Θεωρία Ηλεκτρολυτικής Διάστασης ⚡
Τα οξέα, οι βάσεις και τα άλατα είναι ουσίες που συναντάμε συνεχώς στην καθημερινή μας ζωή, ακόμα κι αν δεν έχουμε μελετήσει ποτέ χημεία. Το οξύ των μπαταριών αυτοκινήτου είναι ένα υγρό που προκαλεί εγκαύματα, ενώ το λεμόνι, αν και είναι κι αυτό οξύ, δεν μας καίει· αυτό δείχνει πως υπάρχουν οξέα πιο ισχυρά από άλλα. Οι βάσεις είναι λιγότερο γνωστές, αλλά τις έχουμε συναντήσει ως σαπούνια ή ως προϊόντα που «ξεβουλώνουν» αποχετεύσεις — οι λέξεις «αλκάλι» και «καυστικός» έχουν συνδεθεί μαζί τους. Τα άλατα τα ξέρουμε κυρίως ως το επιτραπέζιο αλάτι, το χλωριούχο νάτριο , όμως τα άλατα δεν είναι μόνο αυτό.
Σε αυτό το κεφάλαιο θα μάθουμε τα ονόματα και τους χημικούς τύπους αυτών των ουσιών, θα μελετήσουμε τις ιδιότητές τους μέσα από χημικές αντιδράσεις και θα τις εντάξουμε στο γενικό σύνολο των χημικών ενώσεων ως ηλεκτρολύτες. Θα συνδέσουμε τις ιδιότητές τους με τη δομή τους, κάτι που αποτελεί την ίδια την ουσία της χημείας ως επιστήμης.
Οξέα, Βάσεις και Άλατα ως Ηλεκτρολύτες 🔋
Τα οξέα, οι βάσεις και τα προϊόντα της αντίδρασής τους, τα άλατα, αποτελούν τρεις μεγάλες τάξεις χημικών ενώσεων που παρουσιάζουν τεράστιο ενδιαφέρον. Και οι τρεις αυτές τάξεις είναι γνωστές ως ηλεκτρολύτες: τα υδατικά τους διαλύματα μπορούν να άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα, δηλαδή λειτουργούν ως αγωγοί.
Η προσπάθεια να ερμηνευτεί η αγωγιμότητα των ηλεκτρολυτικών διαλυμάτων οδήγησε τον Σουηδό χημικό Arrhenius το 1887 στη διατύπωση της θεωρίας της ηλεκτρολυτικής διάστασης.
Ο Svante Arrhenius (1859-1927) τιμήθηκε με βραβείο Νόμπελ Χημείας το 1903 για τη θεωρία του περί ηλεκτρολυτικής διάστασης. Οι ιδέες του ήταν τόσο πρωτοποριακές για την εποχή τους, που αρχικά αντιμετωπίστηκαν με δυσπιστία από την επιστημονική κοινότητα — τότε ακόμα η ίδια η ύπαρξη του ηλεκτρονίου ήταν αμφισβητούμενη.
Τα Σημεία της Θεωρίας του Arrhenius 📜
Η θεωρία της ηλεκτρολυτικής διάστασης συνοψίζεται στα εξής σημεία:
- Όταν ένας ηλεκτρολύτης (οξύ, βάση ή άλας) διαλυθεί στο νερό, διίσταται σε κατιόντα (θετικά ιόντα) και ανιόντα (αρνητικά ιόντα).
- Η διάσταση μπορεί να είναι πλήρης, όταν διίσταται όλη η ποσότητα του ηλεκτρολύτη, ή μερική, όταν διίσταται μόνο ένα μέρος της.
- Η διάσταση είναι ανεξάρτητη από την ύπαρξη ηλεκτρικού πεδίου· δηλαδή τα ιόντα υπάρχουν μέσα στο διάλυμα ακόμα κι αν δεν περνάει ρεύμα από αυτό.
- Το συνολικό φορτίο των θετικών ιόντων είναι πάντα ίσο με το συνολικό φορτίο των αρνητικών ιόντων στο διάλυμα, ώστε το διάλυμα να παραμένει ηλεκτρικά ουδέτερο.
Στους ηλεκτρολυτικούς αγωγούς (διαλύματα, τήγματα) φορείς του ηλεκτρικού ρεύματος είναι τα ιόντα. Στους μεταλλικούς αγωγούς, αντίθετα, φορείς του ρεύματος είναι τα ηλεκτρόνια. Μην τα συγχέετε: πρόκειται για δύο εντελώς διαφορετικούς μηχανισμούς αγωγιμότητας.
Η Θέση των Οξειδίων 🧱
Στο ίδιο πλαίσιο εντάσσονται και τα οξείδια, τα οποία μπορούν να θεωρηθούν παράγωγα των οξέων και των βάσεων. Πολλά οξείδια προκύπτουν (θεωρητικά) με πλήρη αφυδάτωση:
- ενός οξέος, οπότε προκύπτει ένα όξινο οξείδιο,
- ή μιας βάσης, οπότε προκύπτει ένα βασικό οξείδιο.
Αυτή η σύνδεση οξέων, βάσεων, αλάτων και οξειδίων μέσα από την κοινή ιδιότητα της ηλεκτρολυτικής διάστασης είναι το θεμέλιο πάνω στο οποίο θα χτιστεί όλη η υπόλοιπη ύλη του κεφαλαίου: ο ορισμός, ο συμβολισμός, η ονοματολογία, η ταξινόμηση και οι ιδιότητες κάθε μιας από αυτές τις κατηγορίες ενώσεων.