ელექტრული დისოციაცია: ელექტროქიმიის თეორიული საფუძვლები

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

ელექტრული დისოციაცია უზარმაზარ როლს თამაშობს ჩვენს ცხოვრებაში, თუმცა ჩვენ ჩვეულებრივ არ ვფიქრობთ ამაზე. სწორედ ამ მოვლენასთან არის დაკავშირებული მარილების, მჟავების და ფუძეების ელექტროგამტარობა თხევად გარემოში. ადამიანის ორგანიზმში „ცოცხალი“ელექტროენერგიით გამოწვეული პირველი გულის ცემა, რომელიც 80 პროცენტს სითხეს შეიცავს, მანქანებს, მობილურ ტელეფონებსა და მოთამაშეებს, რომელთა ბატარეები არსებითად ელექტროქიმიური ბატარეებია, ელექტრო დისოციაცია უხილავად არის ყველგან ჩვენთან ახლოს.

გიგანტურ ქვაბებში, რომლებიც გამოყოფენ ტოქსიკურ ორთქლს მაღალ ტემპერატურაზე დამდნარი ბოქსიტიდან, ელექტროლიზით მიიღება "ფრთიანი" ლითონი - ალუმინი. ყველაფერი ჩვენს ირგვლივ, ქრომირებული რადიატორის გისოსებიდან დაწყებული, ყურებში მოვერცხლილი საყურეებით დამთავრებული, ერთხელან ხსნარებთან ან გამდნარ მარილების წინაშე და, შესაბამისად, ამ ფენომენთან. ტყუილად არ სწავლობს ელექტრულ დისოციაციას მეცნიერების მთელი ფილიალი - ელექტროქიმია.

დაშლისას გამხსნელი სითხის მოლეკულები შედიან ქიმიურ კავშირში გახსნილი ნივთიერების მოლეკულებთან და წარმოქმნიან სოლვატებს. წყალხსნარში მარილები, მჟავები და ფუძეები ყველაზე მგრძნობიარეა დისოციაციის მიმართ. ამ პროცესის შედეგად, ხსნარის მოლეკულები შეიძლება დაიშალოს იონებად. მაგალითად, წყალხსნარის გავლენის ქვეშ Na⁺ და CI^{- იონები NaCl იონურ კრისტალში გადადის გამხსნელ გარემოში. ხსნადი (ჰიდრატირებული) ნაწილაკების ახალი ხარისხი.}

ამ მოვლენას, რომელიც არსებითად წარმოადგენს გამხსნელის მოქმედების შედეგად გახსნილი ნივთიერების იონებად სრული ან ნაწილობრივი დაშლის პროცესს, ეწოდება "ელექტრული დისოციაცია". ეს პროცესი ძალზე მნიშვნელოვანია ელექტროქიმიისთვის. დიდი მნიშვნელობა აქვს იმ ფაქტს, რომ რთული მრავალკომპონენტიანი სისტემების დისოციაცია ხასიათდება ეტაპობრივი ნაკადით. ამ ფენომენთან ერთად მკვეთრად იზრდება ხსნარში იონების რაოდენობაც, რაც განასხვავებს ელექტროლიტურ ნივთიერებებს არაელექტროლიტურისაგან.

ელექტროლიზის პროცესში იონებს აქვთ მოძრაობის მკაფიო მიმართულება: დადებითი მუხტის მქონე ნაწილაკები (კათიონები) - უარყოფითად დამუხტულ ელექტროდს, რომელსაც ეწოდება კათოდი, და დადებითი იონები (ანიონები) - ანოდისკენ, ან. ელექტროდი საპირისპირო მუხტით, სადაც ისინი იხსნება. კათიონები მცირდება და ანიონები იჟანგება.ამიტომ, დისოციაცია შექცევადი პროცესია.

ამ ელექტროქიმიური პროცესის ერთ-ერთი ფუნდამენტური მახასიათებელია ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი, რომელიც გამოიხატება როგორც ჰიდრატირებული ნაწილაკების რაოდენობის თანაფარდობა გახსნილი ნივთიერების მოლეკულების საერთო რაოდენობასთან. რაც უფრო მაღალია ეს მაჩვენებელი, მით უფრო ძლიერია ეს ნივთიერება ელექტროლიტი. ამის საფუძველზე ყველა ნივთიერება იყოფა სუსტ, საშუალო სიძლიერის და ძლიერ ელექტროლიტებად.

დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია შემდეგ ფაქტორებზე: ა) გამხსნელის ბუნება; ბ) გამხსნელის ბუნება, დიელექტრიკული მუდმივი და პოლარობა; გ) ხსნარის კონცენტრაცია (რაც უფრო დაბალია ეს მაჩვენებელი, მით მეტია დისოციაციის ხარისხი); დ) გამხსნელი გარემოს ტემპერატურა. მაგალითად, ძმარმჟავას დისოციაცია შეიძლება გამოიხატოს შემდეგი ფორმულით:

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

ძლიერი ელექტროლიტები იშლება თითქმის შეუქცევადად, ვინაიდან მათი წყალხსნარი არ შეიცავს ორიგინალურ მოლეკულებს და არაჰიდრატირებულ იონებს. აქვე უნდა დავამატოთ, რომ ყველა ნივთიერება, რომელსაც აქვს იონური და კოვალენტური პოლარული ტიპის ქიმიური ბმები, ექვემდებარება დისოციაციის პროცესს. ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია ჩამოაყალიბა გამოჩენილმა შვედმა ფიზიკოსმა და ქიმიკოსმა სვანტე არენიუსმა 1887 წელს.