電解質は化学物質として知られています古代。しかし、彼らは比較的最近、彼らの応用分野のほとんどを征服しました。これらの物質の使用に関して業界で最も優先される分野について議論し、後者が何であるか、そしてそれらが互いにどのように異なるかを理解します。しかし、歴史への遠足から始めましょう。
最も古くから知られている電解質は塩と古代世界で発見された酸。しかし、電解質の構造と特性に関するアイデアは時間とともに進化してきました。これらのプロセスの理論は、電解質の特性の理論に関連して多くの発見がなされた1880年代から発展してきました。電解質と水との相互作用のメカニズムを説明する理論では、いくつかの定性的な飛躍が観察されています（結局、溶液中でのみ、それらは産業で使用されるための特性を獲得します）。
次に、いくつかの理論を詳細に分析します。これは、電解質とその特性に関するアイデアの開発に最も大きな影響を与えました。そして、私たち一人一人が学校で経験した最も一般的で単純な理論から始めましょう。
1887年にスウェーデンの化学者SvanteArrheniusとロシアとドイツの化学者ヴィルヘルムオストワルドは、電解解離の理論を作成しました。ただし、ここでもすべてがそれほど単純ではありません。アレニウス自身は、物質の成分と水との相互作用を考慮せず、自由荷電粒子（イオン）が溶液中に存在すると主張した、いわゆる溶液の物理理論の支持者でした。ちなみに、今日、学校での電解解離が考えられているのは、これらの立場からです。
この理論が何を与えるのか、そしてそれが物質と水との相互作用のメカニズムをどのように説明するのかについて話しましょう。他の人と同じように、彼女にはいくつかの仮定があります。
1。水と相互作用すると、物質はイオンに分解します（正-陽イオンと負-陰イオン）。これらの粒子は水和します。水分子を引き付けます。水分子は、一方では正に帯電し、他方では負に帯電し（双極子を形成）、その結果、アクア複合体（溶媒和物）に形成されます。
2.解離のプロセスは可逆的です。つまり、物質がイオンに崩壊した場合、何らかの要因の影響下で、再び元の物質に変わる可能性があります。
3.3。電極を溶液に接続して電流を開始すると、陽イオンは負の電極（陰極）に移動し始め、陰イオンは正に帯電した陽極に移動し始めます。そのため、水に溶けやすい物質は、水そのものよりも電流を伝導します。同じ理由で、それらは電解質と呼ばれていました。
四。電解質の解離の程度は、溶解した物質のパーセンテージを特徴づけます。この指標は、溶媒と溶質自体の特性、後者の濃度、および外部温度に依存します。
実際、これらはすべてこれの主要な仮定です単純な理論。この記事ではそれらを使用して、電解液で何が起こるかを説明します。これらの化合物の例については少し後で分析しますが、次に別の理論を検討します。
電解解離の理論によれば、酸は、水素カチオンが存在する溶液中の物質であり、塩基は、溶液中で水酸化物アニオンに分解する化合物です。有名な化学者ギルバートルイスにちなんで名付けられた別の理論があります。それはあなたが酸と塩基の概念をわずかに拡張することを可能にします。ルイスの理論によれば、酸は、自由電子軌道を持ち、別の分子から電子を受け入れることができる物質のイオンまたは分子です。塩基は、「使用」のために1つまたは複数の電子を酸に供与できる粒子であると簡単に推測できます。ここで非常に興味深いのは、酸または塩基が電解質であるだけでなく、水に不溶性でさえあるあらゆる物質である可能性があることです。
1923年に、互いに独立して、2つ科学者（J.ブレンステッドとT.ローリー）は、化学プロセスを説明するために科学者によって現在積極的に使用されている理論を提案しました。この理論の本質は、解離の意味が酸から塩基へのプロトンの移動に還元されるということです。したがって、後者はここではプロトン受容体として理解されています。次に、酸がそれらのドナーです。理論はまた、酸と塩基の両方の特性を示す物質の存在をよく説明しています。このような化合物は両性と呼ばれます。ブレンステッド-ローリー理論では、両性電解質という用語も使用されますが、酸または塩基は通常、プロトリスと呼ばれます。
記事の次の部分に来ました。ここでは、強電解質と弱電解質の違いを説明し、それらの特性に対する外部要因の影響について説明します。次に、それらの実際のアプリケーションについて説明します。
