ما هو المنحل بالكهرباء

المواد التي يكون فيها التيار الكهربائي ناتجًا عن حركة الأيونات ، أي الموصلية الأيونيةتسمى بالكهرباء. تنتمي الإلكتروليتات إلى موصلات من النوع الثاني ، حيث يرتبط التيار فيها بالعمليات الكيميائية ، وليس فقط بحركة الإلكترونات ، كما هو الحال في المعادن.

جزيئات هذه المواد في المحلول قادرة على التفكك الإلكتروليتي ، أي أنها تتحلل عندما تتحلل إلى أيونات موجبة الشحنة (كاتيونات) وشحنة سالبة (الأنيونات). يمكن العثور على الشوارد الصلبة ، والمواد المنصهرة الأيونية ، والمحاليل المنحل بالكهرباء في الطبيعة. اعتمادًا على نوع المذيب ، تكون الإلكتروليتات مائية وغير مائية ، بالإضافة إلى نوع خاص - متعدد الإلكتروليت.

اعتمادًا على نوع الأيونات التي تتحلل فيها المادة عند إذابتها في الماء ، والكهارل بدون H + و OH- أيونات (إلكتروليتات الملح) ، والكهارل مع وفرة من أيونات H + (الأحماض) والكهارل مع غلبة أيونات OH ( قاعدة) يمكن عزلها.

إذا تم تشكيل عدد متساوٍ من الأيونات الموجبة والسالبة أثناء تفكك جزيئات الإلكتروليت ، فإن هذا المنحل بالكهرباء يسمى متماثل.أو غير متماثل إذا كان عدد الأيونات الموجبة والسالبة في المحلول مختلفًا. أمثلة على الإلكتروليتات المتماثلة - بوكل - 1،1-إلكتروليت التكافؤ و CaSO4 - 2،2-إلكتروليت التكافؤ. ممثل المنحل بالكهرباء غير المتماثل هو ، على سبيل المثال ، H2TAKA4 - إلكتروليت 1،2-التكافؤ.

يمكن تقسيم جميع الإلكتروليتات تقريبًا إلى قوية وضعيفة ، اعتمادًا على قدرتها على الانفصال. تتحلل الإلكتروليتات القوية في المحاليل المخففة بالكامل تقريبًا إلى أيونات. وتشمل هذه عددًا كبيرًا من الأملاح غير العضوية وبعض الأحماض والقواعد في المحاليل المائية أو المذيبات ذات القدرة العالية على التفكك ، مثل الكحولات أو الكيتونات أو الأميدات.

تتحلل الإلكتروليتات الضعيفة جزئيًا فقط وتكون في حالة توازن ديناميكي مع جزيئات غير منفصلة. وتشمل هذه عددًا كبيرًا من الأحماض العضوية بالإضافة إلى العديد من القواعد في المذيبات.

تعتمد درجة التفكك على عدة عوامل: درجة الحرارة والتركيز ونوع المذيب. لذلك ، نفس المنحل بالكهرباء عند درجات حرارة مختلفة ، أو عند نفس درجة الحرارة ولكن في مذيبات مختلفة ، سيتم فصله بدرجات مختلفة.

نظرًا لأن التفكك الإلكتروليتي ، بحكم التعريف ، يولد عددًا أكبر من الجسيمات في المحلول ، فإنه يؤدي إلى اختلافات كبيرة في الخصائص الفيزيائية لمحاليل الإلكتروليت والمواد من أنواع مختلفة: يزيد الضغط الاسموزي ، وتتغير درجة حرارة التجمد فيما يتعلق بنقاء المذيب و اخرين.

غالبًا ما تشارك أيونات الإلكتروليت في العمليات الكهروكيميائية والتفاعلات الكيميائية كوحدات حركية مستقلة ، مستقلة عن الأيونات الأخرى الموجودة في المحلول: على الأقطاب الكهربائية المغمورة في الإلكتروليت ، عندما يمر التيار عبر الإلكتروليت ، تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال ، ومنتجات التي تضاف إلى تكوين المنحل بالكهرباء.

وبالتالي ، فإن الإلكتروليتات عبارة عن أنظمة معقدة من المواد التي تشمل الأيونات وجزيئات المذيبات والجزيئات الذائبة غير المنفصلة وأزواج الأيونات والمركبات الأكبر. لذلك ، يتم تحديد خصائص الإلكتروليتات من خلال عدد من العوامل: طبيعة التفاعلات الجزيئية الأيونية والتفاعلات الأيونية ، والتغيرات في بنية المذيب في وجود الجسيمات المذابة ، وما إلى ذلك.

تتفاعل أيونات وجزيئات الإلكتروليتات القطبية بنشاط كبير مع بعضها البعض ، مما يؤدي إلى تكوين هياكل مذابة ، يصبح دورها أكثر أهمية مع انخفاض حجم الأيونات وزيادة تكافؤاتها. طاقة الذوبان هي مقياس لتفاعل أيونات الإلكتروليت مع جزيئات المذيبات.

الإلكتروليتات ، حسب تركيزها ، هي: محاليل مخففة ، عابرة ومركزة. تتشابه المحاليل المخففة في هيكلها مع مذيب نقي ، لكن الأيونات الموجودة تعطل هذا الهيكل بتأثيرها. تختلف هذه المحاليل الضعيفة للإلكتروليتات القوية عن الحلول المثالية في الخواص بسبب التفاعل الكهروستاتيكي بين الأيونات.

تتميز منطقة الانتقال للتركيز بتغير كبير في بنية المذيب بسبب تأثير الأيونات.عند التركيز الأعلى ، تشارك معظم جزيئات المذيبات في هياكل الذوبان بالأيونات ، مما يؤدي إلى حدوث عجز في المذيب.

يحتوي المحلول المركز على بنية قريبة من ذوبان أيوني أو مذيب بلوري ، يتميز بترتيب وتوحيد عاليين للهياكل الأيونية. ترتبط هذه الهياكل الأيونية مع بعضها البعض ومع جزيئات الماء من خلال تفاعلات معقدة.

تعتبر مناطق درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة من خصائصها ، وكذلك مناطق الضغط المرتفع والطبيعي ، من سمات الإلكتروليتات. مع زيادة الضغط أو درجة الحرارة ، يقل الترتيب المولي للمذيب ويضعف تأثير التأثيرات الترابطية والانعزالية على خصائص المحلول. وعندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون نقطة الانصهار ، تدخل بعض الإلكتروليتات في حالة زجاجية. مثال على هذا المنحل بالكهرباء هو محلول مائي من LiCl.

تلعب الكهارل اليوم دورًا مهمًا بشكل خاص في عالم التكنولوجيا والبيولوجيا. في العمليات البيولوجية ، تعمل الإلكتروليتات كوسيط للتخليق غير العضوي والعضوي ، وفي التكنولوجيا كأساس للإنتاج الكهروكيميائي.

التحليل الكهربائي ، التحفيز الكهربائي ، تآكل المعادن ، التبلور الكهربائي - تحتل هذه الظواهر أماكن مهمة في العديد من الصناعات الحديثة ، خاصة فيما يتعلق بالطاقة وحماية البيئة.

أنظر أيضا: إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للمياه - التكنولوجيا والمعدات