Elektrolīti
Šķidri vai cieti ķīmiski savienojumi un sistēmas, kur elektrovadītspēja saistīta ar jonu pārvietošanos.
Elektrolīti ir t.s. otrā veida vadītāji. Plašāk izplatīti elektrolīti ir organisko un neparganisko vielu šķīdumi polāros šķīdinātājos - galvenokārt ūdenī, piemēram, sāļu, sārmu, skābju ūdens šķīdumos. Šo elektrolītu elektrovadītspējai pamatā ir elektrolītiskā disociācija.
Atkarībā no elektrolītiskās disociācijas pakāpes alfa lieluma izšķir stipros elektrolītus (alfa tuva skaitlim 1, visas molekulas disociējušas jonos) un vājos elektrolītos (alfa tuva 0, tikai daļa molekulu disociējušas). Stiprie elektrolīti ir, piemēram, gandrīz visi sāļi, sārmi; vājie - organiskās skābes (etiķskābe) un bāzes (piridīns). Raksturojot stipros elektrolītus, jāņem vērā pretēji lādēto jonu mijiedarbība, kuras dēļ samazinās jonu kustīgums. Pēc tā, cik jonos disocē viena elektrolīta molekulas, izšķir bināros (piemēram, KCl), terciāros (CuCl2), kvartāros (Al(NO)3).
Jonu elektrovadītspēja piemīt arī dažiem sāļu (piemēram, Na Cl, MgCl2) kausējumiem (tos, tāpat kā elektrolītu šķīdumus, sauc par šķidrajiem elektrolītiem) un cietajiem elektrolītiem.Pazīstami vairāki desmiti cieto elektrolītu - kristāliskas vielas (piemēram, AgI, PcCl2, Ag4RbI5), kur viena tipa joni (piemēram, anjoni) novietoti kristālrežģī stingrā secībā, bet otra tipa joni (katjoni) izkliedēti starpmezglā un var brīvi pārvietoties.
Elektrolītus izmanto elektrolīzē, elektrosintēzē, elektrometalurģijā, galvanotehnikā, ķīmiskajos elektriskās enerģijas avotos. tai ir liela nozīme dzīvajos organismos.
Elektrolītiskā disociācija. Izšķīdinātas vielas (elektrolīta) sadalīšanās jonos (katjonos un anjonos). Tās pamatā ir šķīdinātāja un elektrolīta molekulu mijiedarbība, kurā veidojas solvatēti (hidratēti, ja šķīdinātājs ir ūdens) joni. Klasiskās elektrolītiskās disociācijas teorijas pamatlicējs ir zviedru fizikālķīmiķis S.A.Arrēniuss 1887.gadā.
Elektrolītisko disociāciju raksturo disociācijas pakāpe alfa, kas rāda, kāds daudzums elektrolīta molekulu sadalījies jonos. Tā ir atkarīga no izšķīdinātās vielas un šķīdinātāja dabas, temperatūras, šķīduma koncentrācijas.
Elektrolītiskā disociācija ir apgriezenisks process, piemēram, bināra elektrolīta gadījumā: KA =(bultiņas) K+ + A-. Tā līdzsvaru raksturo disociācijas konstante: Kd = alfaK reiz alfaA/alfaKA, kur alfaK, alfaA un alfaKA ir katjona, anjona un nedisociēto molekulu aktivitātes. Kd, ko var noteikt ar eksperimentālām metodēm, nav atkarīga no šķīduma koncentrācijas un tās saistību ar alfa izsaka Ostvalda atšķaidīšanas likums.
Elektrolītiskās disociācijas klasisko teoriju var lietot atšķaidītiem vājo elektrolītu šķīdumiem. Stiprie eklektrolīti šķīdumos disociē gandrīz pilnīgi (alfa tiecas uz 1). Lielāko elektrolīta koncentrāciju gadījumā elektrolītu disociāciju ietekmē jonu asociācija - jonu un šķīdinātāja molekulu sarežģītu agregātu veidošanās, piemēram, jonu pāru K+A-.
Elektrolītiskajai disociācijai un tās teorijām ir nozīme dažādās ķīmijas un ķīmiskās rūpniecības nozarēs.
Elektrolītu elektrovadītspēja. Tās pamatā ir lādiņnesēju jonu (katjonu un anjonu) kustība elektriskajā laukā. Elektrolītu elektrovadītspēja atkarīga no elektrolīta koncentrācijas un disociācijas pakāpes, temperatūras, jonu lādiņa un to mijiedarbības (koncentrācijas šķīdumos un kausējumos) u.c. faktoriem. Raksturo īpanējā vadītspēja (x???), kas piemīt 1 m garam elektrolīta stabam ar 1 kvm lielu šķērsgriezuma laukumu - mēvienība ir omega-1 reiz m-1. Atkarībā no koncentrācijas (c) izteiksmes veida lielumu lambda = x(???)/c sauc par elektrolīta mola, gramjona vai gramekvivalenta elektrovadītspēju - mēvienība ir kvm reiz omega-1 reiz mol-1.
Elektrolītu elektrovadītspēju izmanto šķīduma sastāva maiņas kontrolei analītiskajā ķīmijā, elektrolītu struktūras pētīšanai.
Elektrolīzeris. Elektrolīzes aparāts. Tas sastāv no ķīmiski izturīga, ar elektrolītu pildīta rezervuāra vai rezervuāra sistēmas, kur izvietoti ar strāvas avotu savienoti elektrodi (E) - katods (K) un anods (A). Rūpniecībā par K izmanto galvenokārt tēraudu, A gatavo no grafīta, svina, platīna, titāna vai to sakausējumiem. Ir vaļēji un hermētiski, periodiski un nepārtrauktas darbības, elektrolīzeri ar kustīgiem un nekustīgiem E, kā arī augstas temperatūras (kausējumu elektrolīzei) un zemas temperatūras (nestabilu savienojumu iegūšanai) elektrolīzeri.
Lai prodikcija, kas veidojas uz E, mehāniski nesajauktos, K telpu no A telpas atdala ar diafragmām - puscaurlaidīgām starpsienām, membrānām. Izšķir elektrolīzerus ar vertikālam un horizontālām, iegremdētām un filtrējošām, kā arī jonītu diafragmām. Atkarībā no elektriskās ķēdes pieslēgšanas veida var būt monopolāri un bipolāri elektrolīzeri. Monopolārajos elektrolīzeros katram E ir viena noteikta polaritāte (A vai K). Bipolārajos elektrolīzeros elektriskā strāva tiek pievadīta tikai malējiem E, pārējiem viena puse ir K, otra - A.
Galvanotehnikā lieto elektrolīzeri, ko sauc par galvanizācijas vannu.
