Elektriline dissotsiatsioon: elektrokeemia teoreetilised alused

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Elektriline dissotsiatsioon mängib meie elus tohutut rolli, kuigi me tavaliselt sellele ei mõtle. Selle nähtusega on seotud soolade, hapete ja aluste elektrijuhtivus vedelas keskkonnas. Alates esimestest südamelöökidest, mille põhjustab inimkehas „elav” elekter, mis on kaheksakümmend protsenti vedel, kuni autode, mobiiltelefonide ja mängijateni, mille akud on põhiliselt elektrokeemilised akud, on elektriline dissotsiatsioon nähtamatult kõikjal meie läheduses.

Hiiglaslikes vaatides, mis eraldavad kõrgel temperatuuril sulanud boksiidist mürgiseid aure, saadakse elektrolüüsi teel "tiibadega" metall - alumiinium. Kõik meie ümber, alates kroomitud radiaatorivõredest kuni hõbetatud kõrvarõngasteni meie kõrvades, üks kordvõi silmitsi lahuste või sulasooladega ja seega selle nähtusega. Pole asjata, et elektrilist dissotsiatsiooni uurib terve teadusharu – elektrokeemia.

Lahustamisel astuvad lahustivedeliku molekulid keemilise sidemesse lahustunud aine molekulidega, moodustades solvaate. Vesilahuses on soolad, happed ja alused dissotsiatsioonile kõige vastuvõtlikumad. Selle protsessi tulemusena võivad lahustunud aine molekulid laguneda ioonideks. Näiteks vesilahuse mõjul lähevad NaCl ioonkristallides olevad Na⁺ ja CI^{- ioonid lahustikeskkonda. solvateeritud (hüdraatunud) osakeste uus kvaliteet.}

Seda nähtust, mis on sisuliselt lahustunud aine täieliku või osalise lagunemise protsess ioonideks lahusti toime tulemusena, nimetatakse "elektriliseks dissotsiatsiooniks". See protsess on elektrokeemia jaoks äärmiselt oluline. Suur tähtsus on asjaolul, et keerukate mitmekomponentsete süsteemide dissotsiatsiooni iseloomustab astmeline voog. Selle nähtusega kaasneb ka ioonide arvu järsk tõus lahuses, mis eristab elektrolüütilisi aineid mitteelektrolüütilistest.

Elektrolüüsi käigus on ioonidel selge liikumissuund: positiivse laenguga osakesed (katioonid) - negatiivse laenguga elektroodile, mida nimetatakse katoodiks, ja positiivsed ioonid (anioonid) - anoodile, vastupidise laenguga elektrood, kus need tühjenevad. Katioonid redutseeritakse ja anioonid oksüdeeritakse. Seetõttu on dissotsiatsioon pöörduv protsess.

Selle elektrokeemilise protsessi üks põhiomadusi on elektrolüütilise dissotsiatsiooni aste, mida väljendatakse hüdraatunud osakeste arvu ja lahustunud aine molekulide koguarvu suhtena. Mida kõrgem on see indikaator, seda tugevam on see aine elektrolüüt. Selle põhjal jaotatakse kõik ained nõrkadeks, keskmise tugevusega ja tugevateks elektrolüütideks.

Dissotsiatsiooniaste sõltub järgmistest teguritest: a) lahustunud aine olemus; b) lahusti olemus, selle dielektriline konstant ja polaarsus; c) lahuse kontsentratsioon (mida madalam see indikaator, seda suurem on dissotsiatsiooniaste); d) lahustuva keskkonna temperatuur. Näiteks äädikhappe dissotsiatsiooni saab väljendada järgmise valemiga:

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

Tugevad elektrolüüdid dissotsieeruvad peaaegu pöördumatult, kuna nende vesilahus ei sisalda algupäraseid molekule ega hüdraatimata ioone. Samuti tuleks lisada, et kõik ained, millel on ioonsed ja kovalentsed polaarsed keemilised sidemed, alluvad dissotsiatsiooniprotsessile. Elektrolüütilise dissotsiatsiooni teooria sõnastas väljapaistev Rootsi füüsik ja keemik Svante Arrhenius 1887. aastal.