Раствор кислорода воде проводит электрический ток

Почему раствор сахара не проводит электрический ток, а раствор хлорида натрия проводит

Электрический ток представляет собой направленное перемещение в замкнутой электрической цепи заряженных частиц. Заряженные частицы движутся под действием электродвижущей силы к полюсу, знак которого противоположен знаку их заряда. Почему электрический ток раствор сахара не проводит, а раствор хлорида натрия проводит, рассказывается в статье.

Что необходимо для существования электрического тока

Перед тем как рассмотреть вопрос о том, почему электрический ток раствор сахара не проводит, а раствор хлорида натрия проводит, рассмотрим условия, при которых этот ток может существовать.

Во-первых, главным условием возникновения электрического тока является наличие так называемой электродвижущей силы. Эта сила, воздействуя на заряженные частицы, приводит к их направленному движению в замкнутой цепи. В качестве источника электродвижущей силы может выступать электрическая батарея, генератор и некоторые другие приборы.

Во-вторых, для существования в замкнутой цепи тока необходимо наличие заряженных и свободных частиц, то есть таких, которые под действием электрического поля могли бы направленно перемещаться к положительному или отрицательному полюсам источника тока.

Например, в металлических материалах присутствует большое количество свободных валентных электронов, которые являются носителями электрического заряда. Твердые вещества, которые проводят электрический ток, носят название проводников.

В случае растворов в качестве носителей заряда могут выступать заряженные группы атомов (катионы и анионы). Проводящие электрический ток растворы называют электролитами.

Электропроводность воды

Вода представляет собой с химической точки зрения соединение H₂O. Молекула воды является электрически нейтральной, поэтому участвовать в переносе электрического заряда не может, иными словами чистая вода — это плохой проводник электрического тока, однако сама молекула является электрически полярной, поскольку большая плотность электронов сосредоточена в области атома кислорода.

Для воды электрическая проводимость повышается за счет присутствия в ней различных ионов. Так, даже чистая дистиллированная вода обладает некоторой проводимостью из-за растворения в ней углекислого газа с образованием свободных протонов H + и отрицательно заряженных гидрокарбонатных групп (HCO₃) — . За счет этого процесса электропроводность воды дистиллированной равна 5,5*10 -6 См/м. Чтобы понять значимость приведенной цифры, отметим, что электропроводность меди при 20 °C составляет 5,96*10 7 См/м, что больше электропроводности чистой воды на 13 порядков!

Что такое сахар

С точки зрения химии сахар представляет собой дисахарид, формула которого — C₁₂H₂₂O₁₁. Сахар состоит из молекулы сахарозы и молекулы фруктозы. Молекула сахара образуется за счет прочных ковалентных связей между атомами углерода, кислорода и водорода, что является важным моментом для понимания, почему не проводит электрический ток раствор сахара.

Говоря о физических свойствах сахара, следует отметить, что он обладает высокой растворимостью в воде. Так, при 20 °C в 100 г воды можно растворить 203,9 г сахара. При увеличении температуры воды этот показатель также растет, достигая значения 478,2 г при 100 °C. Водный раствор сахара называется сиропом.

Что такое хлорид натрия

Хлорид натрия или столовая соль представляет собой вещество, химическая формула которого — NaCl. В природе хлорид натрия присутствует в форме минерала галита. В твердом состоянии NaCl представляет собой ионный кристалл, образованный анионами Cl — и катионами Na + , которые находятся в узлах кристаллической решетки. Каждый ион в решетке окружен шестью ионами, имеющими противоположный знак и расположенными в вершинах октаэдра.

У хлорида натрия кристаллическая решетка является сложной. Ее можно представить как две гранецентрированные кубические решетки (одна образована катионами Na + , а другая анионами Cl — ), вставленные друг в друга.

Для понимания ответа на вопрос о том, почему раствор сахара электрический ток не проводит, а раствор хлорида натрия проводит, также важно знать, что поваренная соль отлично растворяется в воде.

Что происходит при растворении в воде сахара и хлорида натрия

Зная необходимые условия для возникновения электрического тока, а также химический состав и кристаллическую структуру сахара и хлорида натрия, перейдем непосредственно к ответу на вопрос о том, почему раствор хлорида натрия проводит, а раствор сахара не проводит электрический ток.

