Elektrolüütide lahused

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 05:24

Elektrolüütide lahused on spetsiaalsed vedelikud, mis on osaliselt või täielikult laetud osakeste (ioonide) kujul. Molekulide negatiivselt (anioonid) ja positiivselt laetud (katioonid) osakesteks jagamise protsessi nimetatakse elektrolüütiliseks dissotsiatsiooniks. Dissotsiatsioon lahustes on võimalik ainult tänu ioonide võimele interakteeruda polaarse vedeliku molekulidega, mis toimib lahustina.

Mis on elektrolüüdid

Elektrolüütide lahused jagunevad vesi- ja mittevesilahusteks. Vesiseid on üsna hästi uuritud ja need on väga lai alt levinud. Neid leidub peaaegu igas elusorganismis ja nad osalevad aktiivselt paljudes olulistes bioloogilistes protsessides. Mittevesielektrolüüte kasutatakse elektrokeemiliste protsesside ja erinevate keemiliste reaktsioonide läbiviimiseks. Nende kasutamine on viinud uute keemiliste energiaallikate leiutamiseni. Nad mängivad olulist rolli fotoelektrokeemilistes elementides, orgaanilises sünteesis ja elektrolüütkondensaatorites.

Sõltuv alt dissotsiatsiooniastmest võib elektrolüütide lahused jagadatugev, keskmine ja nõrk. Dissotsiatsiooniaste (α) on laetud osakesteks lagunenud molekulide arvu ja molekulide koguarvu suhe. Tugevate elektrolüütide puhul läheneb α väärtus 1-le, keskmiste elektrolüütide puhul α≈0,3 ja nõrkade elektrolüütide puhul α<0, 1.

Tugevad elektrolüüdid sisaldavad tavaliselt sooli, mitmeid happeid – HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO4_{, HClO}4_{, baariumi, strontsiumi, k altsiumi ja leelismetallide hüdroksiidid. Teised alused ja happed on keskmised või nõrgad elektrolüüdid.}

Elektrolüütide lahuste omadused

Lahenduste tekkega kaasnevad sageli termilised efektid ja mahumuutused. Elektrolüüdi lahustumisprotsess vedelikus toimub kolmes etapis:

1. Lahustunud elektrolüüdi molekulidevaheliste ja keemiliste sidemete hävitamine nõuab teatud hulga energia kulutamist ja seetõttu neeldub soojust (∆Н_resolved > 0).
2. Selles etapis hakkab lahusti interakteeruma elektrolüütide ioonidega, mille tulemusena moodustuvad solvaadid (vesilahustes – hüdraadid). Seda protsessi nimetatakse solvatatsiooniks ja see on eksotermiline, st. soojust eraldub (∆ Н_hydr < 0).
3. Viimane samm on difusioon. See on hüdraatide (solvaatide) ühtlane jaotus lahuse mahus. See protsess nõuab energiakulusid ja seetõttu lahus jahutatakse (∆Н_dif > 0).

Seega saab elektrolüütide lahustumise kogu termilise efekti kirjutada järgmiselt:

∆Н_solv=∆Н_väljalase + ∆Н_hüdro + ∆Н _diff

Elektrolüütide lahustumise kogu termilise efekti lõppmärk sõltub sellest, milliseks osutuvad koostisosade energiamõjud. See protsess on tavaliselt endotermiline.

Lahenduse omadused sõltuvad eelkõige selle koostisosade olemusest. Lisaks mõjutavad elektrolüüdi omadusi lahuse koostis, rõhk ja temperatuur.

Sõltuv alt lahustunud aine sisaldusest võib kõik elektrolüütide lahused jagada äärmiselt lahjendatud (mis sisaldavad ainult elektrolüüdi "jälgi"), lahjendatud (väikese lahustunud aine sisaldusega) ja kontsentreeritud (koos märkimisväärne elektrolüüdi sisaldus).

Elektrolüütide lahustes esinevad keemilised reaktsioonid, mis on põhjustatud elektrivoolu läbimisest, põhjustavad teatud ainete vabanemist elektroodidele. Seda nähtust nimetatakse elektrolüüsiks ja seda kasutatakse sageli kaasaegses tööstuses. Eelkõige tekib elektrolüüsil alumiiniumi, vesinikku, kloori, naatriumhüdroksiidi, vesinikperoksiidi ja paljusid muid olulisi aineid.