Kas ir elektrolīts

Vielas, kurās elektriskā strāva rodas jonu kustības dēļ, t.i. jonu vadītspējasauc par elektrolītiem. Elektrolīti pieder pie otrā tipa vadītājiem, jo ​​strāva tajos ir saistīta ar ķīmiskiem procesiem, nevis vienkārši ar elektronu kustību, kā tas ir metālos.

Šo vielu molekulas šķīdumā spēj elektrolītiski disociēties, tas ir, tās sadalās, izšķīdinot pozitīvi lādētos (katjonos) un negatīvi lādētos (anjonu) jonos. Dabā var atrast cietus elektrolītus, jonu kausējumus un elektrolītu šķīdumus. Atkarībā no šķīdinātāja veida elektrolīti ir ūdens un neūdens, kā arī īpašs veids - polielektrolīti.

Atkarībā no jonu veida, kuros viela sadalās, izšķīdinot ūdenī, elektrolīti bez H + un OH- joniem (sāls elektrolīti), elektrolīti ar daudz H + jonu (skābes) un elektrolīti ar OH- jonu pārsvaru ( bāzi) var izolēt.

Ja elektrolīta molekulu disociācijas laikā veidojas vienāds skaits pozitīvo un negatīvo jonu, šādu elektrolītu sauc par simetrisku.Vai asimetrisks, ja pozitīvo un negatīvo jonu skaits šķīdumā nav vienāds. Simetrisko elektrolītu piemēri - KCl - 1,1-valentais elektrolīts un CaSO4 - 2,2-valentais elektrolīts. Asimetriska elektrolīta pārstāvis ir, piemēram, H2TAKA4 — 1,2-valentais elektrolīts.

Visus elektrolītus var aptuveni iedalīt stiprajos un vājajos atkarībā no to spējas atdalīties. Spēcīgi elektrolīti atšķaidītos šķīdumos gandrīz pilnībā sadalās jonos. Tie ietver lielu skaitu neorganisko sāļu, dažas skābes un bāzes ūdens šķīdumos vai šķīdinātājos ar augstu disociācijas spēju, piemēram, spirtus, ketonus vai amīdus.

Vāji elektrolīti tikai daļēji sadalās un atrodas dinamiskā līdzsvarā ar nedisociētām molekulām. Tie ietver lielu skaitu organisko skābju, kā arī daudzas bāzes šķīdinātājos.

Disociācijas pakāpe ir atkarīga no vairākiem faktoriem: temperatūras, koncentrācijas un šķīdinātāja veida. Tātad viens un tas pats elektrolīts dažādās temperatūrās vai vienā un tajā pašā temperatūrā, bet dažādos šķīdinātājos, tiks atdalīts dažādās pakāpēs.

Tā kā elektrolītiskā disociācija pēc definīcijas rada lielāku daļiņu skaitu šķīdumā, tā rada ievērojamas atšķirības elektrolītu un dažāda veida vielu šķīdumu fizikālajās īpašībās: palielinās osmotiskais spiediens, mainās sasalšanas temperatūra attiecībā pret šķīdinātāja tīrību. un citi.

Elektrolītu joni bieži piedalās elektroķīmiskos procesos un ķīmiskās reakcijās kā neatkarīgas kinētiskas vienības, neatkarīgi no citiem šķīdumā esošajiem joniem: uz elektrolītā iegremdētajiem elektrodiem, strāvai ejot caur elektrolītu, notiek oksidēšanās-reducēšanās reakcijas, kas veidojas no citiem šķīdumā esošajiem joniem. kuras pievieno elektrolīta sastāvam .

Tādējādi elektrolīti ir sarežģītas vielu sistēmas, kas ietver jonus, šķīdinātāju molekulas, nedisociētas izšķīdušās vielas molekulas, jonu pārus un lielākus savienojumus. Tāpēc elektrolītu īpašības nosaka vairāki faktori: jonu-molekulāro un jonu-jonu mijiedarbības raksturs, šķīdinātāja struktūras izmaiņas izšķīdušo daļiņu klātbūtnē utt.

Polāro elektrolītu joni un molekulas ļoti aktīvi mijiedarbojas savā starpā, kā rezultātā veidojas solvatācijas struktūras, kuru loma kļūst nozīmīgāka, samazinoties jonu izmēram un palielinoties to valencei. Solvatācijas enerģija ir elektrolītu jonu un šķīdinātāja molekulu mijiedarbības mērs.

Elektrolīti atkarībā no to koncentrācijas ir: atšķaidīti šķīdumi, pārejoši un koncentrēti. Atšķaidīti šķīdumi pēc struktūras ir līdzīgi tīram šķīdinātājam, bet esošie joni to ietekmē izjauc šo struktūru. Šādi vāji spēcīgu elektrolītu šķīdumi atšķiras no ideālajiem šķīdumiem pēc īpašībām, jonu elektrostatiskās mijiedarbības dēļ.

Koncentrācijas pārejas reģionu raksturo būtiskas izmaiņas šķīdinātāja struktūrā jonu ietekmes dēļ.Vēl lielākā koncentrācijā lielākā daļa šķīdinātāja molekulu piedalās solvatācijas struktūrās ar joniem, tādējādi radot šķīdinātāja deficītu.

Koncentrētam šķīdumam ir struktūra, kas ir tuvu jonu kausējumam vai kristāliskam solvātam, ko raksturo augsta jonu struktūru kārtība un viendabība. Šīs jonu struktūras savienojas viena ar otru un ar ūdens molekulām, izmantojot sarežģītas mijiedarbības.

Elektrolītiem raksturīgi to īpašību augstas temperatūras un zemas temperatūras apgabali, kā arī augsta un normāla spiediena apgabali. Palielinoties spiedienam vai temperatūrai, samazinās šķīdinātāja molārā secība un vājinās asociatīvās un solācijas ietekmes ietekme uz šķīduma īpašībām. Un, kad temperatūra nokrītas zem kušanas punkta, daži elektrolīti nonāk stiklveida stāvoklī. Šāda elektrolīta piemērs ir LiCl ūdens šķīdums.

Mūsdienās elektrolītiem ir īpaši svarīga loma tehnoloģiju un bioloģijas pasaulē. Bioloģiskajos procesos elektrolīti darbojas kā neorganiskās un organiskās sintēzes vide, bet tehnoloģijā - kā elektroķīmiskās ražošanas pamats.

Elektrolīze, elektrokatalīze, metālu korozija, elektrokristalizācija — šīs parādības ieņem nozīmīgu vietu daudzās mūsdienu nozarēs, īpaši enerģētikas un vides aizsardzības jomā.

Skatīt arī: Ūdeņraža iegūšana ar ūdens elektrolīzi — tehnoloģija un aprīkojums