Roztwory elektrolitów

Roztwory elektrolitów są szczególneciecze, które są częściowo lub całkowicie w postaci naładowanych cząstek (jonów). Sam proces podziału cząsteczek na ujemne (aniony) i dodatnio naładowane (kationy) cząsteczki nazywa się dysocjacją elektrolityczną. Dysocjacja w roztworach jest możliwa tylko ze względu na zdolność jonów do oddziaływania z cząsteczkami cieczy polarnej, która działa jako rozpuszczalnik.

Jakie są elektrolity?

Roztwory elektrolitów dzieli się na wodę iniewodny. Woda została zbadana dość dobrze i stała się bardzo rozpowszechniona. Występują niemal w każdym żywym organizmie i aktywnie uczestniczą w wielu ważnych procesach biologicznych. Niewodne elektrolity służą do prowadzenia procesów elektrochemicznych i różnych reakcji chemicznych. Ich zastosowanie doprowadziło do wynalezienia nowych chemicznych źródeł energii. Odgrywają ważną rolę w elementach fotoelektrochemicznych, syntezie organicznej, kondensatorach elektrolitycznych.

Roztwory elektrolitów w zależności od stopniadysocjację można podzielić na silną, średnią i słabą. Stopień dysocjacji (α) to stosunek liczby cząsteczek, które uległy rozkładowi do naładowanych cząstek, do całkowitej liczby cząsteczek. W silnych elektrolitach wartość α zbliża się 1, dla średnich α≈ 0,3, a dla słabych α <0,1.

Silne elektrolity zwykle zawierają sole, niektóre kwasy - HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄, wodorotlenki baru, strontu, wapnia i metali alkalicznych. Inne zasady i kwasy to średnie lub słabe elektrolity.

Właściwości roztworów elektrolitów

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

1. Zniszczenie międzycząsteczkowych i chemicznych wiązań rozpuszczonego elektrolitu wymaga wydatkowania określonej ilości energii, a zatem zachodzi absorpcja ciepła (ΔH_exp > 0).
2. Na tym etapie zaczyna się rozpuszczalnikoddziaływać z jonami elektrolitu, powodując powstawanie solwatów (w roztworach wodnych - hydratach). Proces ten nazywa się solwatacją i jest egzotermiczny, tj. E. występuje wydzielanie ciepła (ΔH_hydra <0).
3. Ostatnim etapem jest dyfuzja. Jest to jednorodny rozkład hydratów (solwatów) w roztworze masowym. Proces ten wymaga kosztów energii i dlatego roztwór jest chłodzony (ΔH_diff > 0).

Tak więc całkowity efekt termiczny rozpuszczenia elektrolitu można zapisać w tej formie:

ΔH_raststv = ΔH_exp + ΔН_hydra + ΔН_diff

Końcowy objaw całkowitego efektu termicznego rozpuszczania elektrolitu zależy od tego, jakie efekty energetyczne wykażą składowe. Zwykle ten proces jest endotermiczny.

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

W zależności od rozpuszczonegosubstancje, wszystkie roztwory elektrolitów można podzielić na bardzo rozcieńczone (zawierające tylko "ślady" elektrolitu) rozcieńczone (o małej zawartości substancji rozpuszczonej) i zagęszczone (o znacznej zawartości elektrolitu).

Reakcje chemiczne w roztworach elektrolitów,które są spowodowane upływem prądu elektrycznego, prowadzą do uwolnienia pewnych substancji na elektrodach. Zjawisko to nazywane jest elektrolizą i jest często stosowane w nowoczesnym przemyśle. W szczególności, dzięki elektrolizie, otrzymuje się glin, wodór, chlor, wodorotlenek sodu, nadtlenek wodoru i wiele innych ważnych substancji.