Vad är en elektrolyt

Ämnen i vilka den elektriska strömmen beror på jonernas rörelse, d.v.s. jonledningsförmågakallas elektrolyter. Elektrolyter tillhör ledare av den andra typen, eftersom strömmen i dem är relaterad till kemiska processer, och inte bara till rörelsen av elektroner, som i metaller.

Molekyler av dessa ämnen i lösning är kapabla till elektrolytisk dissociation, det vill säga de sönderdelas när de löses upp i positivt laddade (katjoner) och negativt laddade (anjoner) joner. Fasta elektrolyter, joniska smältor och elektrolytlösningar kan hittas i naturen. Beroende på typen av lösningsmedel är elektrolyter vattenhaltiga och icke-vattenhaltiga, såväl som en speciell typ - polyelektrolyter.

Beroende på vilken typ av joner som ämnet sönderfaller i när det löses i vatten, elektrolyter utan H + och OH- joner (saltelektrolyter), elektrolyter med ett överflöd av H + joner (syror) och elektrolyter med en övervikt av OH- joner ( bas) kan isoleras.

Om lika många positiva och negativa joner bildas under dissociationen av elektrolytmolekyler, kallas en sådan elektrolyt symmetrisk.Eller asymmetrisk om antalet positiva och negativa joner i lösningen inte är detsamma. Exempel på symmetriska elektrolyter - KCl - 1,1-valent elektrolyt och CaSO4 - 2,2-valent elektrolyt. En representant för en asymmetrisk elektrolyt är till exempel H2TAKA4 - en 1,2-valent elektrolyt.

Alla elektrolyter kan grovt delas in i starka och svaga, beroende på deras förmåga att dissociera. Starka elektrolyter i utspädda lösningar sönderdelas nästan helt till joner. Dessa inkluderar ett stort antal oorganiska salter, vissa syror och baser i vattenlösningar eller lösningsmedel med hög dissociationsförmåga, såsom alkoholer, ketoner eller amider.

Svaga elektrolyter sönderdelas endast delvis och befinner sig i dynamisk jämvikt med odissocierade molekyler. Dessa inkluderar ett stort antal organiska syror samt många baser i lösningsmedel.

Graden av dissociation beror på flera faktorer: temperatur, koncentration och typ av lösningsmedel. Så samma elektrolyt vid olika temperaturer, eller vid samma temperatur men i olika lösningsmedel, kommer att dissocieras i olika grader.

Eftersom elektrolytisk dissociation per definition genererar ett större antal partiklar i lösning, leder det till betydande skillnader i de fysikaliska egenskaperna hos lösningar av elektrolyter och ämnen av olika typer: det osmotiska trycket ökar, frystemperaturen ändras i förhållande till lösningsmedlets renhet och andra.

Elektrolytjoner deltar ofta i elektrokemiska processer och kemiska reaktioner som oberoende kinetiska enheter, oberoende av andra joner som finns i lösningen: på elektroderna nedsänkta i elektrolyten, när strömmen passerar genom elektrolyten, sker oxidations-reduktionsreaktioner, produkterna av som tillsätts till elektrolytkompositionen.

Således är elektrolyter komplexa system av ämnen som inkluderar joner, lösningsmedelsmolekyler, odissocierade lösta molekyler, jonpar och större föreningar. Därför bestäms egenskaperna hos elektrolyter av ett antal faktorer: arten av jon-molekylära och jon-jon-interaktioner, förändringar i lösningsmedlets struktur i närvaro av lösta partiklar, etc.

Joner och molekyler av polära elektrolyter interagerar mycket aktivt med varandra, vilket leder till bildandet av solvatiseringsstrukturer, vars roll blir mer betydelsefull med en minskning av jonernas storlek och en ökning av deras valens. Solvatiseringsenergin är ett mått på interaktionen mellan elektrolytjoner och lösningsmedelsmolekyler.

Elektrolyter, beroende på deras koncentration, är: utspädda lösningar, övergående och koncentrerade. Utspädda lösningar liknar strukturen ett rent lösningsmedel, men de närvarande jonerna stör denna struktur genom sin påverkan. Sådana svaga lösningar av starka elektrolyter skiljer sig från ideala lösningar i egenskaper på grund av den elektrostatiska interaktionen mellan joner.

Övergångsområdet för koncentration kännetecknas av en signifikant förändring i lösningsmedlets struktur på grund av jonernas inverkan.Vid ännu högre koncentration deltar de flesta lösningsmedelsmolekyler i solvatiseringsstrukturer med joner, vilket skapar ett lösningsmedelsunderskott.

Den koncentrerade lösningen har en struktur nära en jonisk smälta eller kristallint solvat, kännetecknad av hög ordning och enhetlighet av joniska strukturer. Dessa jonstrukturer binder med varandra och med vattenmolekyler genom komplexa interaktioner.

Högtemperatur- och lågtemperaturområden av deras egenskaper, såväl som hög- och normaltrycksregioner, är karakteristiska för elektrolyter. När trycket eller temperaturen ökar minskar lösningsmedlets molära ordning och påverkan av associativa effekter och solationseffekter på lösningens egenskaper försvagas. Och när temperaturen sjunker under smältpunkten går vissa elektrolyter in i ett glasartat tillstånd. Ett exempel på en sådan elektrolyt är en vattenlösning av LiCl.

Idag spelar elektrolyter en särskilt viktig roll i teknikens och biologins värld. I biologiska processer fungerar elektrolyter som ett medium för oorganisk och organisk syntes, och i teknik som grund för elektrokemisk produktion.

Elektrolys, elektrokatalys, korrosion av metaller, elektrokristallisation - dessa fenomen upptar viktiga platser i många moderna industrier, särskilt när det gäller energi och miljöskydd.

Se även: Produktion av väte genom elektrolys av vatten — teknik och utrustning