Сначала рассмотрим, что происходит с кристаллом NaCl в воде. Полярность молекул H₂O приводит к тому, что они окружают катионы и анионы кристалла NaCl и просто «разбирают» его на части. Растворяясь в воде, хлорид натрия переходит в свободные ионы Na + и Cl — , которые способны участвовать в образовании электрического тока. В зависимости от концентрации растворенной соли, проводимость воды повышается на несколько порядков.

Почему раствор сахарного песка электрического тока не проводит? Все просто, полярные молекулы воды также разрушают связи между молекулами дисахарида в кристалле (эти связи имеют ван-дер-ваальсовую природу), в результате в растворе оказываются окруженные водой молекулы C₁₂H₂₂O₁₁, которые являются электрически нейтральными, то есть они не способны участвовать в поддержании электрического тока в этом растворе.

Источник

Разработка урока по теме «Электролиты и неэлектролиты».

Электролиты и неэлектролиты.

Обучающие — формирование понятия об электролитах, как проводниках 2 рода, неэлектролитах; изучить природу тока в электролитах, закономерности, возникающие в электролитах при протекании тока, показать, что способность проводить электрический ток зависит от наличия заряженных частиц и от их способности передвигаться, т. е. строения вещества.

Учебно-интеллектуальных умений: диалектически анализировать, сравнивать, классифицировать, обобщать, устанавливать причинно-следственные связи, исследовать.

Учебно-познавательных умений: участвовать в учебном диалоге, задавать вопросы, формулировать проблемы, излагать гипотезы, аргументировать, доказывать, исследовать практически (наблюдать, ставить опыты, проводить эксперименты).

Воспитательные — содействие воспитанию у учащихся организованности, аккуратности, умения вести познавательную деятельность в коллективе, сотрудничать при решении учебных задач (объяснять, оказывать помощь товарищам, принимать помощь товарищей).

выяснить от чего зависит электропроводность веществ;

исследовать электропроводность веществ путём выполнения лабораторной работы;

установить взаимосвязь между строением вещества и его способностью проводить электрический ток;

показать, что при растворении веществ в воде происходит разрушении молекул на ионы, подготовить учащихся к формированию понятия «электролитической диссоциации»;

ввести понятия «электролиты» и «неэлектролиты».

Тип урока – изучение нового материала.

Оборудование : оборудование и реактивы для опытов, компьютер, мультимедийная презентация, видеофрагменты опытов.

Демонстрация: испытание веществ и их растворов на электрическую проводимость.

Организационный момент: отметить отсутствующих, объяснить цели урока.

Актуализация опорных знаний в межпредметной беседе:

Учитель. Что такое электрический ток?

Ответ. Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц.

Учитель. Как называются вещества, которые проводят электрический ток? Приведите примеры.

Ответ. Вещества, которые проводят электрический ток, называются проводники, например металлы: серебро, медь, алюминий и др.

Учитель. Как называются вещества, которые не проводят электрический ток?

Ответ. Вещества, которые не проводят электрический ток, называются изоляторы, например, пластмассы, резина, фарфор, янтарь, воздух.

Учитель. За счет каких заряженных частиц металлы проводят ток?

Ответ. В металлах подвижными заряженными частицами являются обобществленные электроны.

Учитель. Какие ещё зараженные частицы вам известны?

Ответ. Ионы: положительно заряженные – катионы и отрицательно заряженные – анионы.

Учитель. Как вы думаете, могут ли ионы создавать электрический ток?

Ответ. Думаю, могут, так как электрический ток это движение заряженных частиц, а ионы это заряженные частицы.

Учитель. Для проверки высказанного предположения проведем серию опытов и результаты внесем в таблицу. Что бы запомнить таблицу, вспомните причинно — следственные связи: строение — свойства.

Ответ. Известно, что свойства зависят от строения. Под строением понимается тип кристаллической решетки, тип химической связи и строение атома.

