Διαλύματα ηλεκτρολυτών

Τα διαλύματα ηλεκτρολυτών είναι ειδικάυγρά, τα οποία είναι εν μέρει ή πλήρως υπό τη μορφή φορτισμένων σωματιδίων (ιόντων). Η ίδια η διαδικασία διαίρεσης μορίων σε αρνητικά (ανιόντα) και θετικά φορτισμένα (κατιόντα) σωματίδια ονομάζεται ηλεκτρολυτική διάσταση. Η διάσπαση σε διαλύματα είναι δυνατή μόνο λόγω της ικανότητας των ιόντων να αλληλεπιδρούν με μόρια του πολικού υγρού, η οποία δρα ως διαλύτης.

Ποιοι είναι οι ηλεκτρολύτες;

Τα διαλύματα ηλεκτρολυτών χωρίζονται σε νερό καιμη υδατικό. Το νερό έχει μελετηθεί αρκετά καλά και έχει γίνει πολύ διαδεδομένο. Υπάρχουν σχεδόν σε κάθε ζωντανό οργανισμό και συμμετέχουν ενεργά σε πολλές σημαντικές βιολογικές διεργασίες. Οι μη υδατικοί ηλεκτρολύτες χρησιμοποιούνται για τη διεξαγωγή ηλεκτροχημικών διεργασιών και διάφορων χημικών αντιδράσεων. Η χρήση τους οδήγησε στην εφεύρεση νέων πηγών χημικής ενέργειας. Παίζουν σημαντικό ρόλο στα φωτοηλεκτροχημικά στοιχεία, την οργανική σύνθεση, τους πυκνωτές των ηλεκτρολυτών.

Λύσεις ηλεκτρολυτών ανάλογα με το βαθμόη διάσταση μπορεί να χωριστεί σε ισχυρή, μεσαία και αδύναμη. Ο βαθμός διάστασης (α) είναι η αναλογία του αριθμού των μορίων που έχουν αποσυντεθεί σε φορτισμένα σωματίδια στο συνολικό αριθμό μορίων. Σε ισχυρούς ηλεκτρολύτες, η τιμή του α προσεγγίζει 1, για το μέσο α≈0,3, και για την αδύναμη α <0,1.

Οι ισχυροί ηλεκτρολύτες συνήθως περιλαμβάνουν άλατα, μερικά οξέα - HCl, HBr, HI, HNO₃, Η₂Έτσι₄, ΗΟΟΟ₄, υδροξείδια του βαρίου, του στροντίου, του ασβεστίου και των αλκαλικών μετάλλων. Άλλες βάσεις και οξέα είναι μέσοι ή αδύναμοι ηλεκτρολύτες.

Ιδιότητες λύσεων ηλεκτρολυτών

Ο σχηματισμός των διαλυμάτων συχνά συνοδεύεται από θερμικές επιδράσεις και αλλαγές όγκου. Η διαδικασία διάλυσης του ηλεκτρολύτη σε ένα υγρό λαμβάνει χώρα σε τρία στάδια:

1. Η καταστροφή των διαμοριακών και χημικών δεσμών του διαλυμένου ηλεκτρολύτη απαιτεί τη δαπάνη μιας ορισμένης ποσότητας ενέργειας και επομένως λαμβάνει χώρα απορρόφηση θερμότητας (ΔΗ_exp > 0).
2. Σε αυτό το στάδιο αρχίζει ο διαλύτηςαλληλεπιδρούν με τα ιόντα του ηλεκτρολύτη, με αποτέλεσμα το σχηματισμό διαλυμάτων (σε υδατικά διαλύματα - ενυδατώματα). Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διαλυτοποίηση και είναι εξωθερμική, δηλαδή Ε. Ε. υπάρχει απελευθέρωση θερμότητας (ΔH_Ύδρα <0).
3. Το τελευταίο στάδιο είναι η διάχυση. Αυτή είναι μια ομοιόμορφη κατανομή των ένυδρων (επιδιαλυτωμένων ουσιών) στο χύδην διάλυμα. Αυτή η διαδικασία απαιτεί κόστος ενέργειας και ως εκ τούτου το διάλυμα ψύχεται (ΔΗ_diff > 0).

Έτσι, η συνολική θερμική επίδραση της διάλυσης του ηλεκτρολύτη μπορεί να γραφτεί με αυτή τη μορφή:

ΔH_raststv = ΔΗ_exp + ΔΝ_Ύδρα + ΔΝ_diff

Το τελικό σημάδι της συνολικής θερμικής επίδρασης της διάλυσης του ηλεκτρολύτη εξαρτάται από το ποια είναι τα συστατικά ενεργειακά αποτελέσματα που αποδειχτούν. Συνήθως αυτή η διαδικασία είναι ενδοθερμική.

Οι ιδιότητες της λύσης εξαρτώνται κυρίως από τη φύση των συστατικών συστατικών. Επιπλέον, η σύνθεση του διαλύματος, η πίεση και η θερμοκρασία επηρεάζουν τις ιδιότητες του ηλεκτρολύτη.

Ανάλογα με το διαλυμένοόλες οι λύσεις των ηλεκτρολυτών μπορούν να διαχωριστούν σε εξαιρετικά αραιωμένες (που περιέχουν μόνο "ίχνη" ηλεκτρολύτη) αραιωμένες (με μικρή περιεκτικότητα διαλυμένης ουσίας) και συμπυκνωμένες (με σημαντική περιεκτικότητα σε ηλεκτρολύτες).

Οι χημικές αντιδράσεις σε διαλύματα ηλεκτρολυτών,που προκαλούνται από τη διέλευση ενός ηλεκτρικού ρεύματος, οδηγούν στην απελευθέρωση ορισμένων ουσιών στα ηλεκτρόδια. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται ηλεκτρόλυση και χρησιμοποιείται συχνά στη σύγχρονη βιομηχανία. Συγκεκριμένα, χάρη στην ηλεκτρόλυση, λαμβάνονται αλουμίνιο, υδρογόνο, χλώριο, υδροξείδιο του νατρίου, υπεροξείδιο του υδρογόνου και πολλές άλλες σημαντικές ουσίες.