解质,如:弱酸、弱碱、水等。
3.物质的溶解性:物质的溶解性是物质本身的固有的一种属性,影响它的因素既与溶质、溶剂的性质有关系,也与温度、压强有关系。
4.溶液的导电性:溶液的导电性是由溶液中自由移动的离子浓度大小决定的。
5.离子化合物:离子间通过离子键结合而成的化合物。含有金属元素(铵根离子)的化合物。
6.共价化合物:原子间通过共价键结合而成的化合物。不含有金属元素(铵根离子)的化合物。
二、物质结构分析
1.共价化合物内部的结合力分析
共价化合物是由原子先通过共用电子对结合为分子,然后分子再通过分子间作用力结合在一起的化合物。即共价化合物内部存在两种结合力,其一为原子形成分子时,原子与原子间的结合力,称做共价键;其二为分子与分子间的相互作用力,称做分子间作用力,相当于万有引力。这两种结合力中,共价键比分子间作用力要大得多。共价化合物在固态、液态和气态时,都以分子的形态存在,不存在自由移动的离子,故共价化合物无论是固态、液态还是气态都不导电。
2.离子化合物内部的结合力分析
离子化合物是由阴阳离子通过静电作用力直接结合而成的化合物。即离子化合物内部只存在一种结合力,即阴阳离子间的静电作用力,称做离子键。同时也说明在非气态时,离子化合物不存在单个分子。此作用力一般小于共价化合物中的共价键,大于共价化合物中的分子间作用力。离子化合物虽然是由阴阳结合而成的化合物,但在固态时,这些离子不能自由移动。故固态的离子化合物不导电。
三、物质溶解性强弱、电离程度强弱的原理分析
1.共价化合物在水中的受力分析
当将共价化合物放于水中时,水分子的运动会撞击此化合物的表面,又出现一种水分子的撞击力。
若水分子的撞击力远远小于此分子的分子间作用力,则此共价化合物难溶于水(如无机化合物中的硅酸)。
若水分子的撞击力大于此化合物的分子间作用力,又远远小于分子内原子间的共价键,则此共价化合物可溶于水,但不能电离,即其分子不能被撞击成可以自由移动的离子。故其水溶液不导电,其溶液中只存在其分子(如乙醇等有机化合物)。此类化合物为非电解质。
若水分子的撞击力大小接近此化合物分子内原子间的共价键,则此共价化合物可溶于水,且能电离,但不能完全电离,即其所有分子中有一部分能被撞击成可以自由移动的离子,有一部分不能被撞击成可以自由移动的离子。其水溶液可导电,其溶液中除存在其分子外,还存在其生成的可以自由移动的离子(如醋酸、磷酸等化合物),故此类化合物的溶液可以导电。这样的化合物为弱电解质。
若水分子的撞击力大小远远大于此化合物分子内原子间的共价键,则此共价化合物可溶于水,且能完全电离,即其所有分子全部被撞击成可以自由移动的离子。其水溶液可导电,其溶液中不存在其分子,只存在其生成的离子(如硫酸、硝酸等化合物),故此类化合物的溶液可以导电。此类化合物为强电解质。
2.离子化合物在水中的受力分析
当将离子化合物放于水中时,水分子的运动会撞击此化合物的表面,又出现一种水分子的撞击力。
若水分子的撞击力小于此化合物的离子键,则此离子化合物难溶于水(如碳酸钙、硫酸钡)。
若水分子的撞击力大于此化合物的离子键,则此离子化合物可溶于水,因离子化合物内部只存在一种结合力——离子键,则离子化合物一旦溶解,就被撞击成可以自由移动的离子。其水溶液即可导电,又因为离子化合物不存在分子,故此化合物的溶液中只存在其生成的离子。此类化合物为强电解质。
离子化合物一般都是强电解质。
四、物质融化的原理分析
1.物质三态变化的原因
任何物质都存在三态变化,其原因是物质内部的分子、离子或原子都在不停的运动,其运动的剧烈程度和温度有关。温度越高,其运动的剧烈程度越大。当它们运动的剧烈程度达到某个特定数值时,分子、离子或原子就会摆脱它们之间的结合力而自由移动,也就会由固态转化为液态或气态。
