Roztoky elektrolytov sú špeciálne kvapaliny, ktoré sú čiastočne alebo úplne vo forme nabitých častíc (iónov). Samotný proces štiepenia molekúl na negatívne (anióny) a kladne nabité (katióny) častice sa nazýva elektrolytická disociácia. Disociácia v roztokoch je možná len vďaka schopnosti iónov interagovať s molekulami polárnej kvapaliny, ktorá pôsobí ako rozpúšťadlo.
Čo sú elektrolyty
Roztoky elektrolytov sa delia na vodné a nevodné. Vodné boli celkom dobre preskúmané a sú veľmi rozšírené. Nachádzajú sa takmer v každom živom organizme a aktívne sa podieľajú na mnohých dôležitých biologických procesoch. Nevodné elektrolyty sa používajú na uskutočňovanie elektrochemických procesov a rôznych chemických reakcií. Ich použitie viedlo k vynájdeniu nových chemických zdrojov energie. Hrajú dôležitú úlohu vo fotoelektrochemických článkoch, organickej syntéze, elektrolytických kondenzátoroch.
Roztoky elektrolytov v závislosti od stupňa disociácie možno rozdeliť nasilné, stredné a slabé. Stupeň disociácie (α) je pomer počtu molekúl rozložených na nabité častice k celkovému počtu molekúl. Pre silné elektrolyty sa hodnota α blíži k 1, pre stredné elektrolyty α≈0,3 a pre slabé elektrolyty α<0, 1.
Silné elektrolyty zvyčajne obsahujú soli, množstvo niektorých kyselín - HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, hydroxidy bária, stroncia, vápnika a alkalických kovov. Ostatné zásady a kyseliny sú stredné alebo slabé elektrolyty.
Vlastnosti roztokov elektrolytov
Tvorbu roztokov často sprevádzajú tepelné efekty a objemové zmeny. Proces rozpúšťania elektrolytu v kvapaline prebieha v troch fázach:
- Deštrukcia medzimolekulových a chemických väzieb rozpusteného elektrolytu si vyžaduje vynaloženie určitého množstva energie, a preto sa teplo absorbuje (∆Нresolved > 0).
- V tomto štádiu začne rozpúšťadlo interagovať s iónmi elektrolytu, čo vedie k tvorbe solvátov (vo vodných roztokoch – hydrátoch). Tento proces sa nazýva solvatácia a je exotermický, t.j. teplo sa uvoľňuje (∆ Нhydr < 0).
- Posledným krokom je difúzia. Ide o rovnomernú distribúciu hydrátov (solvátov) v objeme roztoku. Tento proces si vyžaduje náklady na energiu, a preto sa roztok ochladí (∆Нdif > 0).
Celkový tepelný účinok rozpúšťania elektrolytu teda možno zapísať takto:
∆Нsolv=∆Нrelease + ∆Нhydr + ∆Н diff
Konečný znak celkového tepelného účinku rozpustenia elektrolytu závisí od toho, aké energetické efekty sa prejavia. Tento proces je zvyčajne endotermický.
Vlastnosti riešenia závisia predovšetkým od povahy komponentov, z ktorých pozostáva. Vlastnosti elektrolytu sú navyše ovplyvnené zložením roztoku, tlakom a teplotou.
Podľa obsahu rozpustenej látky možno všetky roztoky elektrolytov rozdeliť na extrémne zriedené (ktoré obsahujú len „stopy“elektrolytu), zriedené (s malým obsahom rozpustenej látky) a koncentrované (s významný obsah elektrolytu).
Chemické reakcie v roztokoch elektrolytov, ktoré sú spôsobené prechodom elektrického prúdu, vedú k uvoľňovaniu určitých látok na elektródach. Tento jav sa nazýva elektrolýza a často sa používa v modernom priemysle. Elektrolýzou vzniká najmä hliník, vodík, chlór, hydroxid sodný, peroxid vodíka a mnohé ďalšie dôležité látky.
