Dung dịch chất điện ly là chất lỏng đặc biệt có một phần hoặc toàn bộ ở dạng các hạt mang điện (ion). Quá trình phân tách các phân tử thành các hạt mang điện tích âm (anion) và tích điện dương (cation) được gọi là sự phân ly điện ly. Sự phân ly trong dung dịch chỉ có thể xảy ra do khả năng của các ion tương tác với các phân tử của chất lỏng phân cực, đóng vai trò như một dung môi.
Chất điện giải là gì
Dung dịch điện phân được chia thành nước và không nước. Nước đã được nghiên cứu khá kỹ và rất phổ biến. Chúng được tìm thấy trong hầu hết mọi cơ thể sống và tham gia tích cực vào nhiều quá trình sinh học quan trọng. Chất điện ly không chứa nước được sử dụng để thực hiện các quá trình điện hóa và các phản ứng hóa học khác nhau. Việc sử dụng chúng đã dẫn đến việc phát minh ra các nguồn năng lượng hóa học mới. Chúng đóng một vai trò quan trọng trong tế bào quang điện, tổng hợp hữu cơ, tụ điện.
Dung dịch điện ly tùy theo mức độ phân ly có thể được chia thànhmạnh, trung bình và yếu. Mức độ phân ly (α) là tỷ số giữa số phân tử bị phân hủy thành các hạt mang điện trên tổng số phân tử. Đối với chất điện ly mạnh, giá trị của α tiếp cận 1, đối với chất điện ly trung bình α≈0,3 và đối với chất điện ly yếu α<0, 1.
Chất điện li mạnh thường bao gồm muối, một số axit - HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO 4, HClO4, hiđroxit của bari, stronti, canxi và các kim loại kiềm. Các bazơ và axit khác là chất điện ly trung bình hoặc yếu.
Tính chất của dung dịch điện li
Sự tạo thành dung dịch thường kèm theo hiệu ứng nhiệt và thay đổi thể tích. Quá trình phân giải chất điện ly trong chất lỏng diễn ra trong ba giai đoạn:
- Sự phá hủy các liên kết giữa các phân tử và liên kết hóa học của chất điện ly bị hòa tan đòi hỏi phải tiêu tốn một lượng năng lượng nhất định và do đó nhiệt bị hấp thụ (∆Нphân giải> 0).
- Ở giai đoạn này, dung môi bắt đầu tương tác với các ion chất điện ly, dẫn đến sự hình thành các solvat (trong dung dịch nước - hydrat). Quá trình này được gọi là quá trình solvat hóa và tỏa nhiệt, tức là tỏa nhiệt (∆ Нhydr< 0).
- Bước cuối cùng là khuếch tán. Đây là sự phân bố đồng đều của các hyđrat (solvat) trong thể tích của dung dịch. Quá trình này đòi hỏi chi phí năng lượng và do đó dung dịch được làm mát (∆Нdif> 0).
Như vậy, hiệu ứng nhiệt tổng của sự hòa tan chất điện ly có thể được viết như sau:
∆Нsolv=∆Нthả+ ∆Нhydr+ ∆Нkhác
Dấu hiệu cuối cùng của hiệu ứng nhiệt tổng của sự hòa tan chất điện ly phụ thuộc vào hiệu ứng năng lượng của cấu tử đó. Quá trình này thường thu nhiệt.
Các tính chất của dung dịch phụ thuộc chủ yếu vào bản chất của các thành phần cấu tạo nên nó. Ngoài ra, các đặc tính của chất điện phân bị ảnh hưởng bởi thành phần của dung dịch, áp suất và nhiệt độ.
Tùy thuộc vào hàm lượng của chất hòa tan, tất cả các dung dịch điện ly có thể được chia thành cực loãng (chỉ chứa "vết" của chất điện ly), loãng (với hàm lượng nhỏ của chất hòa tan) và đặc (với một hàm lượng đáng kể của chất điện phân).
Phản ứng hóa học trong dung dịch chất điện ly, do dòng điện chạy qua, dẫn đến giải phóng một số chất trên điện cực. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng điện phân và thường được sử dụng trong công nghiệp hiện đại. Đặc biệt, quá trình điện phân tạo ra nhôm, hydro, clo, natri hydroxit, hydro peroxit và nhiều chất quan trọng khác.