2.共价化合物三态变化
共价化合物内部存在两种结合力,共价键和分子间作用力,当给共价化合物加热到一定程度时,分子运动的剧烈程度接近分子间作用力,则一部分分子间作用力断裂,一部分没有断裂,此时化合物会由固态转化为液态。若再升高一定温度时,分子运动的剧烈程度大于分子间作用力,则所有分子间作用力全部断裂,此时化合物又会由液态转化为气态。在此温度时,分子运动的剧烈程度不可能接近共价键,所以共价化合物在由固态转化为气态的过程中,共价键没有断裂,不会有离子生成。所以熔融态的共价化合物不能导电。
3.离子化合物三态变化
离子化合物不存在分子,只有阴阳离子。其内部只存在一种结合力——离子键,当给离子化合物加热到一定程度时,离子运动的剧烈程度接近离子键,则一部分离子键断裂,一部分没有断裂,此时化合物会由固态转化为液态。离子化合物全部转化为可以自由移动的离子。所以熔融态的离子化合物能导电。故离子化合物都是电解质,无论其是否溶解于水。
五、概念间的关系
1.强弱电解质是由物质内部结构决定的,与其溶解性无关。
强电解质一般是离子键形成的离子化合物和某些具有极性键的共价化合物,它们在水中完全电离,其溶液中只存在阴、阳离子,不存在电解质分子。某些难溶或微溶于水的盐,其溶解度很小,如果测其导电能力,往往很弱的。但是其溶于水的部分,却是完全电离的,所以它们仍然是属于强电解质。比如:CaCO3,BaSO4。相反,能溶于水的盐,也不一定是强电解质。少数盐尽管溶于水,但是只有部分电离,仍属于弱电解质。比如醋酸铅[(CH3COO)2Pb],氯化汞(HgCl2)。
弱电解质一般是具有弱极性的共价化合物,它们在水中是部分电离,其溶液中存在阴、阳离子,也存在电解质分子。比如CH3COOH,它易溶于水,但它是弱电解质。
2.电解质与导电性
(1)、电解质本身不一定能导电,比如NaCl晶体;能导电的物质不一定是电解质,比如石墨,金属铜,NaCl水溶液等。又如SO2、NH3、SO3、Cl2、CO2的水溶液能导电,但它们不是电解质。因为它们溶于水时与水发生反应,生成了电解质,所以它们本身不能称为电解质。另外我们要注意,电解质和非电解质均指化合物而言。除了电解质以外的物质均是非电解质的说法是错误的,比如单质Cl2、NaCl水溶液(混合物)既不是电解质,也不属于非电解质。
(2)电解质的强弱与导电性的强弱没有必然联系。导电性强弱是由溶液中离子浓度大小决定的,电解质强弱是由物质内部结构决定的,其强弱一般会影响着溶液导电性的强弱。但如果强电解质溶液的浓度很小,导电性也可能很弱;而弱电解质虽然电离程度不大,但浓度较大时,其溶液中的离子浓度也可以大于强电解质稀溶液中的离子浓度,其导电性也可以较强。因此,强电解质溶液的导电能力不一定强,弱电解质的导电能力也不一定弱。溶液的导电性不论电解质的强弱,关键是看溶液中离子浓度的大小。
3.哪些物质是电解质、强电解质、弱电解质
(1)所有的酸碱盐都是电解质
(2) 酸中只有少数几种是强电解质,我们只需记住“盐酸HCl、硝酸HNO3、硫酸H2SO4、氢溴酸HBr、氢碘酸HI是强酸,其余的酸都是弱酸。”
(3)因为碱都是离子化合物,所以理论上来说碱大部分都是强电解质,但难溶于水的碱由于其性质接近于弱电解质,因此一般认为只有少数几种碱是强电解质,我们只需记住“NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2是强碱,其余的碱都是弱碱。”
(4)因为盐都是离子化合物,所以理论上来说盐都是强电解质,只有少数几种盐是弱电解质,我们没有必要记住。
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