electroliţi
Electroliti. substanțe în care ionii sunt prezenți în concentrație apreciabilă, care provoacă trecerea de energie electrică. curent (conductivitate ionică). ELECTROLYTELE sunt, de asemenea, numiți dirijori de tipul celui de-al doilea. În sensul îngust al cuvântului, ELECTROLYTE-v-va, ale cărui molecule se dizolvă în ioni în soluție ca urmare a disocierii electrolitice. Distingem electroliții solizi, soluțiile de electroliți și topiturile ionice. Soluțiile electrolitice sunt deseori denumite și electroliți. În funcție de tipul de solvent, se disting electroliții de apă și electroliții neapoși. O clasă specială este moluște. ELECTROLIȚI - polielectroliți.
În funcție de natura ionilor formați în timpul electrolizei. soluții apoase de disociere recuperată electrolit de sare (în care ionii de H + și OH -), acid (ioni H + predomină) și o bază (ionii în principal OH -). Dacă disociere moleculară electroliții număr cationi egal cu numărul de anioni cum E. numit simetric (1,1 exemplu valent KCl, 2,2-valent, de exemplu, CaSO4. Etc.). Altfel numit electroliții asimetric (1,2-valent E. exemplu H2 SO4. 3,1-valent, de exemplu Al (OH) 3, etc.).
Prin capacitatea de a electroliza. Disocierea este împărțită în mod condițional în puternice și slabe. ELECTROLYTELE puternice sunt aproape complet disociate în ioni în soluții diluate. Acestea includ multe săruri anorganice, anumiți acizi și baze în soluții apoase, precum și în solvenți cu capacitate mare de dizolvare (de exemplu, în alcooli, amide, cetone). Moleculele de ELECTROLIȚE slabe sunt doar parțial disociate în ioni, care se află în intervalul dinamic. echilibru cu non-disociativ. molecule. Pentru ELECTROLIȚII slabi sunt mulți acizi organici și baze în solvenți apoși și neapoși. Gradul de disociere depinde de natura solventului, concentrația soluției, temperatura și alți factori. Aceleași ELECTROLIȚI la aceeași concentrație, dar în diferiți solvenți, formează soluții cu grade diferite de disociere.
Electrolitica. disocierea conduce la o creștere a numărului total de particule în soluție, ceea ce determină o diferență semnificativă între proprietățile de diluare. soluții de electroliți și non-electroliți. Aceasta, în special, explică creșterea osmolalității. presiunea soluției și devierea acestuia din van't Hoff (vezi. Osmoza) scad presiunea vaporilor de solvent deasupra soluției și deviația sa de la legea lui Raoult, o creștere modificarea temperaturii de fierbere și de congelare o soluție de solvenți relativ pure și altele.
Ionii din electroliți sunt separați. unitățile cinetice și sunt implicați în reacții chimice și procese electrochimice adesea indiferent de natura celorlalți ioni prezenți în soluție. La trecerea unui electric. curent prin E. pe electrozii imersați în el, are loc oxidarea. - Se recuperează. reacție, rezultând în forma liberă de substanțe care devin componente ale E. (a se vedea electroliza).
ELECTROLIȚII în structura lor sunt sisteme complexe constând din ioni înconjurați de molecule de solvent, molecule nedisociate de solut, perechi de ioni și agregate mai mari. St. Insulele E. determinate de natura ion-ion si ion-molecula de interacțiune, iar modificarea proprietăților și structurii solventului sub influența dizolvate electrolitilor particulelor în solvenți polari datorită interacțiunii intensive dintre ionii și moleculele de solvent formează structura solvat (vezi. Solvarea). Rolul solvatării cu o creștere a valenței ionilor și o scădere a proprietăților cristalografice. mărimile cresc. Interacțiunea ionilor cu moleculele de solvenți este măsurată prin energia de solvatare.
În funcție de concentrația de ELECTROLYTES, este izolată o regiune de soluții diluate, care, în structura lor, este aproape de structura unui solvent pur, dar care este deranjat de prezența și influența ionilor; regiunea de tranziție și zona de concentrare. soluții. Soluțiile foarte diluate ale ELECTROLYTE slabe în proprietățile lor sunt aproape de soluțiile ideale și sunt descrise destul de bine prin metode clasice. teoria electrolitică. disociere. Soluțiile diluate de ELECTROLYTES puternice se deosebesc considerabil de proprietățile soluțiilor ideale, datorită electrostaticității. descrierea lor se desfășoară în cadrul teoriei Debye-Hückel, care explică în mod satisfăcător dependența de concentrație a proprietăților termodinamice - coeficientul de activitate ionică, osmotic. coeficientul etc., precum și proprietățile de echilibru - conductivitatea electrică, difuzia, vâscozitatea (a se vedea Electroconductivitatea electroliților). Cu o creștere a concentrației soluțiilor de ELECTROLYTE puternice, devine necesar să se ia în considerare dimensiunea ionilor, precum și efectul efectelor de solvație asupra naturii interacțiunii interioare.
