Загальна інформація
Застосування
Гроза над водоймою
Щойно насувається гроза, з води у відкритому басейні треба виходити. Але чому так небезпечно купатися під час грози? Солі, кислоти й основи - це електроліти. У найчистішому вигляді вони (майже) не проводять електричного струму, бо тоді майже не містять вільно рухливих іонів. Розчинені у воді електроліти розпадаються (дисоціюють) на позитивні та негативні іони. Після прикладання напруги до двох (занурених у водний розчин) електродів вони рухаються кожен до свого електрода. Отже, розчини електролітів проводять струм. Водопровідна вода на своєму шляху від дощової хмари до споживача розчинила електроліти, наявні в повітрі та в ґрунті. Це відносно добре провідний водний розчин. Якщо блискавка тепер ударить у воду озера чи басейну, вода проводить струм.
Інша інформація (1/3)
Попередні знання
Під дисоціацією в хімії розуміють збуджений або самочинний процес розкладу молекули на дві чи більше простіших молекул, атомів або іонів.
Принцип
Солі, кислоти й основи - це електроліти. У найчистішому вигляді вони майже не проводять електричного струму, бо тоді майже не містять вільно рухливих іонів. Розчинені у воді електроліти дисоціюють, тобто розпадаються на позитивні та негативні іони. Після прикладання напруги до двох занурених у водний розчин електродів вони рухаються кожен до того електрода, який заряджений протилежно. Отже, водні розчини електролітів електропровідні.
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
Електроліти розчиняються у воді. Водні розчини проводять струм по-різному.
Завдання
Учні демонструють, що водні розчини електролітів проводять електричний струм.
Інша інформація (3/3)
Виміряні значення сили струму слід розглядати як приклади. Наскільки великою буде сила струму в кожному випадку, залежить не лише від напруги, а й, наприклад, від відстані між електродами та їхнього стану, а також від концентрації розчину. Через роз'їдальну дію кислот і лугів поводитися з ними треба відповідно обережно. Випадкові бризки на шкірі чи одязі треба негайно ретельно змити великою кількістю води. До і після використання електроди, тримачі електродів і скляну ванну треба ретельно очистити. Кухонна сіль сильно гігроскопічна. Тому кухонна сіль, що зберігається в незакритій посудині, може помітно проводити електричний струм ( кілька мА).
Правила безпеки
- Носити рукавички й захисні окуляри!
R: 34/ 36/ 38
S: 26-36/ 39-45
- Розведена сірчана кислота та розчини гідроксиду натрію сильно роз'їдають шкіру, очі та слизові оболонки. Аерозоль подразнює органи дихання.
- Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
- Утилізація: розчини розвести водою, нейтралізувати (pH 6-8) і злити в каналізацію.
Теорія
Рідини, що містять рухливі іони, проводять електричний струм. До електролітів належать розчини кислот, основ і солей, а також розплави солей. У водному розчині солі перебувають у вигляді гідратованих іонів, тобто іони, наявні вже в кристалі, оточують себе гідратними оболонками.
Після прикладання напруги і, отже, за наявності електричного поля іони рухаються напрямлено - кожен у бік того електрода, який має протилежну полярність. Електрична енергія перетворюється на теплову. Отже, водні розчини електролітів електропровідні.
Водопровідна вода на своєму шляху від дощової хмари до споживача розчинила електроліти, наявні в повітрі та в ґрунті. На відміну від дистильованої води, це відносно добре провідний водний розчин. Те, що й дистильована вода - хоч і дуже слабко - проводить струм, зумовлене завжди наявною, але дуже малою концентрацією іонів.
Обладнання
Додаткове обладнання
| Позиція | Обладнання | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Кухонна сіль | 1 |
| 2 | Дистильована вода | 1 |
| 3 | Питна вода | 1 |
| 4 | Вбирна тканина або папір | 1 |
Складання та виконання
Складання
- Збери дослід відповідно до рисунка ліворуч.
- Встав ретельно очищені електроди в чисту скляну ванну так, щоб вони були на відносно великій відстані один від одного і сягали близько до дна.
- Наповни скляну ванну приблизно наполовину дистильованою водою.
- Вибери діапазони вимірювання і .
- Увімкни блок живлення при розімкненому вимикачі й встанови постійну напругу близько .
Виконання (1/3)
- Замкни вимикач, виміряй силу струму й запиши виміряне значення (1) у таблицю.
- Розімкни вимикач, спорожни скляну ванну й ретельно витри електроди.
- Насип між електродами в скляну ванну стільки кухонної солі, щоб обидва електроди з'єднав шар солі заввишки близько 5 см.
- Замкни вимикач і внеси силу струму (2) до таблиці.
Виконання (2/3)
- Зауваження: при використанні сухої кухонної солі сила струму менша за . Учитель має вирішити, чи слід змінювати діапазон вимірювання. Цілком суха кухонна сіль струму не проводить. Це можна переконливо показати, якщо залишити діапазон вимірювання .
- Обережно вилий дистильовану воду, використану в першій частині досліду, на сіль у скляній ванні. Поступово збільшуй діапазон вимірювання відповідно до зростання сили струму і наприкінці запиши виміряну силу струму (3).
Виконання (3/3)
- Розімкни вимикач і ретельно очисти скляну ванну та електроди. Вибери діапазон вимірювання , наповни скляну ванну наполовину питною водою і встав електроди.
- Замкни вимикач і запиши силу струму (4).
- При розімкненому вимикачі заміни водопровідну воду на дистильовану. Вибери діапазон вимірювання .
- Замкни вимикач, влий у воду трохи кислоти й перемішай. Запиши силу струму (5).
- Так само вчини з основою (6), наприклад з гідроксидом натрію.
Спостереження та опрацювання результатів
Опрацювання результатів (1/3)
Можлива таблиця:
Електропровідність:
Дистильована вода дуже погано проводить електричний струм. Кухонна сіль його не проводить. Коли кухонна сіль розчинена у (дистильованій) воді, тече струм у кілька сотень мА. Водний розчин кухонної солі добре проводить струм, як і водні розчини кислот та основ. Питна вода проводить струм краще за дистильовану.
Солі, кислоти й основи - це електроліти. У найчистішому вигляді вони майже не проводять електричного струму, бо тоді майже не містять вільно рухливих іонів. Розчинені у воді електроліти дисоціюють, тобто розпадаються на позитивні та негативні іони. Після прикладання напруги до двох занурених у водний розчин електродів вони рухаються кожен до того електрода, який заряджений протилежно.
Речовини у скляній ванні
[мА]
Опрацювання результатів (2/3)
Водопровідна вода на своєму шляху від дощової хмари до споживача розчинила електроліти, наявні в повітрі та в ґрунті. На відміну від дистильованої води, це відносно добре провідний водний розчин. Те, що й дистильована вода - хоч і дуже слабко - проводить струм, зумовлене завжди наявною, але дуже малою концентрацією іонів.
Опрацювання результатів (3/3)
У частині 2 досліду відбуваються такі процеси:
Дисоціація: .
-іони рухаються до катода; там відбувається:
,
.
тобто атомарний натрій розщеплює молекули води, і утворюються гідроксид натрію (який знову дисоціює) та молекулярний водень (який виходить із розчину бульбашками).
-іони рухаються до анода, і там утворюється газуватий хлор, який виходить із розчину бульбашками: ↑.