Розчини електролітів

Розчини електролітів є особливі рідини, які частково або повністю перебувають у вигляді заряджених частинок (іонів). Сам процес розщеплення молекул на негативно (аніони) і позитивно заряджені (катіони) частки називають електролітичної дисоціацією. Дисоціація в розчинах можлива тільки завдяки здатності іонів взаємодіяти з молекулами полярної рідини, яка виступає в якості розчинника.

Якими бувають електроліти

Розчини електролітів діляться на водні та неводні. Водні вивчені досить добре і отримали дуже широке поширення. Вони є практично в кожному живому організмі і беруть активну участь у багатьох важливих біологічних процесах. Неводні електроліти застосують для проведення електрохімічних процесів і різних хімічних реакцій. Їх використання призвело до винаходу нових хімічних джерел енергії. Вони відіграють важливу роль у фотоелектрохімічних елементах, органічному синтезі, електролітних конденсаторах.

Розчини електролітів в залежності від ступеня дисоціації можна розділити на сильні, середні і слабкі. Ступінь дисоціації (alpha-) - це відношення кількості розпалися на заряджені частинки молекул до сумарному числу молекул. У сильних електролітів значення alpha- наближається до 1, у середніх alpha-asymp-0,3, а у слабких alpha-<0,1.

До сильних електролітів зазвичай відносять солі, ряд деяких кислот - HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄, гідроксиди барію, стронцію, кальцію і лужних металів. Інші підстави і кислоти - електроліти середньої або слабкої сили.

Властивості розчинів електролітів

Освіта розчинів часто супроводжується тепловими ефектами і зміною обсягу. Процес розчинення електроліту в рідині проходить в три етапи:

1. Руйнування міжмолекулярних і хімічних зв'язків растворяемого електроліту вимагає витрати певної кількості енергії і тому відбувається поглинання тепла (? Н_розр > 0).
2. На цій стадії розчинник починає взаємодіяти з іонами електроліту, внаслідок чого утворюються сольвати (у водних розчинах - гідрати). Цей процес називається сольватацией і є екзотермічним, тобто відбувається виділення тепла (? Н_гідр < 0).
3. Останній етап - дифузія. Це рівномірний розподіл гідратів (сольватов) в об'ємі розчину. Даний процес вимагає енергетичних витрат і тому розчин охолоджується (? Н_диф > 0).

Таким чином, сумарний тепловий ефект розчинення електроліту можна записати в такому вигляді:

?Н_раств =? Н_розр + ?Н_гідр + ?Н_диф

Від того, якими виявляться складові енергетичні ефекти залежить кінцевий знак загального теплового ефекту розчинення електроліту. Зазвичай цей процес носить ендотермічний характер.

Властивості розчину залежать насамперед від природи утворюють його компонентів. Крім того, на властивості електроліту впливає склад розчину, тиск і температура.

Залежно від вмісту розчиненого речовини все розчини електролітів можна розділити на гранично розбавлені (в яких містяться лише «сліди» електроліту), розбавлені (з невеликим вмістом розчиненого речовини) і концентровані (зі значним вмістом електроліту).

Хімічні реакції в розчинах електролітів, які викликаються проходженням електричного струму призводять до виділення на електродах певних речовин. Це явище називається електролізом і часто застосовується в сучасній промисловості. Зокрема, завдяки електролізу отримують алюміній, водень, хлор, гідроксид натрію, пероксид водню і багато інших важливі речовини.