În regiunea de concentrație de tranziție, sub influența ionilor, există o schimbare semnificativă în structura solventului. Odată cu creșterea suplimentară a concentrației de electrolit, aproape toate moleculele de solvent sunt legați la ionii în structura și solvatare detectată deficiența de solvent, în soluții concentrate se apropie din ce în ce structura solvaților cristaline respective topiturile ionice sau structura soluție. Datele de modelare pe calculator și spectroscopie. cercetare, în special metoda de împrăștiere a neutronilor cu substituție izotopică, indică un grad semnificativ de ordine în soluții electrolitice concentrate și formarea unui sistem specific pentru fiecare structuri ionice specifice. De exemplu, o soluție apoasă de NiCI2 este caracterizată de un complex care conține ionul Ni2 +. înconjurat de 4 molecule de apă și 2 ioni de Cl în octaedric. configurare. Componentele ionice sunt legate prin intermediul legăturilor halogen-hidrogen-oxigen și interacțiuni mai complexe care implică molecule de apă.
Ionic topește specificitatea, ordonarea caracterizată prin factori structurali și care descrie fluctuațiile ionice densitatea de sarcină q și ca funcție de numărul k de undă, care este o precizie h constanta lui Planck coincide cu amplitudinea impulsului peredovat topituri de împrăștiere a particulelor, cum ar fi un neutron. Pentru electrolitul binar
unde sunt factorii structurali parțiali legați de interacțiunea cationilor și anionilor unul cu celălalt și unul cu celălalt. Topiturilor funcție de tip NaCl este aproape de zero, astfel încât electroliți poate fi privit ca un amestec de două lichide, dintre care unul este caracterizat prin dispunerea densitatea de ioni a funcției, iar al doilea - „taxa“ prin intermediul funcției de ordonare. Funcția are un comportament tipic pentru sistemele cu comandă "densitate", care reflectă un grad semnificativ de tulburare în aranjarea particulelor. În contrast, are un vârf ascuțit, reflectând ordonarea puternică a distribuției de sarcină, determinată prin screening și cerințele electroneutralității locale. O astfel de ordonare a ionilor duce la posibilitatea existenței în ELECTROLYTE a excitațiilor colective, care se pot manifesta sub forma vârfurilor dinamice. factorul structural care descrie dinamica fluctuațiilor densității de încărcare a topiturii (frecvența asociată cu energia transferată către topit de particula de dispersie). Pentru ionic se topește cationi electroliți, care tind să formeze legături covalente cu anioni (de exemplu, CuCI se topesc), există o corelație puternică între anionii și interacțiunea este destul de slabă - între cationii.
Trecerea de la o regiune de concentrație la alta are loc fără probleme, ca urmare divizarea considerată mai sus este condiționată. Cu toate acestea, în regiunile intermediare, unele dintre proprietățile termodinamice ale ELECTROLYTE, de exemplu coeficientul de solubilitate, suferă modificări apreciabile. Descrierea zonelor intermediare și de concentrare necesită o examinare explicită atât a ionilor, cât și a moleculelor de solvenți și luând în considerare diferitele tipuri de interacțiuni între toate particulele în soluție.
În funcție de temperatură și presiune, se disting proprietățile de temperatură scăzută și temperatură ridicată ale ELECTROLYTE, precum și zonele de presiune normală și ridicată. Creșterea temperaturii sau a presiunii scade în general molii. ordonarea solventului și slăbește influența efectelor asociative și de solvatare asupra proprietăților soluției ELECTROLITELE Când temperatura este redusă, chiar și punctul de topire, unele concentrate. ELECTROLITELE pot fi într-o stare sticlosă, de exemplu soluții apoase de LiCI.
Împreună cu ELECTROLYTES, ca dirijori de tipul celui de-al doilea, există substanțe care au simultan conductivitate electronică și ionică. Acestea includ soluții de alcalin și de pământ. metale în solvenți polari (amoniac, amine, eteri), precum și în topitură de sare. În aceste sisteme, când se schimbă concentrația metalului, are loc o tranziție de fază la metal. o stare cu o schimbare semnificativă (la câteva ordini de mărime) a conductivității electrice. Astfel, în electrolitică. regiune, este format cel mai ușor electron anion solvatat, oferind soluției o culoare albastră caracteristică.
ELECTROLYTES joacă un rol important în știință și tehnologie. Ele sunt implicate în procesele electrochimice și multe procese biologice, sunt mediul pentru sinteza organică și anorganică și producția electrochimică. Studiul proprietăților ELECTROLYTE este important pentru clarificarea mecanismelor de electroliză, electrocataliză, electrocristalizare, coroziune a metalelor etc. pentru îmbunătățirea mecanismelor de separare a substanțelor - extracție și schimb de ioni. Investigarea proprietăților electroliților este stimulată de energia energetică. (crearea de pile de combustie noi, baterii solare, convertoare de informații electrochimice), precum și probleme de protecție a mediului.
Enciclopedii chimice. Volumul 5 >> La lista articolelor