Електрическа дисоциация: теоретичните основи на електрохимията

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Електрическата дисоциация играе огромна роля в живота ни, въпреки че обикновено не мислим за това. Именно с това явление е свързана електрическата проводимост на соли, киселини и основи в течна среда. От първите сърдечни удари, причинени от „живото“електричество в човешкото тяло, което е осемдесет процента течност, до автомобили, мобилни телефони и плейъри, чиито батерии са по същество електрохимични батерии, електрическата дисоциация присъства невидимо навсякъде близо до нас.

В гигантски вани, отделящи токсични изпарения от разтопен при високи температури боксит, "крилатият" метал - алуминий се получава чрез електролиза. Всичко около нас, от хромирани радиаторни решетки до сребърни обеци в ушите ни, веднъжили изправени пред разтвори или стопени соли, а оттам и с това явление. Не напразно електрическата дисоциация се изучава от цял клон на науката - електрохимията.

Когато се разтварят, молекулите на течността разтворител влизат в химическа връзка с молекулите на разтвореното вещество, образувайки солвати. Във воден разтвор солите, киселините и основите са най-податливи на дисоциация. В резултат на този процес молекулите на разтвореното вещество могат да се разлагат на йони. Например, под въздействието на воден разтворител, йоните Na⁺ и CI^{- в йонния кристал NaCl преминават в средата на разтворителя в ново качество на солватирани (хидратирани) частици.}

Това явление, което по същество представлява процес на пълно или частично разлагане на разтворено вещество в йони в резултат на действието на разтворител, се нарича "електрическа дисоциация". Този процес е изключително важен за електрохимията. От голямо значение е фактът, че дисоциацията на сложни многокомпонентни системи се характеризира със стъпаловидно протичане. При това явление се наблюдава и рязко увеличаване на броя на йоните в разтвора, което отличава електролитните вещества от неелектролитните.

В процеса на електролиза йоните имат ясна посока на движение: частици с положителен заряд (катиони) - към отрицателно зареден електрод, наречен катод, и положителни йони (аниони) - към анода, електрод с противоположен заряд, където се разреждат. Катионите се редуцират и анионите се окисляват. Следователно, дисоциацията е обратим процес.

Една от основните характеристики на този електрохимичен процес е степента на електролитна дисоциация, която се изразява като съотношение на броя на хидратираните частици към общия брой молекули на разтвореното вещество. Колкото по-висок е този показател, толкова по-силен е електролитът на това вещество. На тази основа всички вещества се разделят на слаби, средно яки и силни електролити.

Степента на дисоциация зависи от следните фактори: а) природата на разтвореното вещество; б) естеството на разтворителя, неговата диелектрична константа и полярност; в) концентрация на разтвора (колкото по-нисък е този индикатор, толкова по-голяма е степента на дисоциация); г) температурата на разтварящата среда. Например, дисоциацията на оцетната киселина може да се изрази със следната формула:

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

Силните електролити се дисоциират почти необратимо, тъй като техният воден разтвор не съдържа оригиналните молекули и нехидратирани йони. Трябва също да се добави, че всички вещества, които имат йонен и ковалентен полярен тип химични връзки, са обект на процес на дисоциация. Теорията за електролитната дисоциация е формулирана от изключителния шведски физик и химик Сванте Арениус през 1887 г.