|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Теорія електролітичної дисоціації. Історія та суть наукового відкриття
Довідник / Найважливіші наукові відкриття Історія виникнення теорії електролітичної дисоціації пов'язана з ім'ям шведського фізико-хіміка Сванте Арреніуса (1859–1927). У 1882 році він закінчив університет в Упсалі. 1895 року стає професором фізики Стокгольмського університету. З 1896 до 1905 року Арреніус був ректором цього університету. Його перу належить 200 наукових праць у галузі хімії, фізики, геофізики, метеорології, біології, фізіології. Цікаво, що ідея, що стала основою цієї теорії, виникла на основі дослідів, поставлених для вирішення іншої проблеми. Як розповідає Ю.І. Соловйов, "ще студентом Упсальського університету С. Арреніус, слухаючи лекції свого вчителя професора П. Т. Клеве, дізнався, що визначити молекулярну масу таких речовин, які, подібно до очеретяного цукру, не переходять у газоподібний стан, неможливо. Щоб принести хімії "велику користь", молодий вчений вирішує визначити електропровідність солей у розчинах, що містять поряд з водою велика кількість неелектролітів. При цьому він виходив з принципу, що опір розчину електроліту тим більше, чим більша молекулярна маса розчинника. Такий був початковий план роботи. Але внаслідок перших спостережень С. Арреніус втрачає інтерес до задуманої теми. Його захоплює нова думка. Що відбувається з молекулою електроліту у розчині? Молодий учений усвідомлював, що успішне вирішення цього питання дозволить пролити яскраве світло на темну ділянку розчинів. Так замість визначення молекулярної маси розчиненого неелектроліту С. Арреніус починає інтенсивно вивчати стан молекули електроліту в розчині. Робота у новому напрямі вже незабаром дала чудові результати. Дані, отримані при вимірі електропровідності водних розчинів електролітів різної концентрації, дозволили С. Арреніус зробити сміливий висновок: молекули електроліту дисоціюють на іони без впливу струму, причому ступінь дисоціації зростає з розведенням. Як зараз нам видається, це був, здавалося б, очевидний і простий висновок із експериментальних даних. Але зовсім не простим він був для С. Арреніуса, бо цей висновок руйнував тверді, "як граніт", традиційні уявлення про стан молекул солей, кислот та основ у розчині. Арреніус не міг не розуміти, що він, молодий хімік, піднімає руку на хімічні "засади". Але це не збентежило його. У своїй докторській дисертації (1883) він робить винятковий за своїм значенням висновок: "Коефіцієнт активності електроліту вказує на фактично наявне в розчині число іонів, віднесене до числа іонів, яке було б у розчині у випадку, якщо електроліт повністю розщеплений на прості електролітичні молекули ... Сіль розщеплюється повністю, коли кількість води в розчині нескінченно велика. Проте до створення повноцінної теорії електролітичної дисоціації залишалося ще чотири роки. Велике значення для подальшого розвитку теорії дисоціації мала відома робота Вант-Гоффа "Хімічна рівновага в системах газів та розведених розчинів" (1885), в якій було встановлено, що реальне зниження температури плавлення, тиску пари та осмотичного тиску солей, кислот і основ менше, чим розраховане теоретично згідно із законом Рауля. Ці невідповідності підтверджували положення теорії дисоціації, згідно з якими електроліт у водному розчині розпадається на іони, що вільно переміщаються. Навесні 1887 Арреніус працював у Вюрцбурзі у Ф. Кольрауша. "Незадовго до того, як я покинув Вюрцбург (березень 1887 року), - згадував Арреніус, - я отримав надруковану Шведською Академією наук роботу Вант-Гоффа. Я переглянув її в один вечір, закінчивши щоденну роботу в інституті. Мені відразу стало зрозуміло, що відхилення електролітів у водному розчині від законів Вант-Гоффа - Рауля про зниження точки замерзання є найвагомішим доказом їх розпаду на іони.Тепер переді мною було два шляхи для обчислення ступеня дисоціації: з одного боку, за допомогою зниження точки замерзання, з іншого - з провідності. Обидва вони в переважній більшості випадків дали той самий результат, і я міг відкрито говорити про дисоціацію електролітів». У листі до Вант-Гоффу в березні 1887 року шведський вчений писав: "Обидві теорії знаходяться ще на самому початку свого розвитку, і я сподіваюся найжвавіше, що в найближчому майбутньому між обома областями буде перекинуто не один, а кілька мостів". Так і сталося. У 1887 році з'явилася знаменита стаття Арреніуса "Про дисоціацію розчинених у воді речовин". Вона викликала захоплення в одних і обурення в інших. Тут учений впевнено заявляє, що молекули електролітів (солі, кислоти, основи) розпадаються в розчині на електрично заряджені іони. Арреніус знайшов формулу визначення ступеня електролітичної дисоціації. Тим самим він перетворив суто якісну гіпотезу на кількісну теорію, яка могла бути перевірена експериментально. Після того, як були створені основні положення цієї теорії, Арреніус показав її застосування в різних галузях природознавства. За розробку теорії електролітичної дисоціації Арреніус у 1903 році був удостоєний Нобелівської премії. Після 1887 дослідження С. Арреніуса, В. Оствальда, Н. Нернста, М. Леблана та інших вчених не тільки підтвердили справедливість основних положень теорії електролітичної дисоціації, але і значно розширили число окремих фактів, які можна обґрунтувати теорією. У 1888 році Вальтер Фрідріх Нернст (1864-1941), професор фізичної хімії в Геттінгені та Берліні, лауреат Нобелівської премії з хімії 1920 року за відкриття третього закону термодинаміки, порівнявши швидкість дифузії іонів зі швидкістю руху іонів, . У 1889 році на