Էլեկտրական դիսոցիացիա. էլեկտրաքիմիայի տեսական հիմունքները

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Էլեկտրական տարանջատումը հսկայական դեր է խաղում մեր կյանքում, թեև մենք սովորաբար չենք մտածում դրա մասին: Հենց այս երեւույթի հետ է կապված հեղուկ միջավայրում աղերի, թթուների և հիմքերի էլեկտրական հաղորդունակությունը։ Մարդու մարմնում «կենդանի» հոսանքից առաջացած առաջին սրտի բաբախյուններից, որը ութսուն տոկոս հեղուկ է, մինչև մեքենաներ, բջջային հեռախոսներ և նվագարկիչներ, որոնց մարտկոցներն ըստ էության էլեկտրաքիմիական մարտկոցներ են, էլեկտրական դիսոցիացիան անտեսանելիորեն առկա է մեզ մոտ ամենուր:

Մարձր ջերմաստիճանում հալված բոքսիտից թունավոր գոլորշի արտանետող հսկա անոթներում էլեկտրոլիզով ստացվում է «թևավոր» մետաղը՝ ալյումինը։ Մեզ շրջապատող ամեն ինչ՝ ռադիատորի քրոմապատ վանդակաճաղերից մինչև արծաթապատ ականջօղեր մեր ականջներում, մեկ անգամկամ բախվելով լուծույթներին կամ հալած աղերին, հետևաբար՝ այս երևույթին։ Իզուր չէ, որ էլեկտրական դիսոցիացիան ուսումնասիրում է գիտության մի ամբողջ ճյուղ՝ էլեկտրաքիմիա։

Երբ լուծվում են, լուծիչ հեղուկի մոլեկուլները քիմիական կապի մեջ են մտնում լուծված նյութի մոլեկուլների հետ՝ առաջացնելով սոլվատներ։ Ջրային լուծույթում աղերը, թթուները և հիմքերը առավել ենթակա են տարանջատման: Այս գործընթացի արդյունքում լուծված նյութի մոլեկուլները կարող են քայքայվել իոնների։ Օրինակ՝ ջրային լուծիչի ազդեցության տակ Na⁺ և CI^{- իոնները NaCl իոնային բյուրեղում անցնում են լուծիչ միջավայր՝ լուծված (ջրացված) մասնիկների նոր որակ։}

Այս երեւույթը, որն ըստ էության լուծիչի գործողության արդյունքում լուծված նյութի իոնների լրիվ կամ մասնակի տարրալուծման գործընթացն է, կոչվում է «էլեկտրական դիսոցացիա»։ Այս գործընթացը չափազանց կարևոր է էլեկտրաքիմիայի համար: Մեծ նշանակություն ունի այն փաստը, որ բարդ բազմաբաղադրիչ համակարգերի տարանջատումը բնութագրվում է փուլային հոսքով։ Այս երևույթի դեպքում նկատվում է նաև լուծույթում իոնների քանակի կտրուկ աճ, ինչը տարբերում է էլեկտրոլիտիկ նյութերը ոչ էլեկտրալիտիկներից։

Էլեկտրոլիզի գործընթացում իոններն ունեն շարժման հստակ ուղղություն՝ դրական լիցք ունեցող մասնիկները (կատիոններ)՝ դեպի բացասական լիցքավորված էլեկտրոդ, որը կոչվում է կաթոդ, և դրական իոններ (անիոններ)՝ դեպի անոդ, էլեկտրոդ հակառակ լիցքով, որտեղ դրանք լիցքաթափվում են: Կատիոնները կրճատվում են, իսկ անիոնները օքսիդանում են։Հետևաբար, տարանջատումը շրջելի գործընթաց է։

Այս էլեկտրաքիմիական պրոցեսի հիմնարար բնութագրիչներից մեկը էլեկտրոլիտիկ դիսոցիացիայի աստիճանն է, որն արտահայտվում է որպես հիդրատացված մասնիկների քանակի հարաբերակցություն լուծված նյութի մոլեկուլների ընդհանուր թվին։ Որքան բարձր է այս ցուցանիշը, այնքան ավելի ուժեղ է էլեկտրոլիտը այս նյութը: Այս հիման վրա բոլոր նյութերը բաժանվում են թույլ, միջին ուժգնության և ուժեղ էլեկտրոլիտների։

Դիսոցացման աստիճանը կախված է հետևյալ գործոններից. ա) լուծված նյութի բնույթից. բ) լուծիչի բնույթը, նրա դիէլեկտրական հաստատունը և բևեռականությունը. գ) լուծույթի կոնցենտրացիան (որքան ցածր է այս ցուցանիշը, այնքան մեծ է դիսոցման աստիճանը). դ) լուծվող միջավայրի ջերմաստիճանը. Օրինակ՝ քացախաթթվի տարանջատումը կարող է արտահայտվել հետևյալ բանաձևով՝.

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

Ուժեղ էլեկտրոլիտները տարանջատվում են գրեթե անշրջելիորեն, քանի որ դրանց ջրային լուծույթը չի պարունակում սկզբնական մոլեկուլներ և չհիդրված իոններ: Ավելացնենք նաև, որ տարանջատման գործընթացի են ենթարկվում բոլոր այն նյութերը, որոնք ունեն իոնային և կովալենտային բևեռային տեսակի քիմիական կապեր։ Էլեկտրոլիտային տարանջատման տեսությունը ձևակերպվել է շվեդ ականավոր ֆիզիկոս և քիմիկոս Սվանտե Արրենիուսի կողմից 1887 թվականին։