Էլեկտրոլիտային լուծույթներ

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 05:30

Էլեկտրոլիտային լուծույթները հատուկ հեղուկներ են, որոնք մասամբ կամ ամբողջությամբ լիցքավորված մասնիկների (իոնների) տեսքով են: Բացասական (անիոնների) և դրական լիցքավորված (կատիոնների) մասնիկների մոլեկուլների տրոհման բուն գործընթացը կոչվում է էլեկտրոլիտիկ դիսոցացիա։ Լուծույթներում տարանջատումը հնարավոր է միայն բևեռային հեղուկի մոլեկուլների հետ փոխազդելու իոնների ունակության շնորհիվ, որը հանդես է գալիս որպես լուծիչ։

Ինչ են էլեկտրոլիտները

Էլեկտրոլիտային լուծույթները բաժանվում են ջրային և ոչ ջրային: Ջրայինները բավականին լավ ուսումնասիրված են և շատ տարածված են։ Դրանք հանդիպում են գրեթե յուրաքանչյուր կենդանի օրգանիզմում և ակտիվորեն մասնակցում են բազմաթիվ կարևոր կենսաբանական գործընթացներին։ Ոչ ջրային էլեկտրոլիտները օգտագործվում են էլեկտրաքիմիական գործընթացների և տարբեր քիմիական ռեակցիաների իրականացման համար։ Դրանց օգտագործումը հանգեցրել է էներգիայի քիմիական նոր աղբյուրների հայտնագործմանը։ Նրանք կարևոր դեր են խաղում ֆոտոէլեկտրաքիմիական բջիջներում, օրգանական սինթեզում, էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորներում:

Էլեկտրոլիտային լուծույթները, կախված տարանջատման աստիճանից, կարելի է բաժանելուժեղ, միջին և թույլ: Դիսոցացիայի աստիճանը (α) լիցքավորված մասնիկների քայքայված մոլեկուլների քանակի և մոլեկուլների ընդհանուր թվի հարաբերությունն է։ Ուժեղ էլեկտրոլիտների դեպքում α-ի արժեքը մոտենում է 1-ի, միջին էլեկտրոլիտների համար α≈0.3, իսկ թույլ էլեկտրոլիտների համար α<0՝ 1.

Ուժեղ էլեկտրոլիտները սովորաբար ներառում են աղեր, մի շարք թթուներ՝ HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO4_{, HClO}4_{, բարիումի, ստրոնցիումի, կալցիումի և ալկալիական մետաղների հիդրօքսիդներ: Մյուս հիմքերը և թթուները միջին կամ թույլ էլեկտրոլիտներ են։}

Էլեկտրոլիտային լուծույթների հատկությունները

Լուծումների առաջացումը հաճախ ուղեկցվում է ջերմային էֆեկտներով և ծավալային փոփոխություններով։ Հեղուկի մեջ էլեկտրոլիտի լուծարման գործընթացը տեղի է ունենում երեք փուլով՝

1. Լուծված էլեկտրոլիտի միջմոլեկուլային և քիմիական կապերի քայքայումը պահանջում է որոշակի քանակությամբ էներգիայի ծախս, և այդ պատճառով ջերմությունը կլանվում է (∆Н_{լուծված} > 0):
2. Այս փուլում լուծիչը սկսում է փոխազդել էլեկտրոլիտային իոնների հետ, որի արդյունքում առաջանում են սոլվատներ (ջրային լուծույթներում՝ հիդրատներ): Այս գործընթացը կոչվում է լուծույթ և էկզոթերմիկ է, այսինքն. ջերմությունն ազատվում է (∆ Н_hydr < 0).
3. Վերջին քայլը դիֆուզիան է: Սա հիդրատների (սոլվատների) միասնական բաշխումն է լուծույթի ծավալում։ Այս գործընթացը պահանջում է էներգիայի ծախսեր, և, հետևաբար, լուծումը սառչում է (∆Н_dif > 0):

Այսպիսով, էլեկտրոլիտի տարրալուծման ընդհանուր ջերմային ազդեցությունը կարող է գրվել հետևյալ կերպ.

∆Н_solv=∆Н_{թողարկում} + ∆Н_hydr + ∆Н _{տարբերություն}

Էլեկտրոլիտի տարրալուծման ընդհանուր ջերմային ազդեցության վերջնական նշանը կախված է նրանից, թե ինչպիսին են բաղկացուցիչ էներգիայի ազդեցությունները: Այս գործընթացը սովորաբար էնդոթերմիկ է։

Լուծույթի հատկությունները հիմնականում կախված են դրա բաղկացուցիչ բաղադրիչների բնույթից: Բացի այդ, էլեկտրոլիտի հատկությունների վրա ազդում են լուծույթի բաղադրությունը, ճնշումը և ջերմաստիճանը:

Կախված լուծված նյութի պարունակությունից՝ բոլոր էլեկտրոլիտային լուծույթները կարելի է բաժանել ծայրահեղ նոսր (որոնք պարունակում են միայն էլեկտրոլիտի «հետքեր»), նոսր (լուծված նյութի փոքր պարունակությամբ) և խտացված (հետքերով). էլեկտրոլիտի զգալի պարունակություն).

Էլեկտրոլիտային լուծույթներում քիմիական ռեակցիաները, որոնք առաջանում են էլեկտրական հոսանքի անցումից, հանգեցնում են էլեկտրոդների վրա որոշակի նյութերի արտազատմանը։ Այս երեւույթը կոչվում է էլեկտրոլիզ և հաճախ օգտագործվում է ժամանակակից արդյունաբերության մեջ: Մասնավորապես, էլեկտրոլիզից ստացվում են ալյումին, ջրածին, քլոր, նատրիումի հիդրօքսիդ, ջրածնի պերօքսիդ և շատ այլ կարևոր նյութեր։