Roztwory elektrolitów

Roztwory elektrolitów są wyjątkoweciecze, które są częściowo lub całkowicie w postaci naładowanych cząstek (jonów). Proces rozdzielania cząsteczek na cząstki ujemne (aniony) i dodatnio naładowane (kationy) nazywany jest dysocjacją elektrolityczną. Dysocjacja w roztworach jest możliwa tylko dzięki zdolności jonów do oddziaływania z cząsteczkami cieczy polarnej, która działa jako rozpuszczalnik.

Czym są elektrolity?

Растворы электролитов делятся на водные и niewodny. Woda studiowała dość dobrze i jest bardzo rozpowszechniona. Istnieją w prawie każdym żywym organizmie i aktywnie uczestniczą w wielu ważnych procesach biologicznych. Elektrolity niewodne są wykorzystywane do prowadzenia procesów elektrochemicznych i różnych reakcji chemicznych. Ich zastosowanie doprowadziło do wynalezienia nowych chemicznych źródeł energii. Odgrywają ważną rolę w komórkach fotoelektrochemicznych, syntezie organicznej, kondensatorach elektrolitycznych.

Roztwory elektrolitów w zależności od stopniaDysocjacje można podzielić na silne, średnie i słabe. Stopień dysocjacji (α) jest stosunkiem liczby cząsteczek rozpadających się w naładowanych cząsteczkach do całkowitej liczby cząsteczek. Dla silnych elektrolitów wartość α zbliża się do 1, dla średnich elektrod α≈0,3, a dla słabych α <0,1.

Sole są zwykle określane jako silne elektrolity; niektóre kwasy to HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂Z₄HClO₄, wodorotlenki baru, strontu, wapnia i metali alkalicznych. Inne zasady i kwasy to elektrolity o średniej lub niskiej mocy.

Właściwości roztworów elektrolitów

Tworzeniu się roztworów często towarzyszą efekty termiczne i zmiany objętości. Proces rozpuszczania elektrolitu w cieczy przebiega w trzech etapach:

1. Zniszczenie wiązań międzycząsteczkowych i chemicznych rozpuszczonego elektrolitu wymaga wydatku pewnej ilości energii, a zatem ciepło jest absorbowane (∆Н_kawałek > 0).
2. Na tym etapie rozpoczyna się rozpuszczalnikoddziałują z jonami elektrolitów, powodując tworzenie się solwatów (hydratów w roztworach wodnych). Ten proces nazywa się solwatacją i jest egzotermiczny, tj. wytwarzane jest ciepło (∆ N_hydra <0).
3. Ostatnim etapem jest dyfuzja. Jest to równomierny rozkład hydratów (solwatów) w objętości roztworu. Ten proces wymaga kosztów energii i dlatego roztwór jest chłodzony (∆Н_{mechanizm różnicowy} > 0).

Zatem całkowity efekt termiczny rozpuszczania elektrolitu można zapisać w następujący sposób:

.Н_sol = ∆Н_kawałek + ∆Н_hydra + ∆Н_{mechanizm różnicowy}

Ostateczny znak ogólnego efektu termicznego rozpuszczania elektrolitu zależy od tego, jakie będą efekty składowych energii. Zwykle proces ten jest endotermiczny.

Właściwości rozwiązania zależą przede wszystkim od charakteru jego składników. Ponadto skład roztworu, ciśnienie i temperatura wpływają na właściwości elektrolitu.

W zależności od zawartości rozpuszczonegosubstancje, wszystkie roztwory elektrolitów można podzielić na skrajnie rozcieńczone (które zawierają tylko „ślady” elektrolitu), rozcieńczone (z niewielką zawartością substancji rozpuszczonej) i skoncentrowane (ze znaczną zawartością elektrolitu).

Reakcje chemiczne w roztworach elektrolitów,które są spowodowane przepływem prądu elektrycznego prowadzą do uwolnienia niektórych substancji na elektrodach. Zjawisko to nazywa się elektrolizą i jest często stosowane w nowoczesnym przemyśle. W szczególności, elektrolizę uzyskuje się glin, wodór, chlor, wodorotlenek sodu, nadtlenek wodoru i wiele innych ważnych substancji.