Elektrická disociácia: teoretické základy elektrochémie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Elektrická disociácia hrá v našich životoch obrovskú úlohu, hoci na to zvyčajne nemyslíme. Práve s týmto javom je spojená elektrická vodivosť solí, kyselín a zásad v kvapalnom prostredí. Od prvých úderov srdca spôsobených „živou“elektrinou v ľudskom tele, ktoré je z osemdesiatich percent tekuté, až po autá, mobilné telefóny a prehrávače, ktorých batérie sú v podstate elektrochemické batérie, elektrická disociácia je neviditeľne prítomná všade blízko nás.

V gigantických kadiach vyžarujúcich toxické výpary z bauxitu roztaveného pri vysokých teplotách sa elektrolýzou získava „okrídlený“kov – hliník. Všetko okolo nás, od chrómových mriežok chladiča až po postriebrené náušnice v ušiach, razalebo konfrontovaný s roztokmi alebo roztavenými soľami, a teda s týmto javom. Nie nadarmo elektrickú disociáciu skúma celý vedný odbor – elektrochémia.

Po rozpustení vstupujú molekuly kvapalného rozpúšťadla do chemickej väzby s molekulami rozpustenej látky a vytvárajú solváty. Vo vodnom roztoku sú soli, kyseliny a zásady najnáchylnejšie na disociáciu. V dôsledku tohto procesu sa molekuly rozpustenej látky môžu rozložiť na ióny. Napríklad pod vplyvom vodného rozpúšťadla prechádzajú ióny Na⁺ a CI^{- v iónovom kryštáli NaCl do prostredia rozpúšťadla v nová kvalita solvatovaných (hydratovaných) častíc.}

Tento jav, ktorý je v podstate procesom úplného alebo čiastočného rozkladu rozpustenej látky na ióny v dôsledku pôsobenia rozpúšťadla, sa nazýva „elektrická disociácia“. Tento proces je mimoriadne dôležitý pre elektrochémiu. Veľký význam má skutočnosť, že disociácia zložitých viaczložkových systémov je charakterizovaná postupným tokom. S týmto javom dochádza aj k prudkému nárastu počtu iónov v roztoku, čo odlišuje elektrolytické látky od neelektrolytických.

V procese elektrolýzy majú ióny jasný smer pohybu: častice s kladným nábojom (katióny) - k záporne nabitej elektróde, nazývanej katóda, a kladné ióny (anióny) - k anóde, elektródy s opačným nábojom, kde sa vybíjajú. Katióny sa redukujú a anióny oxidujú. Preto je disociácia reverzibilný proces.

Jednou zo základných charakteristík tohto elektrochemického procesu je stupeň elektrolytickej disociácie, ktorý je vyjadrený ako pomer počtu hydratovaných častíc k celkovému počtu molekúl rozpustenej látky. Čím vyšší je tento indikátor, tým silnejší je elektrolyt v tejto látke. Na tomto základe sú všetky látky rozdelené na slabé, stredne silné a silné elektrolyty.

Stupeň disociácie závisí od nasledujúcich faktorov: a) povaha rozpustenej látky; b) povaha rozpúšťadla, jeho dielektrická konštanta a polarita; c) koncentrácia roztoku (čím nižší je tento indikátor, tým väčší je stupeň disociácie); d) teplota rozpúšťacieho média. Napríklad disociácia kyseliny octovej môže byť vyjadrená nasledujúcim vzorcom:

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

Silné elektrolyty disociujú takmer nevratne, pretože ich vodný roztok neobsahuje pôvodné molekuly a nehydratované ióny. Treba tiež dodať, že všetky látky, ktoré majú iónový a kovalentný polárny typ chemických väzieb, podliehajú procesu disociácie. Teóriu elektrolytickej disociácie sformuloval vynikajúci švédsky fyzik a chemik Svante Arrhenius v roku 1887.