Elektrisk dissociation: det teoretiske grundlag for elektrokemi

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Elektrisk dissociation spiller en stor rolle i vores liv, selvom vi norm alt ikke tænker over det. Det er med dette fænomen, at den elektriske ledningsevne af s alte, syrer og baser i et flydende medium er forbundet. Fra de første hjerteslag forårsaget af "levende" elektricitet i menneskekroppen, som er firs procent flydende, til biler, mobiltelefoner og afspillere, hvis batterier i det væsentlige er elektrokemiske batterier, er elektrisk dissociation usynligt til stede over alt i nærheden af os.

I gigantiske kar, der udsender giftige dampe fra bauxit smeltet ved høje temperaturer, opnås det "vingede" metal - aluminium ved elektrolyse. Alt omkring os, fra krom radiatorgitre til sølvbelagte øreringe i vores ører, én gangeller konfronteret med opløsninger eller smeltede s alte, og dermed med dette fænomen. Det er ikke for ingenting, at elektrisk dissociation studeres af en hel gren af videnskaben - elektrokemi.

Når de er opløst, indgår opløsningsmiddelvæskens molekyler i en kemisk binding med det opløste stofs molekyler og danner solvater. I en vandig opløsning er s alte, syrer og baser mest modtagelige for dissociation. Som et resultat af denne proces kan de opløste molekyler nedbrydes til ioner. For eksempel, under påvirkning af et vandigt opløsningsmiddel, passerer Na⁺ - og CI^{--ionerne i NaCl-ionkrystallen ind i opløsningsmiddelmediet i en ny kvalitet af solvatiserede (hydrerede) partikler.}

Dette fænomen, som i det væsentlige er processen med fuldstændig eller delvis nedbrydning af et opløst stof til ioner som et resultat af et opløsningsmiddels virkning, kaldes "elektrisk dissociation". Denne proces er ekstremt vigtig for elektrokemi. Af stor betydning er det faktum, at dissociationen af komplekse multikomponentsystemer er karakteriseret ved en trinvis strømning. Med dette fænomen er der også en kraftig stigning i antallet af ioner i opløsning, hvilket adskiller elektrolytiske stoffer fra ikke-elektrolytiske.

I elektrolyseprocessen har ioner en klar bevægelsesretning: partikler med en positiv ladning (kationer) - til en negativt ladet elektrode, kaldet katoden, og positive ioner (anioner) - til anoden, en elektrode med den modsatte ladning, hvor de aflades. Kationer reduceres, og anioner oxideres. Derfor er dissociation en reversibel proces.

Et af de grundlæggende kendetegn ved denne elektrokemiske proces er graden af elektrolytisk dissociation, som udtrykkes som forholdet mellem antallet af hydratiserede partikler og det samlede antal molekyler i det opløste stof. Jo højere denne indikator er, jo stærkere er elektrolytten af dette stof. På dette grundlag er alle stoffer opdelt i svage, mellemstyrke og stærke elektrolytter.

Dissociationsgraden afhænger af følgende faktorer: a) arten af det opløste stof; b) opløsningsmidlets beskaffenhed, dets dielektriske konstant og polaritet; c) koncentration af opløsningen (jo lavere denne indikator, desto større grad af dissociation); d) temperaturen af opløsningsmediet. For eksempel kan dissociationen af eddikesyre udtrykkes med følgende formel:

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

Stærke elektrolytter dissocierer næsten irreversibelt, da deres vandige opløsning ikke indeholder de originale molekyler og ikke-hydrerede ioner. Det skal også tilføjes, at alle stoffer, der har en ionisk og kovalent polær type kemiske bindinger, er genstand for dissociationsprocessen. Teorien om elektrolytisk dissociation blev formuleret af den fremragende svenske fysiker og kemiker Svante Arrhenius i 1887.