Električna disociacija: teoretični temelji elektrokemije

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Električna disociacija igra veliko vlogo v našem življenju, čeprav o tem običajno ne razmišljamo. S tem pojavom je povezana električna prevodnost soli, kislin in baz v tekočem mediju. Od prvih srčnih utripov, ki jih povzroči "živa" elektrika v človeškem telesu, ki je osemdeset odstotkov tekoča, do avtomobilov, mobilnih telefonov in predvajalnikov, katerih baterije so v bistvu elektrokemične baterije, je električna disociacija nevidno prisotna povsod v naši bližini.

V velikanskih kadeh, ki oddajajo strupene hlape iz boksita, staljenega pri visokih temperaturah, se z elektrolizo pridobiva "krilata" kovina - aluminij. Vse okoli nas, od kromiranih rešetk hladilnika do posrebrenih uhanov v naših ušesih, enkratali soočeni z raztopinami ali staljenimi solmi in s tem s tem pojavom. Ni zaman, da električno disociacijo preučuje cela veja znanosti - elektrokemija.

Ko so raztopljene, molekule tekočine topila vstopijo v kemično vez z molekulami raztopljene snovi in tvorijo solvate. V vodni raztopini so soli, kisline in baze najbolj občutljive na disociacijo. Zaradi tega procesa se molekule topljenca lahko razgradijo na ione. Na primer, pod vplivom vodnega topila ioni Na⁺ in CI^{- v ionskem kristalu NaCl preidejo v medij topila v nova kakovost solvatiranih (hidriranih) delcev.}

Ta pojav, ki je v bistvu proces popolne ali delne razgradnje raztopljene snovi na ione kot posledica delovanja topila, se imenuje "električna disociacija". Ta proces je izredno pomemben za elektrokemijo. Zelo pomembno je dejstvo, da je za disociacijo kompleksnih večkomponentnih sistemov značilen postopni tok. S tem pojavom se močno poveča tudi število ionov v raztopini, kar loči elektrolitske snovi od neelektrolitskih.

V procesu elektrolize imajo ioni jasno smer gibanja: delci s pozitivnim nabojem (kationi) - na negativno nabito elektrodo, imenovano katoda, in pozitivni ioni (anioni) - na anodo, elektrode z nasprotnim nabojem, kjer se izpraznijo. Kationi se zmanjšajo, anioni pa oksidirajo. Zato je disociacija reverzibilen proces.

Ena od temeljnih značilnosti tega elektrokemičnega procesa je stopnja elektrolitske disociacije, ki je izražena kot razmerje med številom hidriranih delcev in skupnim številom molekul raztopljene snovi. Višji kot je ta indikator, močnejši je elektrolit te snovi. Na podlagi tega se vse snovi delijo na šibke, srednje močne in močne elektrolite.

Stopnja disociacije je odvisna od naslednjih dejavnikov: a) narave topljenca; b) naravo topila, njegovo dielektrično konstanto in polarnost; c) koncentracija raztopine (nižji kot je ta indikator, večja je stopnja disociacije); d) temperatura raztopine. Na primer, disociacijo ocetne kisline lahko izrazimo z naslednjo formulo:

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

Močni elektroliti se skoraj nepovratno disociirajo, saj njihova vodna raztopina ne vsebuje originalnih molekul in nehidratiranih ionov. Dodati je treba tudi, da so vse snovi, ki imajo ionsko in kovalentno polarno vrsto kemičnih vezi, predmet disociacijskega procesa. Teorijo elektrolitske disociacije je leta 1887 oblikoval izjemni švedski fizik in kemik Svante Arrhenius.