Co je elektrolyt

Látky, ve kterých je elektrický proud způsoben pohybem iontů, tzn. iontová vodivostse nazývají elektrolyty. Elektrolyty patří k vodičům druhého typu, protože proud v nich souvisí s chemickými procesy, a ne pouze s pohybem elektronů, jako v kovech.

Molekuly těchto látek v roztoku jsou schopny elektrolytické disociace, to znamená, že se při rozpuštění rozkládají na kladně nabité (kationty) a záporně nabité (anionty) ionty. V přírodě lze nalézt pevné elektrolyty, iontové taveniny a roztoky elektrolytů. V závislosti na typu rozpouštědla jsou elektrolyty vodné a nevodné a také speciální typ - polyelektrolyty.

Podle typu iontů, na které se látka při rozpuštění ve vodě rozkládá, elektrolyty bez iontů H + a OH- (solné elektrolyty), elektrolyty s nadbytkem iontů H + (kyseliny) a elektrolyty s převahou iontů OH- ( báze) lze izolovat.

Pokud se během disociace molekul elektrolytu vytvoří stejný počet kladných a záporných iontů, nazývá se takový elektrolyt symetrický.Nebo asymetrické, pokud počet kladných a záporných iontů v roztoku není stejný. Příklady symetrických elektrolytů - KCl - 1,1-valentní elektrolyt a CaSO4 - 2,2-valentní elektrolyt. Představitelem asymetrického elektrolytu je např. H2TAKA4 — 1,2-valentní elektrolyt.

Všechny elektrolyty lze zhruba rozdělit na silné a slabé v závislosti na jejich schopnosti disociovat. Silné elektrolyty ve zředěných roztocích se téměř úplně rozkládají na ionty. Patří mezi ně velké množství anorganických solí, některé kyseliny a zásady ve vodných roztocích nebo rozpouštědlech s vysokou disociační schopností, jako jsou alkoholy, ketony nebo amidy.

Slabé elektrolyty se rozkládají jen částečně a jsou v dynamické rovnováze s nedisociovanými molekulami. Patří mezi ně velké množství organických kyselin a také mnoho zásad v rozpouštědlech.

Stupeň disociace závisí na několika faktorech: teplotě, koncentraci a typu rozpouštědla. Takže stejný elektrolyt při různých teplotách nebo při stejné teplotě, ale v různých rozpouštědlech, bude disociován do různých stupňů.

Protože elektrolytická disociace podle definice vytváří větší počet částic v roztoku, vede k významným rozdílům ve fyzikálních vlastnostech roztoků elektrolytů a látek různých typů: zvyšuje se osmotický tlak, mění se teplota tuhnutí v závislosti na čistotě rozpouštědla. a další.

Elektrolytické ionty se často účastní elektrochemických procesů a chemických reakcí jako samostatné kinetické jednotky, nezávislé na ostatních iontech přítomných v roztoku: na elektrodách ponořených v elektrolytu probíhají při průchodu proudu elektrolytem oxidačně-redukční reakce, produkty které se přidávají do složení elektrolytu .

Elektrolyty jsou tedy komplexní systémy látek, které zahrnují ionty, molekuly rozpouštědla, nedisociované molekuly rozpuštěných látek, iontové páry a větší sloučeniny. Vlastnosti elektrolytů proto určuje řada faktorů: povaha iontově-molekulárních a iontových interakcí, změny struktury rozpouštědla v přítomnosti rozpuštěných částic atd.

Ionty a molekuly polárních elektrolytů mezi sebou velmi aktivně interagují, což vede k tvorbě solvatačních struktur, jejichž role se stává významnější s poklesem velikosti iontů a zvýšením jejich valencí. Solvatační energie je mírou interakce iontů elektrolytu s molekulami rozpouštědla.

Elektrolyty v závislosti na jejich koncentraci jsou: zředěné roztoky, přechodné a koncentrované. Zředěné roztoky jsou svou strukturou podobné čistému rozpouštědlu, ale přítomné ionty svým vlivem tuto strukturu narušují. Takové slabé roztoky silných elektrolytů se liší od ideálních roztoků vlastnostmi v důsledku elektrostatické interakce mezi ionty.

Přechodová oblast koncentrace se vyznačuje výraznou změnou struktury rozpouštědla vlivem iontů.Při ještě vyšší koncentraci se většina molekul rozpouštědla účastní solvatačních struktur s ionty, čímž vzniká deficit rozpouštědla.

Koncentrovaný roztok má strukturu blízkou iontové tavenině nebo krystalickému solvátu, vyznačující se vysokým řádem a jednotností iontových struktur. Tyto iontové struktury se vážou mezi sebou as molekulami vody prostřednictvím komplexních interakcí.

Pro elektrolyty jsou charakteristické vysokoteplotní a nízkoteplotní oblasti jejich vlastností, stejně jako vysokotlaké a normální tlakové oblasti. S rostoucím tlakem nebo teplotou klesá molární uspořádání rozpouštědla a slábne vliv asociativních a solačních efektů na vlastnosti roztoku. A když teplota klesne pod bod tání, některé elektrolyty přejdou do skelného stavu. Příkladem takového elektrolytu je vodný roztok LiCl.

V dnešní době hrají elektrolyty ve světě techniky a biologie obzvláště důležitou roli. V biologických procesech působí elektrolyty jako médium pro anorganickou a organickou syntézu a v technologii jako základ pro elektrochemickou výrobu.

Elektrolýza, elektrokatalýza, koroze kovů, elektrokrystalizace — tyto jevy zaujímají důležité místo v mnoha moderních průmyslových odvětvích, zejména z hlediska energetiky a ochrany životního prostředí.

Viz také: Výroba vodíku elektrolýzou vody — technologie a zařízení