Elektromos disszociáció: az elektrokémia elméleti alapjai

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Az elektromos disszociáció óriási szerepet játszik életünkben, bár általában nem gondolunk rá. Ezzel a jelenséggel függ össze a sók, savak és bázisok elektromos vezetőképessége folyékony közegben. A nyolcvan százalékban folyékony emberi testben „élő” elektromosság okozta első szívdobbanásoktól kezdve az autókig, mobiltelefonokig és lejátszókig, amelyek akkumulátorai alapvetően elektrokémiai akkumulátorok, az elektromos disszociáció láthatatlanul jelen van a közelünkben mindenhol.

A magas hőmérsékleten megolvadt bauxitból mérgező füstöket kibocsátó gigantikus kádakban a "szárnyas" fémet - alumíniumot - elektrolízissel nyerik. Minden, ami körülöttünk van, a krómozott hűtőrácstól a fülünkben lévő ezüstözött fülbevalóig, egyszervagy oldatokkal vagy olvadt sókkal szembesülnek, és így ezzel a jelenséggel. Nem véletlen, hogy az elektromos disszociációt a tudomány egész ága – az elektrokémia – tanulmányozza.

Feloldáskor az oldószerfolyadék molekulái kémiai kötésbe lépnek az oldott anyag molekuláival, és szolvátokat képeznek. Vizes oldatban a sók, savak és bázisok a legérzékenyebbek a disszociációra. A folyamat eredményeként az oldott molekulák ionokra bomlhatnak. Például egy vizes oldószer hatására a NaCl ionkristályban lévő Na⁺ és CI^{- ionok átjutnak az oldószeres közegbe. a szolvatált (hidratált) részecskék új minősége.}

Ezt a jelenséget, amely lényegében egy oldott anyag teljes vagy részleges ionokra bomlásának folyamata egy oldószer hatására, "elektromos disszociációnak" nevezik. Ez a folyamat rendkívül fontos az elektrokémia szempontjából. Nagy jelentősége van annak, hogy az összetett többkomponensű rendszerek disszociációját lépcsőzetes áramlás jellemzi. Ezzel a jelenséggel az oldatban lévő ionok száma is meredeken növekszik, ami megkülönbözteti az elektrolitikus anyagokat a nem elektrolitikus anyagoktól.

Az elektrolízis folyamatában az ionoknak egyértelmű mozgási irányuk van: a pozitív töltésű részecskék (kationok) egy negatív töltésű elektródhoz, az úgynevezett katódhoz, a pozitív ionok (anionok) pedig az anódhoz, egy ellentétes töltésű elektródát, ahol kisütik. A kationok redukálódnak és az anionok oxidálódnak. Ezért a disszociáció visszafordítható folyamat.

Ennek az elektrokémiai folyamatnak az egyik alapvető jellemzője az elektrolitikus disszociáció mértéke, amelyet a hidratált részecskék számának az oldott anyag molekuláinak teljes számához viszonyított arányában fejeznek ki. Minél magasabb ez a mutató, annál erősebb az elektrolit. Ezen az alapon minden anyag gyenge, közepes erősségű és erős elektrolitokra van felosztva.

A disszociáció mértéke a következő tényezőktől függ: a) az oldott anyag természete; b) az oldószer jellege, dielektromos állandója és polaritása; c) az oldat koncentrációja (minél alacsonyabb ez a mutató, annál nagyobb a disszociáció mértéke); d) az oldóközeg hőmérséklete. Például az ecetsav disszociációja a következő képlettel fejezhető ki:

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

Az erős elektrolitok szinte visszafordíthatatlanul disszociálnak, mivel vizes oldatuk nem tartalmazza az eredeti molekulákat és a nem hidratált ionokat. Azt is hozzá kell tenni, hogy minden olyan anyag, amely ionos és kovalens poláris típusú kémiai kötésekkel rendelkezik, ki van téve a disszociációs folyamatnak. Az elektrolitikus disszociáció elméletét a kiváló svéd fizikus és kémikus, Svante Arrhenius fogalmazta meg 1887-ben.