основі теорії осмотичного тиску та теорії електролітичної дисоціації Нернст розробив осмотичну теорію виникнення гальванічного струму. Відповідно до цієї теорії, при концентрації іонів металу (електроду) вище, ніж їх концентрація у розчині іони переходять у розчин. При концентрації іонів вище розчині, вони осаджуються на електроді і віддають свій заряд. Але в обох випадках на шляху іонів трапляються подвійні електричні шари. Їхній заряд гальмує осадження іонів або розчинення даного металу. "У цих простих положеннях, - зауважив Оствальд, - полягає вся теорія опадів, і всі явища як зменшення, так і ненормального збільшення розчинності знаходять своє пояснення і наперед можуть бути передбачені в кожному окремому випадку". Вільгельм Фрідріх Оствальд (1853–1932) народився Ризі у ній німецького ремісника-бондаря. Хлопчик навчався у реальній гімназії, а потім вступив до університету Дерпта. Після завершення хімічної освіти Оствальд був залишений там помічником А. Еттін-гена (1875). У 1878 році Оствальд захистив докторську дисертацію "Об'ємно-хімічні та оптико-хімічні дослідження", в якій почав систематично застосовувати фізичні методи для вирішення хімічних проблем. 1881 року він став професором Ризького політехнічного училища. Оствальд займався виміром хімічної спорідненості, проводив калориметричні дослідження, вивчав хімічну динаміку. Проблеми теорії розчинів та електрохімії вийшли на перший план у творчості Оствальда вже на початку його дослідницької діяльності. У 1885-1887 роках Оствальд опублікував двотомний "Підручник загальної хімії", де виклав основні положення вчення про іони, від визнання якого тоді відмовлялася більшість хіміків, і підкреслив значення фізичної хімії як самостійної науки. Поява цього підручника і заснування спільно з Арреніусом і Вант-Гоффом в 1887 "Журналу фізичної хімії" не тільки забезпечило самостійність нової наукової дисципліни, а й підготувало шлях проникнення фізики у всі галузі хімії. Досліджуючи електропровідність кислот при різних розведеннях, Арреніус ще в 1884–1886 роках встановив, що електропровідність кислот збільшується з розведенням – асимптотично наближається до певної граничної величини. Їм було знайдено, що для розчинів слабких кислот (бурштинової та ін.) та підстав збільшення молекулярної електропровідності з розведенням набагато помітніше, ніж для кислот сильних, наприклад сірчаної та ін. У 1888 році він запропонував спосіб визначення основності кислот за величиною електропровідності їх розчинів і показав, що швидкість хімічної реакції в розчинах залежить лише від дисоційованої частини розчиненої речовини (від концентрації іонів). Того ж року Оствальд вивів для бінарних слабких електролітів залежність, яку назвав законом розведення. У цьому випадку закону діючих мас сформульовані співвідношення між константою дисоціації електроліту, електропровідністю і концентрацією розчину. Новий закон став основним хімії водних розчинів. В одній із робіт Оствальд дав математичне формулювання закону розведення. "Закон розведення В. Оствальда, - пише Ю.І. Соловйов, - підтверджував теорію електролітичної дисоціації та дозволяв визначати залежність ступеня дисоціації молекул електроліту від концентрації розчину. Надалі цей закон піддавався неодноразово перевірці. Було знайдено, що для сильних електролітів та концентрованих розчинів він був непридатний, потрібні численні дослідження вчених кінця XIX і початку XX століття, щоб пояснити причину непокори сильних електролітів закону розведення. наприклад, комплексних». 1889 року вчений, розглядаючи результати аналізів мінеральних вод, помітив невідповідність цих даних з теорією електролітичної дисоціації. Оскільки всі ці солі – електроліти, Оствальд вважає, що вони дисоційовані на іони. Це стало приводом для нього переглянути матеріал аналітичної хімії та створити навчальне керівництво "Наукові основи аналітичної хімії" (1894), що відіграло велику роль у розвитку сучасної аналітичної хімії. Теорія електролітичної дисоціації змогла поєднати і теорію розчинів, і електрохімічну теорію. Як і припускав Арреніус, обидва потоки злилися в єдиний. "Після заснування механічної теорії теплоти, - писав Оствальд у 1889 році, - у фізичних науках не було жодного настільки багатоосяжного ряду ідей, як теорія розчинів Вант-Гоффа та Арреніуса". Заперечення проти теорії грунтувалися головним чином тому, що запропонована Аррениусом годилася лише пояснення властивостей слабких електролітів. Для подолання цього недоліку Арреніус провів численні експерименти, прагнучи довести застосовність теорії всім електролітів. Але подальший розвиток ці геніальні засади теорії електролітичної дисоціації отримали у роботах наступного покоління вчених. Теорія електролітичної дисоціації згодом була вдосконалена завдяки роботам насамперед Н. Б'єррума, П. Дебая та Е. Хюккеля. Вони розвинули висловлені раніше І. Ван Лааром уявлення, що незвичну поведінку сильних електролітів можна пояснити дією кулонівських сил. Автор: Самін Д.К.
▪ Теорія електролітичноїдисоціації
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Шпали із переробленого пластику ▪ Новий Large Can DirectFET MOSFET IRF6718 ▪ Акумулятор, що самозаряджається
▪ Електричні лічильники. Добірка статей ▪ стаття Островський Олександр Миколайович. Знамениті афоризми ▪ стаття Яка тварина може здійснювати процес фотосинтезу? Детальна відповідь ▪ стаття Обов'язки працівників та роботодавців у сфері охорони праці ▪ стаття Триелементний ZYGI BEAM. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Використання старих друкованих плат. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page