Wat is een elektrolyt

Stoffen waarin de elektrische stroom het gevolg is van de beweging van ionen, d.w.z. ionische geleidbaarheidworden elektrolyten genoemd. Elektrolyten behoren tot geleiders van het tweede type, omdat de stroom erin verband houdt met chemische processen en niet alleen met de beweging van elektronen, zoals in metalen.

Moleculen van deze stoffen in oplossing zijn in staat tot elektrolytische dissociatie, dat wil zeggen dat ze ontleden wanneer ze worden opgelost in positief geladen (kationen) en negatief geladen (anionen) ionen. Vaste elektrolyten, ionische smeltingen en elektrolytoplossingen zijn in de natuur te vinden. Afhankelijk van het type oplosmiddel zijn elektrolyten waterig en niet-waterig, evenals een speciaal type - polyelektrolyten.

Afhankelijk van het type ionen waarin de stof uiteenvalt bij oplossen in water, elektrolyten zonder H + en OH-ionen (zoutelektrolyten), elektrolyten met een overvloed aan H + -ionen (zuren) en elektrolyten met overwegend OH-ionen ( basis) kan worden geïsoleerd.

Als tijdens de dissociatie van elektrolytmoleculen een gelijk aantal positieve en negatieve ionen wordt gevormd, wordt zo'n elektrolyt symmetrisch genoemd.Of asymmetrisch als het aantal positieve en negatieve ionen in de oplossing niet hetzelfde is. Voorbeelden van symmetrische elektrolyten - KCl - 1,1-valent elektrolyt en CaSO4 - 2,2-valent elektrolyt. Een vertegenwoordiger van een asymmetrische elektrolyt is bijvoorbeeld H2TAKA4 - een 1,2-valente elektrolyt.

Alle elektrolyten kunnen grofweg worden verdeeld in sterk en zwak, afhankelijk van hun vermogen om te dissociëren. Sterke elektrolyten in verdunde oplossingen vallen bijna volledig uiteen in ionen. Deze omvatten een groot aantal anorganische zouten, sommige zuren en basen in waterige oplossingen of oplosmiddelen met een hoog dissociatievermogen, zoals alcoholen, ketonen of amiden.

Zwakke elektrolyten worden slechts gedeeltelijk afgebroken en zijn in dynamisch evenwicht met niet-gedissocieerde moleculen. Deze omvatten een groot aantal organische zuren evenals vele basen in oplosmiddelen.

De mate van dissociatie is afhankelijk van verschillende factoren: temperatuur, concentratie en type oplosmiddel. Dus hetzelfde elektrolyt bij verschillende temperaturen, of bij dezelfde temperatuur maar in verschillende oplosmiddelen, zal in verschillende mate worden gedissocieerd.

Aangezien elektrolytische dissociatie per definitie een groter aantal deeltjes in oplossing genereert, leidt dit tot significante verschillen in de fysische eigenschappen van oplossingen van elektrolyten en stoffen van verschillende typen: de osmotische druk neemt toe, de vriestemperatuur verandert in relatie tot de zuiverheid van het oplosmiddel en anderen.

Elektrolytionen nemen vaak deel aan elektrochemische processen en chemische reacties als onafhankelijke kinetische eenheden, onafhankelijk van andere ionen die in de oplossing aanwezig zijn: op de elektroden ondergedompeld in de elektrolyt, wanneer de stroom door de elektrolyt gaat, vinden oxidatie-reductiereacties plaats, de producten van die aan de elektrolytsamenstelling worden toegevoegd.

Elektrolyten zijn dus complexe systemen van stoffen die ionen, oplosmiddelmoleculen, niet-gedissocieerde opgeloste moleculen, ionenparen en grotere verbindingen omvatten. Daarom worden de eigenschappen van elektrolyten bepaald door een aantal factoren: de aard van ion-moleculaire en ion-ion-interacties, veranderingen in de structuur van het oplosmiddel in aanwezigheid van opgeloste deeltjes, enz.

Ionen en moleculen van polaire elektrolyten werken zeer actief met elkaar samen, wat leidt tot de vorming van solvatatiestructuren, waarvan de rol belangrijker wordt met een afname van de grootte van ionen en een toename van hun valenties. De solvatatie-energie is een maat voor de interactie van elektrolytionen met oplosmiddelmoleculen.

Elektrolyten zijn, afhankelijk van hun concentratie: verdunde oplossingen, voorbijgaand en geconcentreerd. Verdunde oplossingen zijn qua structuur vergelijkbaar met een zuiver oplosmiddel, maar de aanwezige ionen verstoren deze structuur door hun invloed. Dergelijke zwakke oplossingen van sterke elektrolyten verschillen van ideale oplossingen in eigenschappen vanwege de elektrostatische interactie tussen ionen.

Het overgangsgebied van concentratie wordt gekenmerkt door een significante verandering in de structuur van het oplosmiddel als gevolg van de invloed van ionen.Bij nog hogere concentraties nemen de meeste oplosmiddelmoleculen deel aan solvatatiestructuren met ionen, waardoor een oplosmiddeltekort ontstaat.

De geconcentreerde oplossing heeft een structuur die dicht bij een ionische smelt of kristallijn solvaat ligt, gekenmerkt door een hoge orde en uniformiteit van ionische structuren. Deze ionische structuren binden zich door complexe interacties met elkaar en met watermoleculen.

Hoge-temperatuur- en lagetemperatuurgebieden van hun eigenschappen, evenals hoge- en normaledrukgebieden, zijn kenmerkend voor elektrolyten. Naarmate de druk of temperatuur toeneemt, neemt de molaire ordening van het oplosmiddel af en neemt de invloed van associatieve en solerende effecten op de eigenschappen van de oplossing af. En wanneer de temperatuur onder het smeltpunt zakt, gaan sommige elektrolyten in een glazige toestand. Een voorbeeld van zo'n elektrolyt is een waterige oplossing van LiCl.

Tegenwoordig spelen elektrolyten een bijzonder belangrijke rol in de wereld van technologie en biologie. In biologische processen fungeren elektrolyten als medium voor anorganische en organische synthese, en in technologie als basis voor elektrochemische productie.

Elektrolyse, elektrokatalyse, corrosie van metalen, elektrokristallisatie - deze verschijnselen nemen een belangrijke plaats in in veel moderne industrieën, vooral op het gebied van energie en milieubescherming.

Zie ook: Productie van waterstof door elektrolyse van water — technologie en apparatuur