Elektrolītu šķīdumi ir īpaši šķidrumi, kas daļēji vai pilnībā ir lādētu daļiņu (jonu) formā. Pats molekulu sadalīšanas process negatīvi (anjonu) un pozitīvi lādētās (katjoni) daļiņās tiek saukts par elektrolītisko disociāciju. Disociācija šķīdumos ir iespējama tikai pateicoties jonu spējai mijiedarboties ar polārā šķidruma molekulām, kas darbojas kā šķīdinātājs.
Kas ir elektrolīti
Elektrolītu šķīdumus iedala ūdens un neūdens šķīdumos. Ūdens ir diezgan labi izpētīti un ir ļoti plaši izplatīti. Tie ir sastopami gandrīz katrā dzīvā organismā un aktīvi piedalās daudzos svarīgos bioloģiskos procesos. Neūdens elektrolītus izmanto elektroķīmisko procesu un dažādu ķīmisko reakciju veikšanai. To izmantošana ir novedusi pie jaunu ķīmisko enerģijas avotu izgudrošanas. Tiem ir svarīga loma fotoelektroķīmiskajās šūnās, organiskajā sintēzē, elektrolītiskajos kondensatoros.
Elektrolītu šķīdumus atkarībā no disociācijas pakāpes var iedalītspēcīga, vidēja un vāja. Disociācijas pakāpe (α) ir lādētās daļiņās sadalīto molekulu skaita attiecība pret kopējo molekulu skaitu. Spēcīgiem elektrolītiem α vērtība tuvojas 1, vidējiem elektrolītiem α≈0,3 un vājiem elektrolītiem α<0, 1.
Spēcīgi elektrolīti parasti ietver sāļus, vairākas dažas skābes - HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, bārija, stroncija, kalcija un sārmu metālu hidroksīdi. Citas bāzes un skābes ir vidēji vai vāji elektrolīti.
Elektrolītu šķīdumu īpašības
Šķīdumu veidošanos bieži pavada termiskie efekti un tilpuma izmaiņas. Elektrolīta šķīdināšanas process šķidrumā notiek trīs posmos:
- Izšķīdušā elektrolīta starpmolekulāro un ķīmisko saišu iznīcināšanai nepieciešams zināms enerģijas daudzums, un tāpēc siltums tiek absorbēts (∆Нresolved > 0).
- Šajā posmā šķīdinātājs sāk mijiedarboties ar elektrolītu joniem, kā rezultātā veidojas solvāti (ūdens šķīdumos - hidrāti). Šo procesu sauc par solvāciju, un tas ir eksotermisks, t.i. izdalās siltums (∆ Нhydr < 0).
- Pēdējais solis ir difūzija. Tas ir vienmērīgs hidrātu (solvātu) sadalījums šķīduma tilpumā. Šim procesam ir nepieciešamas enerģijas izmaksas, tāpēc risinājums tiek atdzesēts (∆Нdif > 0).
Tādējādi elektrolīta šķīdināšanas kopējo termisko efektu var uzrakstīt šādi:
∆Нsolv=∆Нizlaidums + ∆Нhydr + ∆Н diff
Galīgā elektrolīta šķīdināšanas termiskā efekta pazīme ir atkarīga no tā, kādi izrādās komponentu enerģijas efekti. Šis process parasti ir endotermisks.
Risinājuma īpašības galvenokārt ir atkarīgas no tā sastāvdaļu īpašībām. Turklāt elektrolīta īpašības ietekmē šķīduma sastāvs, spiediens un temperatūra.
Atkarībā no izšķīdušās vielas satura visus elektrolītu šķīdumus var iedalīt īpaši atšķaidītos (kas satur tikai elektrolīta "pēdas"), atšķaidītos (ar nelielu izšķīdušās vielas saturu) un koncentrētos (ar ievērojams elektrolīta saturs).
Ķīmiskās reakcijas elektrolītu šķīdumos, ko izraisa elektriskās strāvas pāreja, izraisa noteiktu vielu izdalīšanos uz elektrodiem. Šo parādību sauc par elektrolīzi, un to bieži izmanto mūsdienu rūpniecībā. Jo īpaši elektrolīzes rezultātā rodas alumīnijs, ūdeņradis, hlors, nātrija hidroksīds, ūdeņraža peroksīds un daudzas citas svarīgas vielas.
