Elektrolyttløsninger er spesielle væsker som er helt eller delvis i form av ladede partikler (ioner). Selve prosessen med å splitte molekyler i negativt (anioner) og positivt ladede (kationer) partikler kalles elektrolytisk dissosiasjon. Dissosiasjon i løsninger er bare mulig på grunn av ionenes evne til å samhandle med molekylene i den polare væsken, som fungerer som et løsningsmiddel.
Hva er elektrolytter
Elektrolyttløsninger deles inn i vandige og ikke-vandige. Vann har blitt studert ganske godt og er svært utbredt. De finnes i nesten alle levende organismer og er aktivt involvert i mange viktige biologiske prosesser. Ikke-vandige elektrolytter brukes til å utføre elektrokjemiske prosesser og ulike kjemiske reaksjoner. Bruken av dem har ført til oppfinnelsen av nye kjemiske energikilder. De spiller en viktig rolle i fotoelektrokjemiske celler, organisk syntese, elektrolytiske kondensatorer.
Elektrolyttløsninger avhengig av grad av dissosiasjon kan deles inn isterk, middels og svak. Graden av dissosiasjon (α) er forholdet mellom antall molekyler dekomponert til ladede partikler og det totale antallet molekyler. For sterke elektrolytter nærmer verdien av α 1, for middels elektrolytter α≈0,3, og for svake elektrolytter α<0, 1, Sterke elektrolytter inkluderer vanligvis s alter, en rekke av noen syrer - HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, hydroksyder av barium, strontium, kalsium og alkalimetaller. Andre baser og syrer er middels eller svake elektrolytter.
Egenskapene til elektrolyttløsninger
Danningen av løsninger er ofte ledsaget av termiske effekter og volumendringer. Prosessen med å løse opp elektrolytten i væsken foregår i tre trinn:
- Ødeleggelsen av intermolekylære og kjemiske bindinger til den oppløste elektrolytten krever bruk av en viss mengde energi, og derfor absorberes varme (∆Нresolved > 0).
- På dette stadiet begynner løsningsmidlet å samhandle med elektrolyttioner, noe som resulterer i dannelsen av solvater (i vandige løsninger - hydrater). Denne prosessen kalles solvasjon og er eksoterm, dvs. varme frigjøres (∆ Нhydr < 0).
- Det siste trinnet er diffusjon. Dette er en jevn fordeling av hydrater (solvater) i volumet av løsningen. Denne prosessen krever energikostnader og derfor avkjøles løsningen (∆Нdif > 0).
Dermed kan den totale termiske effekten av elektrolyttoppløsning skrives som følger:
∆Нsolv=∆Нrelease + ∆Нhydr + ∆Н diff
Det endelige tegnet på den totale termiske effekten av elektrolyttoppløsning avhenger av hva de inngående energieffektene viser seg å være. Denne prosessen er vanligvis endoterm.
Egenskapene til en løsning avhenger først og fremst av arten av dens bestanddeler. I tillegg påvirkes elektrolyttens egenskaper av løsningens sammensetning, trykk og temperatur.
Avhengig av innholdet i det oppløste stoffet, kan alle elektrolyttløsninger deles inn i ekstremt fortynnede (som kun inneholder "spor" av elektrolytten), fortynnede (med et lite innhold av det oppløste stoffet) og konsentrerte (med et betydelig innhold av elektrolytten).
Kjemiske reaksjoner i elektrolyttløsninger, som er forårsaket av passasje av elektrisk strøm, fører til frigjøring av visse stoffer på elektrodene. Dette fenomenet kalles elektrolyse og brukes ofte i moderne industri. Elektrolyse produserer spesielt aluminium, hydrogen, klor, natriumhydroksid, hydrogenperoksid og mange andre viktige stoffer.