تئوری جداسازی الکترولیتی. یک توضیح ساده از فرآیندهای پیچیده

دانشمندان از واژه "جدایی الکترولیتی" از اواخر قرن نوزدهم کار کرده اند. ظاهر او به علت Arrhenius شیمیدان سوئدی است. او در تلاش برای حل الکترولیت ها در سال های 1884-1888، آن را برای توصیف پدیده یونیزاسیون در محلول ها و در شکل گیری ذوب ها معرفی کرد. مکانیسم این پدیده، او تصمیم گرفت تا تجزیه مولکول ها را به یون ها، عناصر که دارای بار مثبت یا منفی هستند، توضیح دهد.

نظریه جداسازی الکترولیتی ، هدایت الکتریکی راه حل های خاص را توضیح می دهد. به عنوان مثال، کلرید پتاسیم KCl با تجزیه مولکول این نمک به یک یون پتاسیم مشخص می شود که دارای یک علامت پائین (کاتیون) و یک یون کلرید با یک علامت منفی (آنیون) است. هیدروکلریک اسید HCl به یک کاتیون (یون هیدروژن) و یک آنیون (یون کلر) تجزیه می شود، محلول هیدروکسید سدیم NaHO منجر به ظهور یون های سدیم و آنیون به شکل یون هیدروکسید می شود. تئوری های پایه نظریه جداسازی الکترولیتی رفتار رفتار یون ها در راه حل ها را توصیف می کند. با توجه به این نظریه، در راه حل کاملا آزادانه حرکت می کنند و حتی در یک قطره کوچک از راه حل، توزیع یکنواخت اتهامات الکتریکی متضاد باقی می ماند.

تئوری جداسازی الکترولیتی، فرایند تشکیل الکترولیت ها در محلول های آبی، به شرح زیر است. ظهور یون های آزاد نشان دهنده تخریب شبکه ی کریستال ماده است. این فرآیند زمانی که ماده در آب حل می شود تحت تاثیر مولکول های قطبی حلال (در مثال ما ما آب را در نظر می گیریم). آنها قادرند نیروی جاذب الکترواستاتیک را که بین یون هایی که در گره های شبکه کریستال قرار دارند وجود داشته باشد که به این ترتیب یون ها به حرکت آزاد در محلول حرکت می کنند. در این مورد، یون آزاد به محیط مولکول آب قطبی می افتد . این پوسته که در اطراف آنها شکل گرفته است، تئوری جداسازی الکترولیتی هیدراته نامیده می شود.

اما نظریه تفکیک الکترولیتی Arrhenius توضیح می دهد که تشکیل الکترولیت ها نه تنها در راه حل ها. شبکه کریستال می تواند تحت تاثیر دما نیز نابود شود. گرمای کریستال، ما اثر نوسانات شدید یون ها را در مکان های شبکه می گیریم که به تدریج منجر به تخریب کریستال و ظهور یک ذوب به طور کامل از یون ها می شود.

بازگشت به راه حل ها، ما باید به طور جداگانه دارایی یک ماده را بررسی کنیم، که ما آن را یک حلال می نامیم. درخشان ترین نماینده این خانواده آب است. ویژگی اصلی این است که حضور مولکولهای دو قطبی، یعنی هنگامی که از یک طرف مولکول به طور مثبت باقی می ماند و از طرف دیگر منفی است. مولکول آب به طور کامل این نیازها را رعایت می کند، اما آب تنها حلال نیست.

فرایند جداسازی الکترولیتی نیز می تواند به وسیله حلال های غیر آبی قطبی، به عنوان مثال دی اکسید مایع مایع ، آمونیاک مایع و غیره ناشی از آب باشد. اما این آب است که در این مجموعه جایگاه اصلی را اشغال می کند، زیرا اموال آن برای جذب الکترواستاتیک تضعیف می شود و حلقه های کریستال را نابود می کند. بنابراین، صحبت از راه حل ها، به معنای مایعات در آب است.

مطالعات عمیقی از خواص الکترولیت ها امکان انجام مفهوم قدرت و درجه انحلال آنها را فراهم آورد. درجه انشعاب الکترولیت، نسبت تعداد مولکول های جدا شده به تعداد کل آنها است. در الکترولیت بالقوه این ضریب در محدوده ی صفر تا یگان قرار دارد و درجه انحلال برابر صفر نشان می دهد که ما با غیر الکترولیتی ها برخورد می کنیم. افزایش درجه انحلال تحت تأثیر افزایش دما در محلول قرار می گیرد.

استحکام الکترولیت ها با درجه انحلال تحت شرایط غلظت ثابت و دما تعیین می شود. الکترولیت های قوی دارای درجه تقسیم شدن تقریبا وحدت هستند. این ها نمک ها، قلیاها، اسید ها را به خوبی حل می کنند.

تئوری جداسازی الکترولیتی باعث شده است که طیف گسترده ای از پدیده هایی را که در چارچوب فیزیک، شیمی، فیزیولوژی گیاهان و حیوانات و الکتروشیمی نظری مورد مطالعه قرار گرفته اند، توضیح دهند.