Elektrolītu šķīdumi

Elektrolītu šķīdumi ir īpaši svarīgišķidrumi, kas daļēji vai pilnīgi ir lādētas daļiņas (joni). Pati process, sadalot molekulas negatīvās (anijonās) un pozitīvi uzlādētajās (katjonu) daļiņās, sauc par elektrolītisko disociāciju. Risinājumu disociācija ir iespējama tikai tāpēc, ka joni spēj mijiedarboties ar polāra šķidruma molekulām, kas darbojas kā šķīdinātājs.

Kādi ir elektrolīti?

Elektrolītu šķīdumi tiek sadalīti ūdenī un ūdenīne-ūdens. Ūdens ir izpētīts diezgan labi un ir kļuvis ļoti izplatīts. Tie pastāv gandrīz visos dzīvajos organismos un aktīvi piedalās daudzos svarīgos bioloģiskajos procesos. Elektroķīmisko procesu un dažādu ķīmisko reakciju veikšanai izmanto nešķīstošus elektrolītus. To izmantošana noveda pie jaunu ķīmisko enerģijas avotu izgudrošanas. Viņiem ir svarīga loma fotoelektroķīmiskajos elementos, organiskā sintēze, elektrolītu kondensatori.

Elektrolītu šķīdumi atkarībā no pakāpesdisociāciju var iedalīt spēcīgā, vidējā un vājajā. Disociācijas pakāpe (α) ir to molekulu skaita attiecība, kuras ir bojātas iekraušanas daļiņās līdz kopējam molekulu skaitam. Stipri elektrolītu gadījumā α vērtība tuvojas 1, vidējai α≈0,3 un vājajai α <0,1.

Spēcīgi elektrolīti parasti ietver sāļus, dažas skābes - HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄, bārija hidroksīdi, stroncija, kalcija un sārmu metāli. Citas bāzes un skābes ir vidēji vai vāji elektrolīti.

Elektrolītu šķīdumu īpašības

Risinājumu veidošanās bieži vien ir saistīta ar siltuma efektu un apjoma izmaiņām. Elektrolīta šķīdināšanas šķidrums notiek trīs posmos:

1. Izšķīdušā elektrolīta starp molekulāro un ķīmisko saišu iznīcināšana prasa zināmu enerģijas daudzumu, un tāpēc notiek siltuma absorbcija (ΔH_exp > 0).
2. Šajā posmā sāk šķīdinātājsmijiedarbojas ar elektrolīta joniem, kā rezultātā veidojas solvāti (ūdens šķīdumos - hidrāti). Šo procesu sauc par solvāciju un ir eksotermisks, i. E. ir siltuma izdalīšanās (ΔH_hidra <0).
3. Pēdējais posms ir difūzija. Tas ir vienmērīgs hidrātu (solvātu) sadalījums kopējā šķīdumā. Šis process prasa enerģijas izmaksas, un tāpēc risinājums ir atdzisis (ΔH_dif > 0).

Tādējādi kopējo termisko efektu, kas izšķīst elektrolītu, var ierakstīt šādā formā:

ΔH_raststv = ΔH_exp + ΔН_hidra + ΔН_dif

No tā, kādi būtu komponenti enerģētikas ietekmi ir atkarīga no gala atzīmes kopējā siltuma likvidācijas elektrolīta efektu. Parasti šis process ir endotermisks.

Šķīduma īpašības galvenokārt ir atkarīgas no komponentu īpašībām. Turklāt šķīduma sastāvs, spiediens un temperatūra ietekmē elektrolīta īpašības.

Atkarībā no izšķīdinātāsvielas, visus elektrolītu šķīdumus var sadalīt ļoti atšķaidītā veidā (satur tikai "elektrolīta" zīmes), kas atšķaidītas (ar mazu šķīdinātāju saturu) un koncentrētas (ar ievērojamu elektrolīta saturu).

Ķīmiskās reakcijas elektrolītu šķīdumos,kas izraisa elektriskās strāvas pāreju, noved pie noteiktu vielu atbrīvošanas uz elektrodiem. Šo parādību sauc par elektrolīzi, un to bieži izmanto mūsdienu industrijā. Jo īpaši, pateicoties elektrolīzei, tiek iegūts alumīnijs, ūdeņradis, hlors, nātrija hidroksīds, ūdeņraža peroksīds un daudzas citas svarīgas vielas.