chất điện phân là gì

Các chất trong đó dòng điện là do sự chuyển động của các ion, tức là độ dẫn ionđược gọi là chất điện li. Chất điện phân thuộc về chất dẫn điện loại thứ hai, vì dòng điện trong chúng liên quan đến các quá trình hóa học chứ không chỉ liên quan đến chuyển động của các electron như trong kim loại.

Các phân tử của các chất này trong dung dịch có khả năng phân ly điện phân, nghĩa là chúng bị phân hủy khi hòa tan thành các ion tích điện dương (cation) và tích điện âm (anion). Chất điện phân rắn, chất nóng chảy ion và dung dịch chất điện phân có thể được tìm thấy trong tự nhiên. Tùy thuộc vào loại dung môi, chất điện phân là nước và không chứa nước, cũng như một loại đặc biệt - polyelectrolytes.

Tùy thuộc vào loại ion mà chất bị phân hủy khi hòa tan trong nước, chất điện ly không có ion H + và OH- (chất điện ly muối), chất điện ly có nhiều ion H + (axit) và chất điện ly có ưu thế ion OH- ( base) có thể được phân lập.

Nếu một số lượng bằng nhau các ion dương và âm được hình thành trong quá trình phân ly của các phân tử chất điện phân, thì chất điện phân đó được gọi là đối xứng.Hoặc bất đối xứng nếu số ion dương và âm trong dung dịch không giống nhau. Ví dụ về chất điện phân đối xứng - Chất điện phân KCl - 1,1 và chất điện phân CaSO4 - 2,2. Ví dụ, đại diện của chất điện phân không đối xứng là H2TAKA4 - chất điện phân hóa trị 1,2.

Tất cả các chất điện phân có thể được chia thành mạnh và yếu, tùy thuộc vào khả năng phân ly của chúng. Chất điện li mạnh trong dung dịch loãng phân huỷ gần như hoàn toàn thành ion. Chúng bao gồm một số lượng lớn muối vô cơ, một số axit và bazơ trong dung dịch nước hoặc dung môi có khả năng phân ly cao, chẳng hạn như rượu, xeton hoặc amit.

Chất điện ly yếu chỉ bị phân hủy một phần và ở trạng thái cân bằng động với các phân tử không phân ly. Chúng bao gồm một số lượng lớn axit hữu cơ cũng như nhiều bazơ trong dung môi.

Mức độ phân ly phụ thuộc vào một số yếu tố: nhiệt độ, nồng độ và loại dung môi. Vì vậy, cùng một chất điện phân ở các nhiệt độ khác nhau, hoặc ở cùng một nhiệt độ nhưng trong các dung môi khác nhau sẽ bị phân ly ở các mức độ khác nhau.

Do sự phân ly điện phân, theo định nghĩa, tạo ra một số lượng lớn hơn các hạt trong dung dịch, dẫn đến sự khác biệt đáng kể về tính chất vật lý của dung dịch chất điện phân và các chất thuộc các loại khác nhau: áp suất thẩm thấu tăng, nhiệt độ đóng băng thay đổi liên quan đến độ tinh khiết của dung môi và những người khác.

Các ion trong chất điện li thường tham gia các quá trình điện hoá và các phản ứng hoá học với tư cách là các đơn vị động học độc lập, không phụ thuộc vào các ion khác có trong dung dịch: trên các điện cực nhúng trong chất điện phân, khi có dòng điện chạy qua chất điện phân xảy ra các phản ứng oxi hoá - khử, các sản phẩm của được thêm vào thành phần chất điện phân.

Do đó, chất điện giải là hệ thống phức tạp của các chất bao gồm các ion, phân tử dung môi, phân tử chất tan không phân ly, cặp ion và các hợp chất lớn hơn. Do đó, tính chất của chất điện phân được xác định bởi một số yếu tố: bản chất của tương tác ion-phân tử và ion-ion, sự thay đổi cấu trúc của dung môi với sự có mặt của các hạt hòa tan, v.v.

Các ion và phân tử của chất điện phân cực tương tác rất tích cực với nhau, dẫn đến sự hình thành các cấu trúc solvat hóa, vai trò của chúng trở nên quan trọng hơn khi kích thước của các ion giảm và hóa trị của chúng tăng lên. Năng lượng hòa tan là thước đo tương tác của các ion điện phân với các phân tử dung môi.

Các chất điện giải, tùy thuộc vào nồng độ của chúng, là: dung dịch loãng, nhất thời và đậm đặc. Các dung dịch pha loãng có cấu trúc tương tự như dung môi nguyên chất, nhưng các ion có mặt sẽ phá vỡ cấu trúc này do ảnh hưởng của chúng. Các dung dịch yếu như vậy của chất điện ly mạnh khác với các dung dịch lý tưởng về tính chất do tương tác tĩnh điện giữa các ion.

Vùng chuyển tiếp của nồng độ được đặc trưng bởi sự thay đổi đáng kể cấu trúc của dung môi do ảnh hưởng của các ion.Ở nồng độ cao hơn, hầu hết các phân tử dung môi tham gia vào cấu trúc solvat hóa với các ion, do đó tạo ra sự thiếu hụt dung môi.

Dung dịch đậm đặc có cấu trúc gần với ion nóng chảy hoặc tinh thể hòa tan, được đặc trưng bởi cấu trúc ion có trật tự cao và đồng nhất. Các cấu trúc ion này liên kết với nhau và với các phân tử nước thông qua các tương tác phức tạp.

Các vùng nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp thuộc tính của chúng, cũng như các vùng áp suất cao và áp suất bình thường, là đặc trưng của chất điện phân. Khi áp suất hoặc nhiệt độ tăng, thứ tự mol của dung môi giảm và ảnh hưởng của hiệu ứng kết hợp và sol đối với tính chất của dung dịch yếu đi. Và khi nhiệt độ giảm xuống dưới điểm nóng chảy, một số chất điện phân chuyển sang trạng thái thủy tinh. Một ví dụ về chất điện phân như vậy là dung dịch nước LiCl.

Ngày nay, chất điện giải đóng một vai trò đặc biệt quan trọng trong thế giới công nghệ và sinh học. Trong các quá trình sinh học, chất điện phân đóng vai trò là môi trường để tổng hợp vô cơ và hữu cơ, còn trong công nghệ là cơ sở để sản xuất điện hóa.

Điện phân, xúc tác điện, ăn mòn kim loại, kết tinh điện - những hiện tượng này chiếm vị trí quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại, đặc biệt là về năng lượng và bảo vệ môi trường.

Xem thêm: Sản xuất hydro bằng điện phân nước - công nghệ và thiết bị