すべての物質は水と相互作用します個別に。よく溶けるもの（食卓塩など）もあれば、まったく溶けないもの（チョークなど）もあります。したがって、すべての物質は強電解質と弱電解質に分けられます。後者は、水との相互作用が不十分で、溶液の底に沈殿する物質です。これは、解離度が非常に低く、結合エネルギーが高いため、通常の条件下では分子が構成イオンに分解されないことを意味します。弱電解質の解離は、非常にゆっくりと、または溶液中のこの物質の温度と濃度の上昇とともに起こります。
強電解質について話しましょう。これらには、すべての可溶性塩、および強酸とアルカリが含まれます。それらは容易にイオンに分解し、沈殿物に集めるのは非常に困難です。ちなみに、電解質の電流は、溶液に含まれるイオンによって正確に流れます。したがって、強電解質は何よりも電流を伝導します。後者の例：強酸、アルカリ、可溶性塩。
それでは、外部の変化がどのように変化するかを理解しましょう物質の性質に関する設定。濃度は電解質の解離度に直接影響します。さらに、この関係は数学的に表現することができます。この関係を説明する法則はオストヴァルト希釈法則と呼ばれ、次のように記述されます。a=（K / c）1/2..。ここで、aは解離の程度です（分数）、Kは解離定数であり、物質ごとに異なります。cは溶液中の電解質の濃度です。この式を使用すると、物質とその溶液中での挙動について多くのことを学ぶことができます。
しかし、私たちはそのトピックから逸脱しました。濃度に加えて、解離の程度は電解質の温度によっても影響を受けます。ほとんどの物質では、その増加により溶解性と反応性が向上します。これは、高温でのみいくつかの反応の発生を説明することができます。通常の状態では、それらは非常にゆっくりまたは両方向に進みます（このプロセスは可逆と呼ばれます）。
電解質溶液などのシステムの動作を決定する要因を調べました。それでは、これらの非常に重要な化学物質の実用化に移りましょう。
もちろん、誰もが「電解質」という言葉を聞いたことがあるでしょうバッテリーに関連して。この車は、40％硫酸が電解質として機能する鉛蓄電池を使用しています。なぜこの物質がそこに必要なのかを理解するには、電池の動作の特性を理解する価値があります。
では、バッテリーの動作原理は何ですか？それらの中で、ある物質から別の物質への変換の可逆反応が起こり、その結果、電子が放出されます。バッテリーを充電すると、物質の相互作用が発生しますが、これは通常の状態では得られません。これは、化学反応の結果として物質に電気が蓄積することと考えることができます。放電中、逆変換が始まり、システムが初期状態になります。これらの2つのプロセスは、一緒に1つの充放電サイクルを構成します。
特定の上記のプロセスを検討してください例は鉛蓄電池です。ご想像のとおり、この電流源は、鉛（および二酸化鉛PbO）を含む元素で構成されています。2）と酸。すべてのバッテリーは、電極とその間のスペースで構成され、電解質だけで満たされています。後者として、すでにわかっているように、この例では、硫酸が40パーセントの濃度で使用されています。このような電池の陰極は二酸化鉛でできており、陽極は純粋な鉛でできています。これはすべて、これら2つの電極で、酸が解離したイオンが関与して異なる可逆反応が起こるためです。
反応を左から右に読むと、バッテリーが放電されたとき、および右から左の場合は充電時に発生するプロセス。化学電流源ごとにこれらの反応は異なりますが、その過程のメカニズムは一般的に同じように説明されます。2つのプロセスが発生し、一方は電子が「吸収」され、もう一方は逆に、彼らは去る"。最も重要なことは、吸収された電子の数が放出された電子の数に等しいということです。
実は電池以外にもたくさんありますこれらの物質の用途。一般に、私たちが例を挙げた電解質は、この用語の下で組み合わされるさまざまな物質のほんの一粒です。彼らはどこでも、どこでも私たちを取り囲んでいます。たとえば、人体。これらの物質は存在しないと思いますか？あなたは非常に間違っています。それらは私たちのいたるところに見られ、最も多いのは血液電解質です。これらには、例えば、ヘモグロビンの一部であり、私たちの体の組織に酸素を輸送するのを助ける鉄イオンが含まれます。血液電解質は、水と塩のバランスと心臓機能の調節にも重要な役割を果たします。この機能は、カリウムイオンとナトリウムイオンによって実行されます（カリウムナトリウムポンプと呼ばれる、細胞内で発生するプロセスもあります）。
溶解できる物質少しでも-電解質。そして、それらが適用されるところはどこでも、そのような産業の分野とあなたとの私たちの生活はありません。車のバッテリーやバッテリーだけではありません。これは、化学および食品の生産、軍事工場、縫製工場などです。
