Elektriskā disociācija: elektroķīmijas teorētiskie pamati

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Elektriskajai disociācijai ir milzīga loma mūsu dzīvē, lai gan mēs parasti par to nedomājam. Tieši ar šo parādību ir saistīta sāļu, skābju un bāzu elektrovadītspēja šķidrā vidē. Sākot no pirmajiem sirdspukstiem, ko cilvēka ķermenī izraisa “dzīvā” elektrība, kas ir astoņdesmit procenti šķidruma, līdz automašīnām, mobilajiem tālruņiem un atskaņotājiem, kuru baterijas būtībā ir elektroķīmiskas baterijas, elektriskā disociācija ir nemanāma visur mūsu tuvumā.

Gigantiskos tvertnēs, kas izdala indīgus dūmus no augstā temperatūrā izkusušā boksīta, "spārnotais" metāls - alumīnijs tiek iegūts elektrolīzes ceļā. Viss mums apkārt, sākot no hromētiem radiatora režģiem līdz sudrabotiem auskariem mūsu ausīs, vienu reizivai saskaras ar šķīdumiem vai izkausētiem sāļiem, un līdz ar to ar šo parādību. Ne velti elektrisko disociāciju pēta vesela zinātnes nozare - elektroķīmija.

Izšķīdinot, šķīdinātāja šķidruma molekulas izveido ķīmisku saiti ar izšķīdušās vielas molekulām, veidojot solvātus. Ūdens šķīdumā sāļi, skābes un bāzes ir visvairāk pakļautas disociācijai. Šī procesa rezultātā izšķīdušās vielas molekulas var sadalīties jonos. Piemēram, ūdens šķīdinātāja ietekmē Na⁺ un CI^{- joni NaCl jonu kristālā nonāk šķīdinātāja vidē. jauna solvatēto (hidratēto) daļiņu kvalitāte.}

Šo parādību, kas būtībā ir process, kurā šķīdinātāja darbības rezultātā izšķīdināta viela pilnībā vai daļēji sadalās jonos, sauc par "elektrisko disociāciju". Šis process ir ārkārtīgi svarīgs elektroķīmijai. Liela nozīme ir tam, ka sarežģītu daudzkomponentu sistēmu disociāciju raksturo pakāpeniska plūsma. Ar šo parādību arī strauji palielinās jonu skaits šķīdumā, kas atšķir elektrolītiskās vielas no neelektrolītiskām.

Elektrolīzes procesā joniem ir skaidrs kustības virziens: daļiņas ar pozitīvu lādiņu (katjoni) - uz negatīvi lādētu elektrodu, ko sauc par katodu, un pozitīvie joni (anjoni) - uz anodu, elektrodu ar pretēju lādiņu, kur tie tiek izlādēti. Katjoni tiek reducēti un anjoni tiek oksidēti. Tāpēc disociācija ir atgriezenisks process.

Viena no šī elektroķīmiskā procesa pamatīpašībām ir elektrolītiskās disociācijas pakāpe, ko izsaka kā hidratēto daļiņu skaita attiecību pret kopējo izšķīdušās vielas molekulu skaitu. Jo augstāks šis indikators, jo spēcīgāks ir šīs vielas elektrolīts. Pamatojoties uz to, visas vielas iedala vājos, vidēja stipruma un stipros elektrolītos.

Disociācijas pakāpe ir atkarīga no šādiem faktoriem: a) izšķīdušās vielas rakstura; b) šķīdinātāja īpašības, tā dielektriskā konstante un polaritāte; c) šķīduma koncentrācija (jo zemāks šis rādītājs, jo lielāka disociācijas pakāpe); d) šķīstošās vides temperatūra. Piemēram, etiķskābes disociāciju var izteikt ar šādu formulu:

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

Spēcīgi elektrolīti sadalās gandrīz neatgriezeniski, jo to ūdens šķīdums nesatur sākotnējās molekulas un nehidratētos jonus. Jāpiebilst arī, ka visas vielas, kurām ir jonu un kovalenta polāra veida ķīmiskās saites, ir pakļautas disociācijas procesam. Elektrolītiskās disociācijas teoriju 1887. gadā formulēja izcilais zviedru fiziķis un ķīmiķis Svante Arhenius.