Растворы электролитов и неэлектролитов

Вещества, которые подвергаются физическому или химическому изменению в растворе для получения ионов, которые могут проводить электричество, называются электролитами. Если вещество дает ионы в растворе, то есть, если соединение подвергается 100% диссоциации, то вещество является сильным электролитом. Полная диссоциация обозначается одной стрелкой вперед. Например, водорастворимые ионные соединения, такие как хлорид натрия, диссоциируются в натриевые катионы и хлористые анионы в водном раствор.

Другими примерами сильных электролитов являются гидроксиды металлов группы 1 и группы 2, а также сильные кислоты, такие как HCl и HNО₃.

Если только крошечная часть вещества диссоциирует на ионы, то есть если соединение подвергается частичной диссоциации в растворе, это называется слабым электролитом. На частичную диссоциацию указывает обратимая стрелка. Например, слабые кислоты, такие как уксусная кислота, частично ионизируются в воде, давая ионы ацетата и ионы гидроксония.

Другими примерами слабых электролитов являются плохо растворимые соли, такие как AgCl и PbCl₂, и слабые основания, такие как аммиак.     

Электростатические притяжения между ионом и молекулой с диполями, которые называют ион-дипольными притяжениями, играют важную роль в растворении ионных соединений в воде. Когда ионные соединения растворяются в воде, ионы в твердом веществе разделяются и равномерно распределяются по всему раствору, так как молекулы воды окружают и рассеивают ионы, уменьшая сильные электростатические притяжения между ними.

Растворы ковалентных соединений проводят электричество, так как молекулы растворённого вещества химически вступают в реакцию с растворителем для получения ионов. Например, чистый хлорид водорода — это газ, состоящий из ковалентных молекул HCl. Этот газ не содержит ионов. Тем не менее, водный раствор HCl является очень хорошим проводником, что указывает на то, что в растворе существует заметная концентрация ионов.

Поскольку HCl является кислотой, ее молекулы вступают в реакцию с водой, передавая ионы H+ для образования гидрониевых ионов (H₃О⁺) и ионов хлорида (CL^–):

Эта реакция, по сути, является 100% полной для HCl (сильного электролита). Кроме того, слабые кислоты и основания, которые реагируют лишь частично, генерируют относительно низкие концентрации ионов при растворении в воде и классифицируются как слабые электролиты.    

Вещества, которые не дают ионов при растворении в воде, называются неэлектролитами. Такие вещества растворяются как нейтральные молекулы в растворе, каждая из которых окружена молекулами воды. Например, молекулярное соединение типа сахарозы растворяется в воде на неповрежденные молекулы.

Подводя итог, можно определить, что вещества являются сильными, слабыми или неэлектролитами, измеряя электрическую проводимость водного раствора, содержащего вещество. Для проведения электричества вещество должно содержать свободно подвижные заряженные частицы. Наиболее известным является проведение электричества через металлические провода, в этом случае подвижными заряженными объектами являются электроны. Растворы также могут проводить электричество, если они содержат растворенные ионы, при этом проводимость увеличивается по мере увеличения концентрации ионов. Приложение напряжения к электродам, погруженным в раствор, позволяет оценить относительную концентрацию растворенных ионов, количественно, измерив электрический ток или качественно, наблюдая за яркостью лампы, входящей в цепь.  

Этот текст адаптирован к Openstax, Химия 2е изд., раздел 11.2: Электролиты.