Elektrolytlösungen sind spezielle Flüssigkeiten, die ganz oder teilweise in Form geladener Teilchen (Ionen) vorliegen. Der Prozess der Aufsp altung von Molekülen in negativ (Anionen) und positiv geladene (Kationen) Teilchen wird als elektrolytische Dissoziation bezeichnet. Dissoziation in Lösungen ist nur möglich aufgrund der Fähigkeit von Ionen, mit den Molekülen der polaren Flüssigkeit, die als Lösungsmittel wirkt, in Wechselwirkung zu treten.
Was sind Elektrolyte
Elektrolytlösungen werden in wässrige und nichtwässrige Lösungen eingeteilt. Wasserpflanzen wurden recht gut untersucht und sind sehr weit verbreitet. Sie kommen in fast jedem lebenden Organismus vor und sind an vielen wichtigen biologischen Prozessen aktiv beteiligt. Nichtwässrige Elektrolyte werden verwendet, um elektrochemische Prozesse und verschiedene chemische Reaktionen durchzuführen. Ihre Nutzung hat zur Erfindung neuer chemischer Energiequellen geführt. Sie spielen eine wichtige Rolle in photoelektrochemischen Zellen, in der organischen Synthese und in Elektrolytkondensatoren.
Elektrolytlösungen können je nach Dissoziationsgrad eingeteilt werdenstark, mittel und schwach. Der Dissoziationsgrad (α) ist das Verhältnis der Anzahl der in geladene Teilchen zerlegten Moleküle zur Gesamtzahl der Moleküle. Für starke Elektrolyte nähert sich der Wert von α 1, für mittlere Elektrolyte α≈0,3 und für schwache Elektrolyte α<0, 1.
Starke Elektrolyte enth alten normalerweise Salze, einige Säuren - HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, Hydroxide von Barium, Strontium, Calcium und Alkalimetallen. Andere Basen und Säuren sind mittlere oder schwache Elektrolyte.
Eigenschaften von Elektrolytlösungen
Die Bildung von Lösungen wird oft von thermischen Effekten und Volumenänderungen begleitet. Der Prozess des Auflösens des Elektrolyten in der Flüssigkeit erfolgt in drei Schritten:
- Die Zerstörung zwischenmolekularer und chemischer Bindungen des gelösten Elektrolyten erfordert den Aufwand einer bestimmten Energiemenge und somit wird Wärme aufgenommen (∆Нaufgelöst > 0).
- In diesem Stadium beginnt das Lösungsmittel mit Elektrolytionen zu interagieren, was zur Bildung von Solvaten (in wässrigen Lösungen - Hydraten) führt. Dieser Vorgang wird Solvatation genannt und ist exotherm, d.h. Wärme wird freigesetzt (∆ Íhydr < 0).
- Der letzte Schritt ist die Diffusion. Dies ist eine gleichmäßige Verteilung von Hydraten (Solvaten) im Volumen der Lösung. Dieser Prozess erfordert Energiekosten und daher wird die Lösung gekühlt (∆Нdif > 0).
Der gesamte thermische Effekt der Elektrolytauflösung lässt sich also wie folgt schreiben:
∆Ísolv=∆Írelease + ∆Íhydr + ∆Í diff
Das endgültige Zeichen des gesamten thermischen Effekts der Elektrolytauflösung hängt davon ab, wie sich die konstituierenden Energieeffekte herausstellen. Dieser Prozess ist normalerweise endotherm.
Die Eigenschaften einer Lösung hängen hauptsächlich von der Art ihrer Bestandteile ab. Außerdem werden die Eigenschaften des Elektrolyten durch die Zusammensetzung der Lösung, Druck und Temperatur beeinflusst.
Je nach Geh alt der gelösten Substanz lassen sich alle Elektrolytlösungen in extrem verdünnte (die nur "Spuren" des Elektrolyten enth alten), verdünnte (mit geringem Geh alt an gelöster Substanz) und konzentrierte (mit ein erheblicher Geh alt des Elektrolyten).
Chemische Reaktionen in Elektrolytlösungen, die durch den Durchgang von elektrischem Strom verursacht werden, führen zur Freisetzung bestimmter Substanzen an den Elektroden. Dieses Phänomen wird als Elektrolyse bezeichnet und wird häufig in der modernen Industrie eingesetzt. Bei der Elektrolyse entstehen insbesondere Aluminium, Wasserstoff, Chlor, Natronlauge, Wasserstoffperoxid und viele andere wichtige Stoffe.