12.2 – Elektrolytter og ikke-elektrolytter

Opløste stoffer, kan klassificeres efter deres evne til at lede en elektrisk strøm. Når elektrolytter opløses i vand, adskiller processen dissociation dem til ioner, og danner opløsninger der kan lede elektricitet. Når ikke elektrolytter opløses i vand, adskilles de ikke til ioner, og opløsninger af disse stoffer, kan ikke lede elektricitet.

For at teste opløsninger for tilstedeværelsen af ioner, kan vi bruge et apparat, som består af et batteri og et par elektroder, der er tilsluttet en lyspære. Pæren lyser, når elektricitet kan ledes, hvilket kun kan ske når elektrolytter leverer ioner, som kan vandre mellem elektroderne, og fuldende kredsløbet.

Typer af elektrolytter

Elektrolytter kan yderligere klassificeres som stærke elektrolytter og svage elektrolytter. For en stærk elektrolyt, som for eksempel natriumchlorid (NaCl), er der en 100% dissociation af stoffet til ioner. Når elektroderne fra lyspæreapparatet placeres i NaCl opløsningen, lyser pæren kraftigt.

I en reaktionsligning for dissociation, skal ladningerne balancere. For eksempel dissocierer magnesiumchlorid til en magnesiumion for hver to nitritioner. Det er imidlertid kun ionbindingerne mellem Mg²⁺ og NO₃^– der brydes; den kovalente binding i den sammensatte ion bibeholdes. Dissociationen af Mg(NO₃)₂ skrives på følgende måde:

$\mathrm{Mg}{\left({\mathrm{NO}}_3\right)}_{2\left(\mathrm{s}\right)}\stackrel{\mathrm{H}}{\to }$₂OMg(aq)2++2NO3(aq)–

En svag elektrolyt, er et stof der opløses i vand, hovedsageligt

som ikke-dissocierede molekyler. Kun et fåtal af de opløste molekyler adskilles og danner dermed kun få ioner i opløsningen. Derfor, leder opløsninger med svage elektrolytter ikke elektricitet så godt som stærke elektrolytter. Når elektroderne placeres i en opløsning af en svag elektrolyt, vil lyspæren derfor lyse meget svagt. For eksempel, indeholder en opløsning af den svage elektrolyt HF, hovedsageligt HF molekyler og kun få H⁺ og F^– ioner. Efterhånden som flere H⁺ og F^– ioner dannes, genforenes nogle og danner HF molekyler. Disse frem og tilbage reaktioner af molekyler til ioner og tilbage igen, indikeres med en dobbeltrettet reaktionspil mellem reaktanterne og produkterne:

${\mathrm{HF}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\rightleftarrows }{\mathrm{H}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{F}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{–}$

En ikke elektrolyt, som for eksempel sucrose (strøsukker), opløses i vand som molekyler, der ikke dissocierer til ioner. Når elektroderne

til lyspæreapparatet placeres i en opløsning af en ikke elektrolyt, vil pæren ikke lyse, fordi opløsningen ikke indeholder nogle ioner, og derfor ikke kan lede elektricitet:

${\mathrm{C}}_{12}{\mathrm{H}}_{22}{\mathrm{O}}_{11\left(\mathrm{s}\right)}\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }{\mathrm{C}}_{12}{\mathrm{H}}_{22}{\mathrm{O}}_{11\left(\mathrm{aq}\right)}$

Tabel 12.3 opsummerer klassifikationen af stoffer opløst i vandige opløsninger.

Konceptforståelse 12.2

Elektrolytter og ikke-elektrolytter Angiv om de følgende opløsninger kun indeholder ioner, kun molekyler, eller hovedsageligt molekyler og få ioner. Skriv ligningen for dannelsen af en opløsning for hver af følgende: a. Na2SO4, en stærk elektrolyt          b. urea, CH4N2O, en ikke-elektrolyt c. hypobromsyre, HBrO, en svag elektrolyt Svar a. En vandig opløsning af Na2SO4 indeholder kun ionerne Na+ og SO42-. ${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{SO}}_{4\left(\mathrm{s}\right)}\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }2{\mathrm{Na}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{SO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}^{2–}$ b. En vandig opløsning af ikke elektrolytten CH4N2O, indeholder kun molekyler af urea, CH4N2O. ${\mathrm{CH}}_4{\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{s}\right)}\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }{\mathrm{CH}}_4{\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}$ c. En vandig opløsning af den svage elektrolyt HBrO, indeholder hovedsageligt HBrO molekyler, og kun få H+ og BrO– ioner. Ligningen for dannelsen af en opløsning af en svag elektrolyt, vises med en dobbeltrettet reaktionspil mellem reaktanten af produkterne. ${\mathrm{HBrO}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\rightleftharpoons }{\mathrm{H}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{BrO}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{–}$

12.3 – Opløselighed →