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?

Растворы электролитов делятся на водные и ne 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 laipsnioatsiribojimą galima skirstyti į stiprią, vidutinę ir silpną. Disociacijos laipsnis (α) yra į krūvį dalijančių molekulių skaičiaus ir viso molekulių skaičiaus santykis. Stiprių elektrolitų atveju α reikšmė artėja prie 1, vidutinių - α≈0,3, o silpnų - α <0,1.

Stipriuose elektrolituose paprastai yra druskos, nemažai kai kurių rūgščių - HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂Su₄, HClO₄, bario, stroncio, kalcio ir šarminių metalų hidroksidai. Kitos bazės ir rūgštys yra vidutinio ar silpno stiprumo elektrolitai.

Elektrolitų tirpalų savybės

Tirpalų susidarymą dažnai lydi šiluminiai efektai ir tūrio pokyčiai. Elektrolitas tirpsta skystyje trimis etapais:

1. Tirpstančio elektrolito tarpmolekulinių ir cheminių jungčių sunaikinimui reikia išleisti tam tikrą energijos kiekį, todėl atsiranda šilumos absorbcija (∆Н_supjaustyti > 0).
2. Šiame etape prasideda tirpiklissąveikauja su elektrolitų jonais, todėl susidaro solvatai (vandeniniuose tirpaluose - hidratai). Šis procesas vadinamas solvatu ir yra egzoterminis, t.y. išsiskiria šiluma (∆ Н_hidros <0).
3. Paskutinis etapas yra difuzija. Tai yra tolygus hidratų (solvatų) pasiskirstymas tirpalo tūryje. Šiam procesui reikia sunaudoti energiją, todėl tirpalas aušinamas (∆Н_dif > 0).

Taigi bendrą elektrolitų tirpimo šiluminį poveikį galima parašyti taip:

∆H_sol = ∆H_supjaustyti + ∆H_hidros + ∆H_dif

Galutinis elektrolito ištirpimo šiluminio poveikio galutinis ženklas priklauso nuo to, koks bus energijos poveikis. Paprastai šis procesas yra endoterminis.

Tirpalo savybės pirmiausia priklauso nuo jo sudedamųjų dalių pobūdžio. Be to, tirpalo sudėtis, slėgis ir temperatūra turi įtakos elektrolito savybėms.

Priklausomai nuo ištirpusio turinioMedžiagos, visi elektrolitų tirpalai gali būti suskirstyti į labai praskiestus (kuriuose yra tik „elektrolito„ pėdsakų “), praskiestus (su nedideliu kiekiu ištirpusios medžiagos) ir koncentruotus (su reikšmingu elektrolitų kiekiu).

Cheminės reakcijos elektrolitų tirpaluose,kuriuos sukelia praeinanti elektros srovė lemia tam tikrų medžiagų išsiskyrimą ant elektrodų. 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.