ניתוק החשמל: יסודות תיאורטיים של אלקטרוכימיה

ניתוק חשמל משחק תפקיד עצום בחיינו, למרות שאנחנו בדרך כלל לא חושבים על זה. שתופעה זו קשורה מלחי מוליכות, חומצות ובסיסים במדיום נוזלי. מאז מקצבי הלב הראשונים נגרמו על ידי "חיה" עם חשמל בגוף האדם, שימונים אחוזים מהם מורכבות נוזל, למכוניות, טלפונים ניידים ונגנים, סוללות נטענות כי הם מטבעם סוללות אלקטרוכימיים, - בכל מקום סביבנו סמוי נוכחי ניתוק חשמל.

סירי האידוי הרעילים נשיפה הענקית המותכים בטמפרטורה גבוהה, שיטת אלקטרוליזה בוקסיט מספק מתכת "מכונפת" - אלומיניום. כל העצמים סביבנו, מן הרדיאטור כרום מכסה את העגילים באוזניים אי פעם מתמודד עם פתרונות או מלחים מותכים, ולכן התופעה. לא ב ניתוק חשמל לשווא למד את הענף השלם של מדע - אלקטרוכימיה.

עם פיזורה של מולקולות-נוזל הממסים נכנס קשר כימי עם המולקולות של המומס, להרכיב solvates. הפתרון המימי הוא רגיש ביותר כדי ניתוק של מלח, חומצות ובסיסים. כתוצאה מתהליך זה המולקולה המומסת יכולה שהתפרקה ליונים. לדוגמא, ממסים מימית תחת השפעת היונים של Na ⁺ ו- CI ^-, אשר נמצאים תמורת גבישים יונית NaCI במדיום ממס כבר בניו כפי solvated (התייבשות) חלקיקים.

תופעה זו מייצגת למעשה תהליך של קריסה מוחלטת או חלקית של חומר מומס לתוך יונים כתוצאה מחשיפה הממס, והוא נקרא "ניתוק חשמל." תהליך זה חשוב מאוד עבור אלקטרוכימיה. חשיבות רבה היא העובדה כי ניתוק של מערכות multicomponent המורכבות מאופיין קרות צעד. כאשר תופעה זו נצפית גם עלייה חדה במספר של יונים בתמיסה, אשר נבדל חומר אלקטרו electroless.

במהלך אלקטרוליזה יש יונים כיוון ברור של תנועה: החלקיקים עם מטען חיובי (קטיונים) - אל האלקטרודה טעונים שלילית, שנקרא הקתודה ויונים חיוביים (אניונים) - אל האלקטרודה האנודה תשלום ההפוך, שבו הם משתחררים. קטיונים מופחתים ו חמצון אניוני. לכן, הניתוק הוא הפיך.

אחד המאפיינים הבסיסיים של תהליך אלקטרוכימי זו היא מידת ניתוק אלקטרוליטי, אשר באו לידי ביטוי על ידי היחס בין חלקיקי hydrated למספר הכולל של מולקולות מומסות חומר. ככל שהציון גבוה יותר, כך גדל זה הוא חומר אלקטרוליט חזק. על בסיס זה, כל החומרים מחולקים כוח חלש, בינוני ואלקטרוליטים חזק.

מידת הניתוק תלויה בגורמים הבאים: א) האופי של המומס; ב) טבעו של הממס, שלה קבוע דיאלקטרי קוטביות; ג) ריכוז של הפתרון (הנמוך התוצאה, כך גדלה מידת הניתוק); טמפרטורה גרם) של מדיום פירוק. לדוגמה, דיסוציאציה של חומצה אצטית יכול לבוא לידי ביטוי על ידי הנוסחה הבאה:

CH ₃ COOH ⁺ H + CH ₃ COO ^-

אלקטרוליטים חזקים הם ניתקו כמעט בלתי הפיכים, כי בתמיסה מהימית שלהם לא נשארת unhydrated החל מולקולות ויונים. כמו כן יש להוסיף כי התהליך של ניתוק משפיע על כל החומרים שמכיל סוג קוטב יוני קוולנטי של קשרים כימיים. התיאוריה של ניתוק אלקטרוליטי גיבש את הכימאי השבדי המפורסם הפיזיקאי סוונטה ארהניוס 1887.