Учитель. Мы будем исследовать следующие вещества: воздух, дистиллированную воду, кристаллическую поваренную соль, раствор поваренной соли в воде, раствор хлороводорода в воде (соляная кислота), сахар кристаллический, раствор сахара в воде. Внесите в соответствующие колонки таблицы № 1 названия веществ, их молекулярные формулы, тип химической связи и ваши предположения об их электропроводности символами горящая или не горящая лампочка. Видеофрагменты опытов

Кто, если он добросовестен, не сочтет, что следует воздержаться от рассуждений, когда говорит опыт?
(Антуан ван Левенгук)

Тип химической связи (строение)

Связь ковалентная неполярная

Связь ковалентная полярная

Раствор поваренной соли

Соляная кислота (Раствор хлороводорода)

Связь ковалентная полярная

Связь ковалентная полярная

Связь ковалентная полярная

Учитель. Проведем эксперимент, собрав следующий прибор, и внесем данные опыты в таблицу.

Учитель. Посмотрим, все ли наши предположения подтверждаются опытными данными. Найдем противоречия между предполагаемыми и экспериментальными данными и сформулируем их как проблемы и попытаемся их решить.

Честь науке – ей дано уменье
выводить нас из недоуменья.
М. Светлов.

Учитель. Сформулируем проблему №1.

Ученик. Почему раствор хлорида натрия, в отличие от твердой соли и дистиллированной воды, проводит электрический ток?

Решение проблемы № 1

Учитель. Есть ли ионы в кристаллах соли?

Ответ. Да, потому что соль ионное соединение.

Учитель. Почему кристаллическая соль не проводит электрический ток?

Ответ. Кристаллическая соль не проводит электрический ток потому, что нет движения ионов. Они связаны силами электростатического притяжения.

Учитель. Тогда, почему раствор NaCl проводит электрический ток?

Ответ. Если раствор NaCl проводит электрический ток, значит, в нем есть движение ионов. Следовательно, ионы стали свободными.

Учитель. Как вы думаете, почему это произошло? Сформулируйте гипотезу.

Ответ. В узлах кристаллической решетки хлорида натрия содержатся ионы, которые высвобождаются при контакте соли с молекулами воды, что определяет электрическую проводимость раствора хлорида натрия. Это подтверждается опытными данными.

Учитель. Сформулируйте проблему №2.

Ученик. Почему водный раствор хлороводорода (вещества с ковалентной полярной связью) проводит электрический ток?

Решение проблемы № 2

Учитель. Есть ли в молекуле хлороводорода ионы?

Ответ. Нет, так как это вещество с ковалентной полярной связью.

Учитель. Раствор хлороводорода проводит электрический ток?

Ответ.Да. Значит, в нем ионы есть!

Учитель. Подумайте, в результате чего они появились? Сформулируйте гипотезу.

Ответ.Если раствор хлороводорода проводит электрический ток, значит, в нем имеются ионы, образующиеся в результате взаимодействия хлороводорода с водой при растворении. Это доказывают данные опыта.

Учитель. Ваши гипотезы правильны. Сегодня на уроке вы увидели вещества, растворы которых проводят электрический ток. Они называются электролиты. Это вещества с ионной и ковалентной сильно полярной связью. К ним относятся растворимые соли, кислоты и основания. Такие вещества распадаются на ионы при растворении в воде или расплавлении. Распад электролитов на ионы называется электролитической диссоциацией. Это обратимый процесс, который можно представить в общем виде следующим уравнением: К А K + +

Учитель. Сформулируйте проблему № 3.

Ученик. Почему раствор сахарозы (вещества с ковалентной полярной связью) не проводит электрический ток?

Учитель. Есть ли в кристаллической сахарозе ионы?

Ответ. Нет, так как это вещество с ковалентной полярной связью.

Учитель. Есть ли ионы в растворе сахарозы?

Ответ. Нет, так как ее раствор не проводит электрический ток.

Учитель. Сформулируйте гипотезу.

Ответ. Если раствор сахарозы не проводит электрический ток, значит, при ее растворении в воде не образуются ионы.

Учитель. Как видите, существуют не только вещества, растворы которых проводят электрический ток, но и вещества, растворы которых не проводят электрический ток. Они называются неэлектролиты. Это вещества с ковалентной неполярной и малополярной связью: воздух, органические вещества (спирт, бензин, сахароза), дистиллированная вода.