ちなみに電解質の組成は違います。したがって、酸性電解質とアルカリ性電解質を区別することができます。それらの特性は根本的に異なります。すでに述べたように、酸はプロトン供与体であり、アルカリは受容体です。しかし、時間の経過とともに、物質の一部が失われるために電解質の組成が変化し、濃度が減少または増加します（すべては失われるもの、水または電解質に依存します）。
私たちは毎日それらに遭遇しますが、電解質などの用語の定義を正確に知っている人はほとんどいません。特定の物質の例を整理したので、もう少し複雑な概念に移りましょう。
さて、物理学について。このトピックを研究するときに理解する最も重要なことは、電流が電解質でどのように伝達されるかです。これにはイオンが決定的な役割を果たします。これらの荷電粒子は、溶液のある部分から別の部分に電荷を移動させることができます。したがって、陰イオンは常に正の電極になり、陽イオンは負の電極になる傾向があります。したがって、電流で溶液に作用して、システムのさまざまな側で電荷を分離します。
そのような物性は非常に興味深いです、密度のように。私たちが議論している化合物の多くの特性はそれに依存しています。そして、「電解質の密度を上げる方法は？」という質問がよく出てきます。実際、答えは簡単です。溶液中の水分含有量を下げる必要があります。電解質の密度は主に硫酸の密度によって決定されるため、硫酸の濃度に大きく依存します。物事を成し遂げるには2つの方法があります。最初のものは非常に簡単です：バッテリーに含まれている電解質を沸騰させます。これを行うには、内部の温度が摂氏100度をわずかに超えるように充電する必要があります。この方法が役に立たない場合でも、心配しないでください。別の方法があります。古い電解液を新しい電解液と交換するだけです。これを行うには、古い溶液を排出し、硫酸の残りから内部を蒸留水で洗浄してから、新しい部分を充填する必要があります。原則として、高品質の電解質溶液はすぐに望ましい濃度値を持ちます。交換後は、電解液の密度を上げる方法を長い間忘れることができます。
電解質の組成は主にそのプロパティ。たとえば、電気伝導率や密度などの特性は、溶質の性質とその濃度に大きく依存します。バッテリーにどのくらいの電解質が含まれるかについては、別の質問があります。実際、その量は製品の宣言された力に直接関係しています。バッテリー内の硫酸が多いほど、バッテリーは強力になります。つまり、バッテリーが供給できる電圧が高くなります。
あなたが車の愛好家であるか、または単に中毒であるならば車、そしてあなた自身がすべてを理解しています。あなたはおそらく、バッテリーに含まれる電解質の量を決定する方法さえ知っているでしょう。そして、あなたが車から遠く離れているなら、これらの物質の特性、それらの使用、そしてそれらが互いにどのように相互作用するかを知ることは不必要ではありません。これを知っていると、バッテリーに含まれる電解質を言うように求められても混乱することはありません。あなたが自動車愛好家でなくても、あなたが車を持っているとしても、バッテリー装置の知識は余分ではなく、修理に役立ちます。車のセンターに行くよりも、自分ですべてを行う方がはるかに簡単で安価です。
そして、このトピックをよりよく探求するために、私たちはお勧めします学校や大学の化学の教科書を読んでください。この科学をよく知っていて、十分な教科書を読んだことがあるなら、Varypaevの「ChemicalCurrentSources」が最良の選択肢でしょう。そこでは、アキュムレータ、さまざまなバッテリー、水素セルの動作に関する理論全体が詳細に説明されています。
終わりになりました。まとめましょう。上記では、電解質などの概念に関連するすべてのものを整理しました。例、構造と特性の理論、機能とアプリケーションです。これらの化合物は私たちの生活の一部を形成し、それなしでは私たちの体とすべての産業分野は存在できなかったことをもう一度言う価値があります。血液電解質について覚えていますか？彼らのおかげで、私たちは生きています。私たちの車はどうですか？この知識の助けを借りて、バッテリー内の電解質の密度を上げる方法を理解したので、バッテリーに関連する問題を修正することができます。
すべてを語ることは不可能であり、私たちはそのような目標を設定しませんでした。結局のところ、これはこれらの驚くべき物質について語ることができるすべてからはほど遠いです。
