ელექტროლიტური ხსნარები არის სპეციალური სითხეები, რომლებიც ნაწილობრივ ან მთლიანად არიან დამუხტული ნაწილაკების (იონების) სახით. მოლეკულების უარყოფით (ანიონებად) და დადებითად დამუხტულ (კათიონებად) ნაწილაკებად დაყოფის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება. ხსნარებში დისოციაცია შესაძლებელია მხოლოდ იონების ურთიერთქმედების უნარის გამო პოლარული სითხის მოლეკულებთან, რომელიც მოქმედებს როგორც გამხსნელი.
რა არის ელექტროლიტები
ელექტროლიტური ხსნარები იყოფა წყლიან და წყალხსნად. წყლის პირობა საკმაოდ კარგად არის შესწავლილი და ძალიან გავრცელებულია. ისინი გვხვდება თითქმის ყველა ცოცხალ ორგანიზმში და აქტიურად მონაწილეობენ ბევრ მნიშვნელოვან ბიოლოგიურ პროცესში. არაწყლიანი ელექტროლიტები გამოიყენება ელექტროქიმიური პროცესებისა და სხვადასხვა ქიმიური რეაქციების განსახორციელებლად. მათმა გამოყენებამ გამოიწვია ენერგიის ახალი ქიმიური წყაროების გამოგონება. ისინი მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ფოტოელექტროქიმიურ უჯრედებში, ორგანულ სინთეზში, ელექტროლიტურ კონდენსატორებში.
ელექტროლიტური ხსნარები დისოციაციის ხარისხის მიხედვით შეიძლება დაიყოსძლიერი, საშუალო და სუსტი. დისოციაციის ხარისხი (α) არის დამუხტულ ნაწილაკებად დაშლილი მოლეკულების რაოდენობის თანაფარდობა მოლეკულების მთლიან რაოდენობასთან. ძლიერი ელექტროლიტებისთვის α-ს მნიშვნელობა უახლოვდება 1-ს, საშუალო ელექტროლიტებისთვის α≈0.3, ხოლო სუსტი ელექტროლიტებისთვის α<0, 1.
ძლიერ ელექტროლიტებში ჩვეულებრივ შედის მარილები, რამდენიმე მჟავა - HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, ბარიუმის, სტრონციუმის, კალციუმის და ტუტე ლითონების ჰიდროქსიდები. სხვა ფუძეები და მჟავები საშუალო ან სუსტი ელექტროლიტებია.
ელექტროლიტური ხსნარების თვისებები
ხსნარების წარმოქმნას ხშირად თან ახლავს თერმული ეფექტი და მოცულობის ცვლილება. სითხეში ელექტროლიტის დაშლის პროცესი მიმდინარეობს სამ ეტაპად:
- დაშლილი ელექტროლიტის ინტერმოლეკულური და ქიმიური ბმების განადგურება მოითხოვს გარკვეული რაოდენობის ენერგიის დახარჯვას და ამიტომ სითბო შეიწოვება (∆Нგახსნილი > 0).
- ამ ეტაპზე გამხსნელი იწყებს ურთიერთქმედებას ელექტროლიტების იონებთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება სოლვატები (წყლიან ხსნარებში - ჰიდრატები). ამ პროცესს სოლვაცია ჰქვია და ეგზოთერმულია, ე.ი. სითბო გამოიყოფა (∆ Нჰიდრ < 0).
- ბოლო ნაბიჯი არის დიფუზია. ეს არის ჰიდრატების (სოლვატების) ერთგვაროვანი განაწილება ხსნარის მოცულობაში. ეს პროცესი მოითხოვს ენერგიის ხარჯებს და, შესაბამისად, ხსნარი გაგრილდება (∆Нdif > 0).
ამგვარად, ელექტროლიტების დაშლის მთლიანი თერმული ეფექტი შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგნაირად:
∆Нsolv=∆Нგამოშვება + ∆Нჰიდრ + ∆Н სხვაობა
ელექტროლიტების დაშლის მთლიანი თერმული ეფექტის საბოლოო ნიშანი დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორი იქნება შემადგენელი ენერგიის ეფექტები. ეს პროცესი ჩვეულებრივ ენდოთერმულია.
ხსნარის თვისებები, პირველ რიგში, დამოკიდებულია მისი შემადგენელი კომპონენტების ბუნებაზე. გარდა ამისა, ელექტროლიტის თვისებებზე გავლენას ახდენს ხსნარის შემადგენლობა, წნევა და ტემპერატურა.
დაშლილი ნივთიერების შემცველობიდან გამომდინარე, ყველა ელექტროლიტური ხსნარი შეიძლება დაიყოს უკიდურესად განზავებულად (რომელიც შეიცავს ელექტროლიტის მხოლოდ "კვალს"), განზავებულად (დაშლილი ნივთიერების მცირე შემცველობით) და კონცენტრირებულად (თან ერთად. ელექტროლიტის მნიშვნელოვანი შემცველობა).
ქიმიური რეაქციები ელექტროლიტების ხსნარებში, რომლებიც გამოწვეულია ელექტრული დენის გავლის შედეგად, იწვევს ელექტროდებზე გარკვეული ნივთიერებების გამოყოფას. ამ ფენომენს ელექტროლიზს უწოდებენ და ხშირად გამოიყენება თანამედროვე ინდუსტრიაში. კერძოდ, ელექტროლიზით წარმოიქმნება ალუმინი, წყალბადი, ქლორი, ნატრიუმის ჰიდროქსიდი, წყალბადის ზეჟანგი და მრავალი სხვა მნიშვნელოვანი ნივთიერება.
