Elektrolytlösningar är speciella vätskor som är helt eller delvis i form av laddade partiklar (joner). Själva processen att dela molekyler i negativt (anjoner) och positivt laddade (katjoner) partiklar kallas elektrolytisk dissociation. Dissociation i lösningar är möjlig endast på grund av jonernas förmåga att interagera med molekylerna i den polära vätskan, som fungerar som ett lösningsmedel.
Vad är elektrolyter
Elektrolytlösningar delas in i vattenh altiga och icke-vattenbaserade. Vatten har studerats ganska väl och är mycket utbredda. De finns i nästan alla levande organismer och är aktivt involverade i många viktiga biologiska processer. Icke-vattenh altiga elektrolyter används för att utföra elektrokemiska processer och olika kemiska reaktioner. Deras användning har lett till uppfinnandet av nya kemiska energikällor. De spelar en viktig roll i fotoelektrokemiska celler, organisk syntes, elektrolytiska kondensatorer.
Elektrolytlösningar beroende på graden av dissociation kan delas in istark, medium och svag. Dissociationsgraden (α) är förhållandet mellan antalet molekyler som sönderdelas till laddade partiklar och det totala antalet molekyler. För starka elektrolyter närmar sig värdet α 1, för medelstora elektrolyter α≈0,3 och för svaga elektrolyter α<0, 1, Starka elektrolyter inkluderar vanligtvis s alter, ett antal av vissa syror - HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, hydroxider av barium, strontium, kalcium och alkalimetaller. Andra baser och syror är medelstora eller svaga elektrolyter.
Egenskaper hos elektrolytlösningar
Bildandet av lösningar åtföljs ofta av termiska effekter och volymförändringar. Processen att lösa upp elektrolyten i vätskan sker i tre steg:
- Förstörelsen av intermolekylära och kemiska bindningar i den lösta elektrolyten kräver en viss mängd energi och därför absorberas värme (∆Нresolved > 0).
- I detta skede börjar lösningsmedlet att interagera med elektrolytjoner, vilket resulterar i bildandet av solvater (i vattenlösningar - hydrater). Denna process kallas solvatisering och är exoterm, d.v.s. värme frigörs (∆ Нhydr < 0).
- Det sista steget är diffusion. Detta är en enhetlig fördelning av hydrater (solvat) i lösningens volym. Denna process kräver energikostnader och därför kyls lösningen (∆Нdif > 0).
Den totala termiska effekten av elektrolytupplösning kan skrivas enligt följande:
∆Нsolv=∆Нrelease + ∆Нhydr + ∆Н diff
Det sista tecknet på den totala termiska effekten av elektrolytupplösning beror på vad de ingående energieffekterna visar sig vara. Denna process är vanligtvis endotermisk.
En lösnings egenskaper beror i första hand på beskaffenheten hos dess beståndsdelar. Dessutom påverkas elektrolytens egenskaper av lösningens sammansättning, tryck och temperatur.
Beroende på innehållet i det lösta ämnet kan alla elektrolytlösningar delas upp i extremt utspädda (som endast innehåller "spår" av elektrolyten), utspädda (med en liten h alt av löst ämne) och koncentrerade (med ett betydande innehåll av elektrolyten).
Kemiska reaktioner i elektrolytlösningar, som orsakas av att elektrisk ström passerar, leder till att vissa ämnen frigörs på elektroderna. Detta fenomen kallas elektrolys och används ofta i modern industri. I synnerhet producerar elektrolys aluminium, väte, klor, natriumhydroxid, väteperoxid och många andra viktiga ämnen.