Hva er en elektrolytt
Stoffer der den elektriske strømmen skyldes bevegelser av ioner, dvs. ionisk ledningsevnekalles elektrolytter. Elektrolytter tilhører ledere av den andre typen, siden strømmen i dem er relatert til kjemiske prosesser, og ikke bare til bevegelse av elektroner, som i metaller.
Molekyler av disse stoffene i løsning er i stand til elektrolytisk dissosiasjon, det vil si at de brytes ned når de oppløses til positivt ladede (kationer) og negativt ladede (anioner). Faste elektrolytter, ioniske smelter og elektrolyttløsninger kan finnes i naturen. Avhengig av typen løsemiddel er elektrolytter vandige og ikke-vandige, samt en spesiell type - polyelektrolytter.
Avhengig av typen ioner som stoffet brytes ned i når det oppløses i vann, elektrolytter uten H + og OH- ioner (saltelektrolytter), elektrolytter med en overflod av H + ioner (syrer) og elektrolytter med en overvekt av OH- ioner ( base) kan isoleres.
Hvis et likt antall positive og negative ioner dannes under dissosiasjonen av elektrolyttmolekyler, kalles en slik elektrolytt symmetrisk.Eller asymmetrisk hvis antallet positive og negative ioner i løsningen ikke er det samme. Eksempler på symmetriske elektrolytter - KCl - 1,1-valent elektrolytt og CaSO4 - 2,2-valent elektrolytt. En representant for en asymmetrisk elektrolytt er for eksempel H2TAKA4 - en 1,2-valent elektrolytt.
Alle elektrolytter kan grovt deles inn i sterke og svake, avhengig av deres evne til å dissosiere. Sterke elektrolytter i fortynnede løsninger brytes nesten fullstendig ned til ioner. Disse inkluderer et stort antall uorganiske salter, noen syrer og baser i vandige løsninger eller løsemidler med høy dissosiasjonsevne, som alkoholer, ketoner eller amider.
Svake elektrolytter dekomponeres bare delvis og er i dynamisk likevekt med udissosierte molekyler. Disse inkluderer et stort antall organiske syrer samt mange baser i løsemidler.
Graden av dissosiasjon avhenger av flere faktorer: temperatur, konsentrasjon og type løsemiddel. Så den samme elektrolytten ved forskjellige temperaturer, eller ved samme temperatur, men i forskjellige løsemidler, vil bli dissosiert i forskjellige grader.
Siden elektrolytisk dissosiasjon per definisjon genererer et større antall partikler i løsning, fører det til betydelige forskjeller i de fysiske egenskapene til løsninger av elektrolytter og stoffer av forskjellige typer: det osmotiske trykket øker, frysetemperaturen endres i forhold til løsningsmidlets renhet og andre.
Elektrolyttioner deltar ofte i elektrokjemiske prosesser og kjemiske reaksjoner som uavhengige kinetiske enheter, uavhengig av andre ioner som er tilstede i løsningen: på elektrodene nedsenket i elektrolytten, når strømmen går gjennom elektrolytten, finner oksidasjons-reduksjonsreaksjoner sted, produktene av som tilsettes elektrolyttsammensetningen.
Dermed er elektrolytter komplekse systemer av stoffer som inkluderer ioner, løsemiddelmolekyler, udissosiert løst stoff, ionepar og større forbindelser. Derfor bestemmes egenskapene til elektrolyttene av en rekke faktorer: arten av ion-molekylære og ion-ion-interaksjoner, endringer i strukturen til løsningsmidlet i nærvær av oppløste partikler, etc.
Ioner og molekyler av polare elektrolytter samhandler veldig aktivt med hverandre, noe som fører til dannelsen av solvasjonsstrukturer, hvis rolle blir mer betydningsfull med en reduksjon i størrelsen på ioner og en økning i deres valenser. Solvatiseringsenergien er et mål på interaksjonen mellom elektrolyttioner og løsemiddelmolekyler.
Elektrolytter, avhengig av deres konsentrasjon, er: fortynnede løsninger, forbigående og konsentrerte. Fortynnede løsninger ligner i strukturen på et rent løsningsmiddel, men ionene som er tilstede forstyrrer denne strukturen ved deres påvirkning. Slike svake løsninger av sterke elektrolytter skiller seg fra ideelle løsninger i egenskaper på grunn av den elektrostatiske interaksjonen mellom ioner.
Overgangsområdet for konsentrasjon er preget av en betydelig endring i strukturen til løsningsmidlet på grunn av påvirkning av ioner.Ved enda høyere konsentrasjon deltar de fleste løsemiddelmolekyler i solvatiseringsstrukturer med ioner, og skaper dermed et løsemiddelunderskudd.
Den konsentrerte løsningen har en struktur nær en ionisk smelte eller krystallinsk solvat, karakterisert ved høy orden og jevnhet av ioniske strukturer. Disse ioniske strukturene binder seg til hverandre og med vannmolekyler gjennom komplekse interaksjoner.
Høytemperatur- og lavtemperaturområder av egenskapene deres, samt høy- og normaltrykksområder, er karakteristiske for elektrolytter. Når trykket eller temperaturen øker, avtar den molare rekkefølgen av løsningsmidlet og påvirkningen av assosiative og solasjonseffekter på løsningens egenskaper svekkes. Og når temperaturen synker under smeltepunktet, går noen elektrolytter inn i en glassaktig tilstand. Et eksempel på en slik elektrolytt er en vandig løsning av LiCl.
I dag spiller elektrolytter en spesielt viktig rolle i verden av teknologi og biologi. I biologiske prosesser fungerer elektrolytter som medium for uorganisk og organisk syntese, og i teknologi som grunnlag for elektrokjemisk produksjon.
Elektrolyse, elektrokatalyse, korrosjon av metaller, elektrokrystallisering - disse fenomenene opptar viktige steder i mange moderne industrier, spesielt når det gjelder energi og miljøvern.
Se også: Produksjon av hydrogen ved elektrolyse av vann — teknologi og utstyr