Итак, обобщим полученные данные и сформулируем выводы:

Учитель. Чем определяется возможность распада вещества на ионы?

Ответ. Возможность распада вещества на ионы определяется природой растворенного вещества;

Учитель. Что такое электролиты?

Ответ. Электролиты это вещества, растворы которых обладают ионной проводимостью;

Учитель. Что такое неэлектролиты?

Ответ. Неэлектролиты это вещества, растворы которых не обладают ионной проводимостью;

Учитель. Является ли электрический ток причиной распада веществ на ионы?

Ответ. Электрический ток не является причиной распада веществ на ионы, так как сухая соль ток не проводит;

Учитель. Как вы думаете, что является причиной электролитической диссоциации?

Ответ. Думаю, что распад электролитов на ионы вызывает растворение в воде.

Учитель. Это правильно. С механизмом диссоциации электролитов, т. е. электролитической диссоциации и ролью воды в этих процессах мы познакомимся на следующем уроке. А сейчас, для закрепления рассмотренного на уроке материала, заполним таблицу №2. Разделите на электролиты и неэлектролиты следующие вещества: хлорид натрия, соляная кислота, сахароза, азот, сульфат натрия, этиловый спирт (C₂H₅OH), гидроксид калия, кислород, азотная кислота, карбонат калия, дистиллированная вода.

Ковалентная сильнополярная связь

Ковалентная неполярная связь связь

Показ презентации для закрепления нового материала.

Вывод: электролиты – это щёлочи, кислоты, соли, которые могут быть растворены или расплавлены образованные, ионной, ковалентной сильнополярной связями. неэлектролиты – жидкие кислород, водород, органические вещества, образованные ковалентной неполярной или малополярной связями.

Учитель. Дома я попрошу вас, еще раз, осмыслить увиденное и услышанное на уроке, заполнив 1 — 4 направления в логико-смысловой модели по теме: “Вещества и электрический ток”. Вам нужно провести классификацию веществ по отношению к электрическому току, классификацию проводников, указать типы химических связей в электролитах и неэлектролитах и подобрать примеры.

Логико-смысловая модель по теме: “Вещества и электрический ток”

Домашнее задание: §1 стр.5 упр.9,10 стр.

Самоанализ урока по химии на тему “Электролиты и неэлектролиты”

Цель – создать условия для формирования представлений об электролитах и неэлектролитах.

К обучающим задачам урока я отнесла формирование основных понятий об электролитах и не электролитах.

К воспитательным – формирование навыков коллективной работы в сочетании с индивидуально. Урок был также призван способствовать развитию у учащихся познавательные способности, формирование самостоятельности мышления, умение логически рассуждать, развить умение анализировать химический эксперимент, обобщать и делать выводы из полученных знаний.

Это по типу, урок изучения и первичного закрепления нового материала, он включал в себя — вызов, осмысление, рефлексия .

При проведении урока я ориентировалась на принципы обучения: «Обучение сообща»

На каждом этапе урока формулировала следующие УУД:

коммуникативные УУД, познавательные УУД, регулятивные УУД.

Чтобы решить цель урока, я подобрала примеры, вопросы, задание связанные с жизнью для того чтобы усилить мотивацию познавательной деятельности учащихся к изучению предмета и к теме конкретно. Задания были ориентированы на развитие учащихся работать в коллективе, проводить эксперимент, вести дискуссию и аргументировать свои мысли, применять знания в повседневной жизни.

Я использовала экспериментальный, частично-поисковый, проблемный методы. В ходе урока была организована индивидуальная, фронтальная, групповая, коллективная работа учащихся. В процессе урока использовал записи на доске, для наглядности, увеличения интенсивности урока ИКТ (презентацию).

Материал урока оказался сложным, но интересным для учащихся.

Мне было легко вести урок, ученики быстро включались в работу.

Цель урока можно считать выполненной, я полагаю, что большинство ребят научились на основании демонстрационного эксперимента, проведенных опытов в группах формулировать понятия -неэлектролиты, электролиты и различать их.

Источник