Što je elektrolit

Tvari u kojima je električna struja posljedica kretanja iona, tj. ionska vodljivostnazivaju se elektroliti. Elektroliti pripadaju vodičima druge vrste, budući da je struja u njima povezana s kemijskim procesima, a ne samo s kretanjem elektrona, kao u metalima.

Molekule ovih tvari u otopini sposobne su elektrolitičke disocijacije, odnosno raspadaju se otapanjem na pozitivno nabijene (katione) i negativno nabijene (anione) ione. Čvrsti elektroliti, ionske taline i otopine elektrolita mogu se pronaći u prirodi. Ovisno o vrsti otapala, elektroliti su vodeni i nevodeni, kao i posebna vrsta - polielektroliti.

Ovisno o vrsti iona na koje se tvar raspada otapanjem u vodi, razlikuju se elektroliti bez H+ i OH- iona (elektroliti soli), elektroliti s obiljem H+ iona (kiseline) i elektroliti s prevladavanjem OH- iona ( baza) može se izolirati.

Ako pri disocijaciji molekula elektrolita nastaje jednak broj pozitivnih i negativnih iona, takav se elektrolit naziva simetričnim.Ili asimetrična ako broj pozitivnih i negativnih iona u otopini nije isti. Primjeri simetričnih elektrolita - KCl - 1,1-valentni elektrolit i CaSO4 - 2,2-valentni elektrolit. Predstavnik asimetričnog elektrolita je npr. H2TAKA4 — 1,2-valentni elektrolit.

Svi elektroliti mogu se grubo podijeliti na jake i slabe, ovisno o njihovoj sposobnosti disociranja. Jaki elektroliti u razrijeđenim otopinama gotovo se potpuno razlažu na ione. To uključuje velik broj anorganskih soli, neke kiseline i baze u vodenim otopinama ili otapala s velikom moći disocijacije, kao što su alkoholi, ketoni ili amidi.

Slabi elektroliti se samo djelomično razgrađuju i nalaze se u dinamičkoj ravnoteži s nedisociranim molekulama. To uključuje velik broj organskih kiselina kao i mnoge baze u otapalima.

Stupanj disocijacije ovisi o nekoliko čimbenika: temperaturi, koncentraciji i vrsti otapala. Dakle, isti elektrolit na različitim temperaturama, ili na istoj temperaturi, ali u različitim otapalima, bit će disociran do različitih stupnjeva.

Budući da elektrolitička disocijacija, po definiciji, stvara veći broj čestica u otopini, dovodi do značajnih razlika u fizikalnim svojstvima otopina elektrolita i tvari različitih vrsta: raste osmotski tlak, mijenja se temperatura smrzavanja u odnosu na čistoću otapala. i drugi.

Ioni elektrolita često sudjeluju u elektrokemijskim procesima i kemijskim reakcijama kao samostalne kinetičke jedinice, neovisne o drugim ionima prisutnim u otopini: na elektrodama uronjenim u elektrolit, pri prolasku struje kroz elektrolit, odvijaju se oksidacijsko-redukcijske reakcije, produkti koji se dodaju sastavu elektrolita .

Stoga su elektroliti složeni sustavi tvari koji uključuju ione, molekule otapala, nedisocirane molekule otopljene tvari, ionske parove i veće spojeve. Stoga su svojstva elektrolita određena nizom čimbenika: prirodom ion-molekularnih i ion-ionskih interakcija, promjenama u strukturi otapala u prisutnosti otopljenih čestica itd.

Ioni i molekule polarnih elektrolita vrlo aktivno međusobno djeluju, što dovodi do stvaranja solvatnih struktura, čija uloga postaje sve značajnija sa smanjenjem veličine iona i povećanjem njihovih valencija. Energija solvatacije je mjera interakcije iona elektrolita s molekulama otapala.

Elektroliti, ovisno o koncentraciji, su: razrijeđene otopine, prolazni i koncentrirani. Razrijeđene otopine slične su strukture čistom otapalu, ali prisutni ioni svojim utjecajem narušavaju tu strukturu. Takve slabe otopine jakih elektrolita razlikuju se od idealnih otopina po svojstvima zbog elektrostatske interakcije između iona.

Prijelazno područje koncentracije karakterizira značajna promjena strukture otapala zbog utjecaja iona.Pri još većoj koncentraciji, većina molekula otapala sudjeluje u solvacijskim strukturama s ionima, stvarajući tako manjak otapala.

Koncentrirana otopina ima strukturu blisku ionskoj talini ili kristalnom solvatu, koju karakterizira visoki red i ujednačenost ionskih struktura. Ove ionske strukture povezuju se jedna s drugom i s molekulama vode kroz složene interakcije.

Za elektrolite su karakteristična visokotemperaturna i niskotemperaturna područja njihovih svojstava, kao i područja visokog i normalnog tlaka. S porastom tlaka ili temperature smanjuje se molarna uređenost otapala i slabi utjecaj asocijativnih i solacijskih učinaka na svojstva otopine. A kada temperatura padne ispod točke taljenja, neki elektroliti prelaze u staklasto stanje. Primjer takvog elektrolita je vodena otopina LiCl.

Danas elektroliti igraju posebno važnu ulogu u svijetu tehnologije i biologije. U biološkim procesima elektroliti djeluju kao medij za anorgansku i organsku sintezu, au tehnici kao osnova za elektrokemijsku proizvodnju.

Elektroliza, elektrokataliza, korozija metala, elektrokristalizacija — ovi fenomeni zauzimaju važna mjesta u mnogim suvremenim industrijama, posebice u smislu energetike i zaštite okoliša.

Vidi također: Proizvodnja vodika elektrolizom vode — tehnologija i oprema