Hvad er en elektrolyt

Stoffer, hvori den elektriske strøm skyldes bevægelser af ioner, dvs. ionisk ledningsevnekaldes elektrolytter. Elektrolytter hører til ledere af den anden type, da strømmen i dem er relateret til kemiske processer og ikke blot til bevægelse af elektroner, som i metaller.

Molekyler af disse stoffer i opløsning er i stand til elektrolytisk dissociation, det vil sige, at de nedbrydes, når de opløses i positivt ladede (kationer) og negativt ladede (anioner) ioner. Faste elektrolytter, ioniske smelter og elektrolytopløsninger kan findes i naturen. Afhængigt af typen af ​​opløsningsmiddel er elektrolytter vandige og ikke-vandige, såvel som en speciel type - polyelektrolytter.

Afhængigt af typen af ​​ioner, som stoffet nedbrydes til, når det opløses i vand, elektrolytter uden H+ og OH- ioner (saltelektrolytter), elektrolytter med en overflod af H+ ioner (syrer) og elektrolytter med en overvægt af OH- ioner ( base) kan isoleres.

Hvis der dannes et lige antal positive og negative ioner under dissociationen af ​​elektrolytmolekyler, kaldes en sådan elektrolyt symmetrisk.Eller asymmetrisk, hvis antallet af positive og negative ioner i opløsningen ikke er det samme. Eksempler på symmetriske elektrolytter - KCl - 1,1-valent elektrolyt og CaSO4 - 2,2-valent elektrolyt. En repræsentant for en asymmetrisk elektrolyt er for eksempel H2TAKA4 - en 1,2-valent elektrolyt.

Alle elektrolytter kan groft opdeles i stærke og svage, afhængigt af deres evne til at dissociere. Stærke elektrolytter i fortyndede opløsninger nedbrydes næsten fuldstændigt til ioner. Disse omfatter et stort antal uorganiske salte, nogle syrer og baser i vandige opløsninger eller opløsningsmidler med høj dissociationsevne, såsom alkoholer, ketoner eller amider.

Svage elektrolytter nedbrydes kun delvist og er i dynamisk ligevægt med udissocierede molekyler. Disse omfatter et stort antal organiske syrer samt mange baser i opløsningsmidler.

Graden af ​​dissociation afhænger af flere faktorer: temperatur, koncentration og type opløsningsmiddel. Så den samme elektrolyt ved forskellige temperaturer eller ved samme temperatur, men i forskellige opløsningsmidler, vil blive dissocieret i forskellige grader.

Da elektrolytisk dissociation per definition genererer et større antal partikler i opløsning, fører det til betydelige forskelle i de fysiske egenskaber af opløsninger af elektrolytter og stoffer af forskellige typer: det osmotiske tryk stiger, frysetemperaturen ændres i forhold til opløsningsmidlets renhed og andre.

Elektrolytioner deltager ofte i elektrokemiske processer og kemiske reaktioner som uafhængige kinetiske enheder, uafhængige af andre ioner, der er til stede i opløsningen: På elektroderne nedsænket i elektrolytten, når strømmen passerer gennem elektrolytten, finder oxidations-reduktionsreaktioner sted, produkterne af som tilsættes elektrolytsammensætningen.

Elektrolytter er således komplekse systemer af stoffer, der inkluderer ioner, opløsningsmiddelmolekyler, udissocierede opløste molekyler, ionpar og større forbindelser. Derfor bestemmes elektrolytters egenskaber af en række faktorer: arten af ​​ion-molekylære og ion-ion-interaktioner, ændringer i opløsningsmidlets struktur i nærvær af opløste partikler osv.

Ioner og molekyler af polære elektrolytter interagerer meget aktivt med hinanden, hvilket fører til dannelsen af ​​solvatiseringsstrukturer, hvis rolle bliver mere signifikant med et fald i størrelsen af ​​ioner og en stigning i deres valenser. Solvatiseringsenergien er et mål for interaktionen mellem elektrolytioner og opløsningsmiddelmolekyler.

Elektrolytter, afhængigt af deres koncentration, er: fortyndede opløsninger, forbigående og koncentrerede. Fortyndede opløsninger ligner i strukturen til et rent opløsningsmiddel, men de tilstedeværende ioner forstyrrer denne struktur ved deres indflydelse. Sådanne svage opløsninger af stærke elektrolytter adskiller sig fra ideelle løsninger i egenskaber på grund af den elektrostatiske interaktion mellem ioner.

Overgangsområdet for koncentration er kendetegnet ved en betydelig ændring i opløsningsmidlets struktur på grund af påvirkning af ioner.Ved endnu højere koncentration deltager de fleste opløsningsmiddelmolekyler i solvatiseringsstrukturer med ioner, hvilket skaber et opløsningsmiddelunderskud.

Den koncentrerede opløsning har en struktur tæt på en ionisk smelte eller krystallinsk solvat, karakteriseret ved høj orden og ensartethed af ioniske strukturer. Disse ioniske strukturer binder sig til hinanden og med vandmolekyler gennem komplekse interaktioner.

Højtemperatur- og lavtemperaturområder af deres egenskaber såvel som høj- og normaltryksområder er karakteristiske for elektrolytter. Efterhånden som trykket eller temperaturen stiger, falder den molære rækkefølge af opløsningsmidlet, og indflydelsen af ​​associative og solationseffekter på opløsningens egenskaber svækkes. Og når temperaturen falder til under smeltepunktet, går nogle elektrolytter i en glasagtig tilstand. Et eksempel på en sådan elektrolyt er en vandig opløsning af LiCl.

I dag spiller elektrolytter en særlig vigtig rolle i teknologiens og biologiens verden. I biologiske processer fungerer elektrolytter som et medium for uorganisk og organisk syntese, og i teknologi som grundlag for elektrokemisk produktion.

Elektrolyse, elektrokatalyse, korrosion af metaller, elektrokrystallisation - disse fænomener indtager vigtige steder i mange moderne industrier, især med hensyn til energi og miljøbeskyttelse.

Se også: Fremstilling af brint ved elektrolyse af vand — teknologi og udstyr