Mi az elektrolit

Olyan anyagok, amelyekben az elektromos áram az ionok mozgásából adódik, pl. ionvezetőképességelektrolitoknak nevezzük. Az elektrolitok a második típusú vezetőkhöz tartoznak, mivel a bennük lévő áram kémiai folyamatokhoz kapcsolódik, és nem egyszerűen az elektronok mozgásához, mint a fémekben.

Ezeknek az anyagoknak az oldatban lévő molekulái elektrolitikus disszociációra képesek, azaz feloldódáskor pozitív töltésű (kationok) és negatív töltésű (anionok) ionokra bomlanak. Szilárd elektrolitok, ionolvadékok és elektrolitoldatok megtalálhatók a természetben. Az oldószer típusától függően az elektrolitok vizes és nem vizes, valamint speciális típusúak - polielektrolitok.

Az ionok típusától függően, amelyekre az anyag vízben oldva bomlik, a H + és OH- ionok nélküli elektrolitok (sóelektrolitok), a sok H + iont tartalmazó elektrolitok (savak) és az OH-ionokat túlsúlyban tartalmazó elektrolitok ( bázis) elkülöníthető.

Ha az elektrolitmolekulák disszociációja során azonos számú pozitív és negatív ion keletkezik, akkor az ilyen elektrolitot szimmetrikusnak nevezzük.Vagy aszimmetrikus, ha az oldatban nem azonos a pozitív és negatív ionok száma. Példák szimmetrikus elektrolitokra - KCl - 1,1-valens elektrolit és CaSO4 - 2,2-valens elektrolit. Az aszimmetrikus elektrolit képviselője például a H2TAKA4 – egy 1,2-értékű elektrolit.

Az összes elektrolit durván erősre és gyengére osztható, disszociációs képességüktől függően. Az erős elektrolitok híg oldatokban szinte teljesen ionokra bomlanak. Ezek közé tartozik a nagyszámú szervetlen só, egyes savak és bázisok vizes oldatokban vagy nagy disszociációs képességű oldószerekben, mint például alkoholok, ketonok vagy amidok.

A gyenge elektrolitok csak részben bomlanak le, és dinamikus egyensúlyban vannak a nem disszociált molekulákkal. Ezek közé tartozik nagyszámú szerves sav, valamint sok bázis az oldószerekben.

A disszociáció mértéke több tényezőtől függ: a hőmérséklettől, a koncentrációtól és az oldószer típusától. Tehát ugyanaz az elektrolit különböző hőmérsékleteken, vagy ugyanazon a hőmérsékleten, de különböző oldószerekben különböző mértékben disszociál.

Mivel az elektrolitikus disszociáció definíció szerint nagyobb számú részecskét hoz létre az oldatban, az elektrolitok és a különböző típusú anyagok oldatainak fizikai tulajdonságaiban jelentős eltérésekhez vezet: nő az ozmózisnyomás, változik a fagyási hőmérséklet az oldószer tisztaságához képest. és mások.

Az elektrolitionok gyakran önálló kinetikai egységekként vesznek részt az elektrokémiai folyamatokban, kémiai reakciókban, függetlenül az oldatban jelen lévő többi iontól: az elektrolitba merített elektródákon, amikor az áram áthalad az elektroliton, oxidációs-redukciós reakciók mennek végbe, az elektrolit termékei. amelyeket az elektrolit összetételhez adnak .

Így az elektrolitok összetett anyagok rendszerei, amelyek ionokat, oldószermolekulákat, nem disszociált oldott molekulákat, ionpárokat és nagyobb vegyületeket tartalmaznak. Ezért az elektrolitok tulajdonságait számos tényező határozza meg: az ion-molekula és ion-ion kölcsönhatások jellege, az oldószer szerkezetének változása oldott részecskék jelenlétében stb.

A poláris elektrolitok ionjai és molekulái nagyon aktív kölcsönhatásba lépnek egymással, ami szolvatációs struktúrák kialakulásához vezet, amelyek szerepe az ionok méretének csökkenésével és vegyértékük növekedésével válik jelentőssé. A szolvatációs energia az elektrolit-ionok és az oldószermolekulák kölcsönhatásának mértéke.

Az elektrolitok koncentrációjuktól függően a következők: híg oldatok, átmenetiek és koncentráltak. A híg oldatok szerkezetükben hasonlóak a tiszta oldószerekhez, de a jelenlévő ionok hatásukkal megbontják ezt a szerkezetet. Az erős elektrolitok ilyen gyenge oldatai tulajdonságaiban különböznek az ideális megoldásoktól az ionok közötti elektrosztatikus kölcsönhatás miatt.

A koncentráció átmeneti tartományát az oldószer szerkezetének jelentős változása jellemzi az ionok hatására.Még nagyobb koncentrációban a legtöbb oldószermolekula ionokkal vesz részt a szolvatációs struktúrákban, így oldószerhiányt hoz létre.

A koncentrált oldat szerkezete közel áll az ionos olvadékhoz vagy kristályos szolváthoz, amelyet az ionos szerkezetek rendje és egyenletessége jellemez. Ezek az ionos szerkezetek bonyolult kölcsönhatások révén kötődnek egymással és a vízmolekulákkal.

Az elektrolitokra jellemző tulajdonságaik magas és alacsony hőmérsékletű tartományai, valamint a magas és normál nyomású tartományok. A nyomás vagy a hőmérséklet növekedésével az oldószer moláris rendje csökken, és gyengül az asszociatív és szolációs hatások hatása az oldat tulajdonságaira. És amikor a hőmérséklet az olvadáspont alá esik, néhány elektrolit üveges állapotba kerül. Ilyen elektrolit például a LiCl vizes oldata.

Ma az elektrolitok különösen fontos szerepet töltenek be a technológia és a biológia világában. A biológiai folyamatokban az elektrolitok a szervetlen és szerves szintézis közegeként, a technológiában pedig az elektrokémiai termelés alapjaként szolgálnak.

Elektrolízis, elektrokatalízis, fémek korróziója, elektrokristályosodás – ezek a jelenségek számos modern iparágban fontos helyet foglalnak el, különösen az energia és a környezetvédelem terén.

Lásd még: Hidrogén előállítása víz elektrolízisével – technológia és berendezések