Dysocjacja elektryczna: teoretyczne podstawy elektrochemii

Dysocjacja elektryczna odgrywa ogromną rolęw naszym życiu, chociaż zwykle o tym nie myślimy. Z tym zjawiskiem wiąże się przewodnictwo elektryczne soli, kwasów i zasad w ciekłym ośrodku. Od pierwszych rytmów serca wywołanych przez „żywą” elektryczność w ludzkim ciele, która stanowi osiemdziesiąt procent płynów, po samochody, telefony komórkowe i odtwarzacze muzyczne, których akumulatory są zasadniczo bateriami elektrochemicznymi, dysocjacja elektryczna jest niewidoczna wszędzie w pobliżu nas.

W olbrzymich kadziach wydzielających trujące oparyz boksytu topionego w wysokich temperaturach metodą elektrolizy otrzymuje się „uskrzydlony” metal - aluminium. Wszystkie przedmioty wokół nas, od chromowanych kratek chłodnicy po posrebrzane kolczyki w uszach, kiedykolwiek napotkały roztwory lub stopione sole, a więc to zjawisko. Nie bez powodu dysocjacja elektryczna jest badana przez całą dziedzinę nauki - elektrochemię.

Podczas rozpuszczania cząsteczki ciekłego rozpuszczalnikawchodzą w wiązanie chemiczne z cząsteczkami substancji rozpuszczonej, tworząc solwaty. W roztworze wodnym sole, kwasy i zasady są najbardziej podatne na dysocjację. W wyniku tego procesu cząsteczki substancji rozpuszczonej mogą rozkładać się na jony. Na przykład pod wpływem wodnego rozpuszczalnika jony Na⁺ i CI^-Zawarty w krysztale jonowym NaCl przechodzi do ośrodka rozpuszczalnikowego w już nowej jakości solwatowanych (uwodnionych) cząstek.

Jest to zjawisko, które jest zasadniczo procesemcałkowity lub częściowy rozpad rozpuszczonej substancji na jony w wyniku ekspozycji na rozpuszczalnik i nazywany jest „dysocjacją elektryczną”. Ten proces jest niezwykle ważny w elektrochemii. Nie bez znaczenia jest również to, że dysocjacja złożonych układów wieloskładnikowych charakteryzuje się stopniowym przebiegiem. Przy tym zjawisku obserwuje się również gwałtowny wzrost liczby jonów w roztworze, co odróżnia substancje elektrolityczne od nieelektrolitycznych.

Podczas elektrolizy jony są przezroczystekierunek ruchu: cząstki z ładunkiem dodatnim (kationy) - do ujemnie naładowanej elektrody, zwanej katodą, a jony dodatnie (aniony) - do anody, elektrody o przeciwnym ładunku, gdzie są rozładowywane. Kationy są redukowane, a aniony utleniane. Dlatego dysocjacja jest procesem odwracalnym.

Jedna z podstawowych cech tegoprocesu elektrochemicznego to stopień dysocjacji elektrolitycznej, który wyraża się stosunkiem liczby uwodnionych cząstek do całkowitej liczby cząsteczek rozpuszczonej substancji. Im wyższy ten wskaźnik, tym silniejszy elektrolit jest ta substancja. Na tej podstawie wszystkie substancje są podzielone na słabe, średniej mocy i mocne elektrolity.

Stopień dysocjacji zależy od następujących czynników:a) rodzaj substancji rozpuszczonej; b) rodzaj rozpuszczalnika, jego stała dielektryczna i polarność; c) stężenie roztworu (im niższy ten wskaźnik, tym większy stopień dysocjacji); d) temperatura środka rozpuszczającego. Na przykład dysocjację kwasu octowego można wyrazić następującym wzorem:

CH₃UNOOH N⁺ + CH₃COO^-

Silne elektrolity praktycznie dysocjująnieodwracalne, ponieważ w ich wodnym roztworze nie pozostają żadne początkowe cząsteczki ani nieuwodnione jony. Należy również dodać, że wszystkie substancje z jonowymi i kowalencyjnymi polarnymi typami wiązań chemicznych podlegają procesowi dysocjacji. Teoria dysocjacji elektrolitycznej została sformułowana przez wybitnego szwedzkiego fizyka i chemika Svante Arrheniusa w 1887 roku.