Elektrolitų tirpalai

Растворы электролитов представляют собой особые skysčiai, kurie yra iš dalies arba visiškai įkrautų dalelių (jonų) pavidalu. Molekulių suskaidymo į neigiamas (anijonus) ir teigiamai įkrautų (katijonų) daleles procesas vadinamas elektrolitine disociacija. Tirpalų skaidymas galimas tik dėl jonų gebėjimo sąveikauti su poliarinio skysčio molekulėmis, kurios veikia kaip tirpiklis.

Kas yra elektrolitai

Elektrolitų tirpalai skirstomi į vandenį irne vandeninis. Vanduo gana gerai ištyrė ir yra labai paplitęs. Jie egzistuoja beveik kiekviename gyvame organizme ir aktyviai dalyvauja daugelyje svarbių biologinių procesų. Vandeniniai elektrolitai naudojami elektrocheminiams procesams ir įvairioms cheminėms reakcijoms atlikti. Jų naudojimas lėmė naujų cheminių energijos šaltinių išradimą. Jie atlieka svarbų vaidmenį fotoelektrocheminėse ląstelėse, organinėse sintezėse, elektrolitiniuose kondensatoriuose.

Elektrolitų tirpalai priklausomai nuo laipsniodisociaciją galima suskirstyti į stiprią, vidutinę ir silpną. Disociacijos laipsnis (α) yra molekulių, ištirpusių įkrautose dalelėse, skaičiaus ir bendro molekulių skaičiaus santykis. Stipriems elektrolitams α reikšmė artėja prie 1, vidutinėms α≈0,3, o silpniesiems α <0,1.

Druskos paprastai vadinamos stipriais elektrolitais, kai kurios rūgštys - HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂Su₄HClO₄, bario, stroncio, kalcio ir šarminių metalų hidroksidai. Kitos bazės ir rūgštys yra vidutinio sunkumo arba silpno stiprumo elektrolitai.

Elektrolitų tirpalų savybės

Tirpalų susidarymą dažnai lydi šiluminiai efektai ir tūrio pokytis. Elektrolito ištirpinimo skystyje procesas vyksta trimis etapais:

1. Ištirpusio elektrolito tarpmolekuliniams ir cheminiams ryšiams sunaikinti reikia tam tikro energijos kiekio, todėl šiluma yra absorbuojama (∆H_razr > 0).
2. Šiame etape prasideda tirpiklissąveikauja su elektrolitų jonais, todėl susidaro solvatai (hidratai vandeniniuose tirpaluose). Šis procesas vadinamas solvacija ir yra egzoterminis, t. generuojama šiluma (∆H_hidra <0).
3. Paskutinis etapas yra difuzija. Tai yra tolygus hidratų (solvatų) pasiskirstymas tirpalo tūryje. Šiam procesui reikia energijos, todėl tirpalas atvėsinamas (∆H_dif > 0).

Taigi bendrą šiluminį elektrolito tirpinimo poveikį galima užrašyti tokia forma:

∆H_sprendimas = ∆Н_razr + ∆Н_hidra + ∆Н_dif

Galutinis viso šiluminio elektrolito tirpinimo efekto ženklas priklauso nuo energetinio poveikio komponentų. Paprastai šis procesas yra endoterminis.

Tirpalo savybės visų pirma priklauso nuo jį sudarančių komponentų pobūdžio. Be to, tirpalo sudėtis, slėgis ir temperatūra turi įtakos elektrolito savybėms.

Priklausomai nuo ištirpinto turinioMedžiagos, visi elektrolitų tirpalai gali būti suskirstyti į labai praskiestus (turinčius tik elektrolito „pėdsakus“), praskiestus (turinčius mažai tirpios medžiagos) ir koncentruotus (turinčius nemažą kiekį elektrolitų).

Cheminės reakcijos elektrolitų tirpaluose,kurios atsiranda dėl praeinančios elektros srovės, dėl elektrodų išsiskiria tam tikros medžiagos. Šis reiškinys vadinamas elektrolize ir dažnai naudojamas šiuolaikinėje pramonėje. Visų pirma, elektrolizės būdu gaunamas aliuminis, vandenilis, chloras, natrio hidroksidas, vandenilio peroksidas ir daugelis kitų svarbių medžiagų.