Čo je elektrolyt

Látky, v ktorých je elektrický prúd spôsobený pohybom iónov, t.j. iónová vodivosťsa nazývajú elektrolyty. Elektrolyty patria k vodičom druhého typu, pretože prúd v nich súvisí s chemickými procesmi, a nielen s pohybom elektrónov, ako v kovoch.

Molekuly týchto látok v roztoku sú schopné elektrolytickej disociácie, to znamená, že sa pri rozpustení rozkladajú na kladne nabité (katióny) a záporne nabité (anióny). Pevné elektrolyty, iónové taveniny a roztoky elektrolytov možno nájsť v prírode. V závislosti od typu rozpúšťadla sú elektrolyty vodné a nevodné, ako aj špeciálny typ - polyelektrolyty.

V závislosti od typu iónov, na ktoré sa látka pri rozpustení vo vode rozkladá, elektrolyty bez iónov H + a OH- (soľné elektrolyty), elektrolyty s nadbytkom iónov H + (kyseliny) a elektrolyty s prevahou OH- iónov ( báza) môžu byť izolované.

Ak sa počas disociácie molekúl elektrolytu vytvorí rovnaký počet kladných a záporných iónov, takýto elektrolyt sa nazýva symetrický.Alebo asymetrické, ak počet kladných a záporných iónov v roztoku nie je rovnaký. Príklady symetrických elektrolytov - KCl - 1,1-valentný elektrolyt a CaSO4 - 2,2-valentný elektrolyt. Reprezentantom asymetrického elektrolytu je napríklad H2TAKA4 — 1,2-valentný elektrolyt.

Všetky elektrolyty možno zhruba rozdeliť na silné a slabé v závislosti od ich schopnosti disociovať. Silné elektrolyty v zriedených roztokoch sa takmer úplne rozložia na ióny. Patria sem veľké množstvo anorganických solí, niektoré kyseliny a zásady vo vodných roztokoch alebo rozpúšťadlách s vysokou disociačnou silou, ako sú alkoholy, ketóny alebo amidy.

Slabé elektrolyty sa rozkladajú len čiastočne a sú v dynamickej rovnováhe s nedisociovanými molekulami. Tieto zahŕňajú veľké množstvo organických kyselín, ako aj veľa zásad v rozpúšťadlách.

Stupeň disociácie závisí od niekoľkých faktorov: teploty, koncentrácie a typu rozpúšťadla. Takže ten istý elektrolyt pri rôznych teplotách alebo pri rovnakej teplote, ale v rôznych rozpúšťadlách, bude disociovaný v rôznych stupňoch.

Pretože elektrolytická disociácia podľa definície generuje väčší počet častíc v roztoku, vedie k významným rozdielom vo fyzikálnych vlastnostiach roztokov elektrolytov a látok rôznych typov: zvyšuje sa osmotický tlak, mení sa teplota tuhnutia v závislosti od čistoty rozpúšťadla. a ďalšie.

Elektrolytické ióny sa často zúčastňujú elektrochemických procesov a chemických reakcií ako nezávislé kinetické jednotky, nezávislé od ostatných iónov prítomných v roztoku: na elektródach ponorených do elektrolytu pri prechode prúdu elektrolytom prebiehajú oxidačno-redukčné reakcie, produkty tzv. ktoré sa pridávajú do zloženia elektrolytu .

Elektrolyty sú teda komplexné systémy látok, ktoré zahŕňajú ióny, molekuly rozpúšťadla, nedisociované molekuly rozpustenej látky, iónové páry a väčšie zlúčeniny. Preto vlastnosti elektrolytov určuje množstvo faktorov: povaha iónovo-molekulárnych a iónovo-iónových interakcií, zmeny v štruktúre rozpúšťadla v prítomnosti rozpustených častíc atď.

Ióny a molekuly polárnych elektrolytov navzájom veľmi aktívne interagujú, čo vedie k vytvoreniu solvatačných štruktúr, ktorých úloha sa stáva významnejšou so znížením veľkosti iónov a zvýšením ich valencií. Solvatačná energia je mierou interakcie iónov elektrolytu s molekulami rozpúšťadla.

Elektrolyty v závislosti od ich koncentrácie sú: zriedené roztoky, prechodné a koncentrované. Zriedené roztoky sú svojou štruktúrou podobné čistému rozpúšťadlu, ale prítomné ióny svojim vplyvom túto štruktúru narúšajú. Takéto slabé roztoky silných elektrolytov sa líšia od ideálnych roztokov vlastnosťami v dôsledku elektrostatickej interakcie medzi iónmi.

Prechodná oblasť koncentrácie je charakterizovaná výraznou zmenou štruktúry rozpúšťadla vplyvom iónov.Pri ešte vyššej koncentrácii sa väčšina molekúl rozpúšťadla podieľa na solvatačných štruktúrach s iónmi, čím vzniká deficit rozpúšťadla.

Koncentrovaný roztok má štruktúru blízku iónovej tavenine alebo kryštalickému solvátu, vyznačujúci sa vysokým usporiadaním a jednotnosťou iónových štruktúr. Tieto iónové štruktúry sa spájajú navzájom a s molekulami vody prostredníctvom zložitých interakcií.

Pre elektrolyty sú charakteristické vysokoteplotné a nízkoteplotné oblasti ich vlastností, ako aj oblasti vysokého a normálneho tlaku. So zvyšujúcim sa tlakom alebo teplotou klesá molárne usporiadanie rozpúšťadla a oslabuje sa vplyv asociatívnych a solatívnych účinkov na vlastnosti roztoku. A keď teplota klesne pod bod topenia, niektoré elektrolyty prejdú do sklovitého stavu. Príkladom takého elektrolytu je vodný roztok LiCl.

V súčasnosti zohrávajú elektrolyty vo svete techniky a biológie obzvlášť dôležitú úlohu. V biologických procesoch pôsobia elektrolyty ako médium pre anorganickú a organickú syntézu a v technológii ako základ pre elektrochemickú výrobu.

Elektrolýza, elektrokatalýza, korózia kovov, elektrokryštalizácia — tieto javy zaujímajú dôležité miesta v mnohých moderných priemyselných odvetviach, najmä z hľadiska energetiky a ochrany životného prostredia.

Pozri tiež: Výroba vodíka elektrolýzou vody — technológia a zariadenia