Roztoky elektrolytů jsou speciální kapaliny, které jsou částečně nebo úplně ve formě nabitých částic (iontů). Samotný proces štěpení molekul na záporně (anionty) a kladně nabité (kationty) částice se nazývá elektrolytická disociace. Disociace v roztocích je možná pouze díky schopnosti iontů interagovat s molekulami polární kapaliny, která působí jako rozpouštědlo.
Co jsou elektrolyty
Roztoky elektrolytů se dělí na vodné a nevodné. Vodní byly docela dobře prozkoumány a jsou velmi rozšířené. Nacházejí se téměř v každém živém organismu a aktivně se podílejí na mnoha důležitých biologických procesech. Nevodné elektrolyty se používají k provádění elektrochemických procesů a různých chemických reakcí. Jejich použití vedlo k vynálezu nových chemických zdrojů energie. Hrají důležitou roli ve fotoelektrochemických článcích, organické syntéze, elektrolytických kondenzátorech.
Roztoky elektrolytů lze v závislosti na stupni disociace rozdělit nasilný, střední a slabý. Stupeň disociace (α) je poměr počtu molekul rozložených na nabité částice k celkovému počtu molekul. Pro silné elektrolyty se hodnota α blíží 1, pro střední elektrolyty α≈0,3 a pro slabé elektrolyty α<0, 1.
Silné elektrolyty obvykle zahrnují soli, řadu některých kyselin - HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, hydroxidy barya, stroncia, vápníku a alkalických kovů. Ostatní zásady a kyseliny jsou střední nebo slabé elektrolyty.
Vlastnosti roztoků elektrolytů
Tvorba roztoků je často doprovázena tepelnými účinky a objemovými změnami. Proces rozpouštění elektrolytu v kapalině probíhá ve třech fázích:
- Destrukce mezimolekulárních a chemických vazeb rozpuštěného elektrolytu vyžaduje vynaložení určitého množství energie, a proto je teplo absorbováno (∆Нresolved > 0).
- V této fázi začíná rozpouštědlo interagovat s ionty elektrolytu, což má za následek tvorbu solvátů (ve vodných roztocích - hydráty). Tento proces se nazývá solvace a je exotermický, tzn. teplo se uvolňuje (∆ Нhydr < 0).
- Posledním krokem je difúze. Jedná se o rovnoměrnou distribuci hydrátů (solvátů) v objemu roztoku. Tento proces vyžaduje náklady na energii, a proto je roztok chlazen (∆Нdif > 0).
Celkový tepelný účinek rozpouštění elektrolytu lze tedy zapsat následovně:
∆Нsolv=∆Нrelease + ∆Нhydr + ∆Н diff
Konečná známka celkového tepelného účinku rozpouštění elektrolytu závisí na tom, jaké energetické efekty se projeví. Tento proces je obvykle endotermický.
Vlastnosti řešení závisí především na povaze jeho složek. Vlastnosti elektrolytu jsou navíc ovlivněny složením roztoku, tlakem a teplotou.
Podle obsahu rozpuštěné látky lze všechny roztoky elektrolytů rozdělit na extrémně zředěné (které obsahují pouze „stopy“elektrolytu), zředěné (s malým obsahem rozpuštěné látky) a koncentrované (s významný obsah elektrolytu).
Chemické reakce v roztocích elektrolytů, které jsou způsobeny průchodem elektrického proudu, vedou k uvolňování určitých látek na elektrodách. Tento jev se nazývá elektrolýza a je často využíván v moderním průmyslu. Elektrolýzou vzniká zejména hliník, vodík, chlór, hydroxid sodný, peroxid vodíku a mnoho dalších důležitých látek.
