Elektrolyyttiliuokset

Растворы электролитов представляют собой особые nesteet, jotka ovat osittain tai kokonaan varautuneiden hiukkasten (ionien) muodossa. Prosessia, joka jakaa molekyylejä negatiivisiksi (anioneiksi) ja positiivisesti varautuneiksi (kationeiksi) partikkeleiksi, kutsutaan elektrolyyttiseksi dissosiaatioksi. Dissosiaatio liuoksissa on mahdollista vain johtuen ionien kyvystä olla vuorovaikutuksessa liuottimena toimivan polaarisen nesteen molekyylien kanssa.

Mitä elektrolyytit ovat?

Elektrolyyttiliuokset jaetaan vesipitoisiin jaei-vesipitoisia. Vesieliöitä on tutkittu melko hyvin ja ne ovat hyvin laajalle levinneitä. Niitä esiintyy melkein jokaisessa elävässä organismissa ja ne osallistuvat aktiivisesti moniin tärkeisiin biologisiin prosesseihin. Vedetöntä elektrolyyttiä käytetään sähkökemiallisten prosessien ja erilaisten kemiallisten reaktioiden suorittamiseen. Niiden käyttö johti uusien kemiallisten energialähteiden keksintöön. Niillä on tärkeä rooli valosähköisissä kemiallisissa kennoissa, orgaanisessa synteesissä ja elektrolyyttikondensaattoreissa.

Elektrolyyttiratkaisut tutkinnosta riippuendissosiaatio voidaan luokitella vahvaksi, keskisuureksi ja heikoksi. Disosiaatioaste (a) on varautuneisiin partikkeleihin hajotettujen molekyylien lukumäärän suhde molekyylien kokonaismäärään. Vahvoilla elektrolyytteillä α-arvo lähestyy 1: tä, keskipitkillä α≈0,3 ja heikolla α <0,1.

Vahvoihin elektrolyytteihin sisältyy yleensä suoloja, joukko joitakin happoja - HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂CO₄, HClO₄, barium-, strontium-, kalsium- ja alkalimetallien hydroksidit. Muut emäkset ja hapot ovat keski- tai heikkoja elektrolyyttejä.

Elektrolyyttiliuosten ominaisuudet

Liuoksen muodostumiseen liittyy usein lämpövaikutuksia ja tilavuuden muutoksia. Elektrolyytin liukeneminen nesteeseen tapahtuu kolmessa vaiheessa:

1. Liukenevan elektrolyytin molekyylienvälisten ja kemiallisten sidosten tuhoaminen vaatii tietyn määrän energiaa ja siksi lämpö imeytyy (∆Н_leikata > 0).
2. Tässä vaiheessa liuotin alkaaovat vuorovaikutuksessa elektrolyytti-ionien kanssa, jolloin muodostuu solvaatteja (vesiliuoksissa - hydraatteja). Tätä prosessia kutsutaan solvaattioksi ja se on eksoterminen, ts. lämpöä vapautuu (∆ Н_hydras <0).
3. Viimeinen vaihe on diffuusio. Tämä on hydraattien (solvaatit) tasainen jakautuminen liuoksen tilavuudessa. Tämä prosessi vaatii energiankulutusta, ja siksi ratkaisu jäähdytetään (∆Н_JM > 0).

Siten elektrolyyttien liukenemisen kokonaislämpövaikutus voidaan kirjoittaa seuraavasti:

AH_sol = ∆H_leikata + ∆H_hydras + ∆H_JM

Lopullinen merkki elektrolyytin liukenemisen yleisestä lämpövaikutuksesta riippuu siitä, mitkä aineosan energiavaikutukset tulevat olemaan. Yleensä tämä prosessi on endoterminen.

Liuoksen ominaisuudet riippuvat ensisijaisesti sen komponenttien luonteesta. Lisäksi liuoksen koostumus, paine ja lämpötila vaikuttavat elektrolyytin ominaisuuksiin.

Liuenneen pitoisuuden mukaanAineet, kaikki elektrolyyttiliuokset voidaan jakaa erittäin laimeisiin (joissa on vain "jälkiä" elektrolyyttejä), laimennettuihin (joilla on pieni määrä liuennut ainetta) ja väkevöityihin (joilla on merkittävä elektrolyyttipitoisuus).

Kemialliset reaktiot elektrolyyttiliuoksissa,jotka johtuvat sähkövirran kulkeutumisesta, johtavat tiettyjen aineiden vapautumiseen elektrodeissa. Tätä ilmiötä kutsutaan elektrolyysiksi ja sitä käytetään usein nykyajan teollisuudessa. Erityisesti alumiini, vety, kloori, natriumhydroksidi, vetyperoksidi ja monet muut tärkeät aineet saadaan elektrolyysillä.