Elektriksel ayrışma: elektrokimyanın teorik temelleri

Elektrik ayrışımı hayatımızda büyük bir rol oynamaktadır, ancak genelde bunu düşünmüyoruz. Bu olayla, sıvı ortamda tuzlar, asitler ve bazların elektriksel iletkenliğini bağlar. Pilleri doğal olarak elektrokimyasal hücreler olan otomobillere, cep telefonlarına ve oyunculara seksen yüzde sıvıdan oluşan insan vücudunda "canlı" elektrikle koşullandırılan ilk kalp ritimlerinden bu yana, görünmez bir elektrik ayrışması var.

Yüksek boksit sıcaklıklarında eritilen tanklardan çıkan dev zehirli buharda "kanatlı" bir metal alüminyum üretmek için bir elektroliz yöntemi kullanılır. Radyatörlerin krom ızgaralardan kulaklardaki gümüşi küpelere kadar etrafımızdaki tüm nesneler, bu fenomenle çözeltiler veya eriyiklerle şimdiye kadar karşılaştılar. Hiç şüphe yok ki, elektriksel ayrışma, bilimin bütün dalıyla - elektrokimya - tarafından incelenmiştir.

Çözündüğünde, sıvı-çözücü molekülleri solvat molekülleri ile kimyasal bağa girer ve çözücüler oluştururlar. Sulu çözülme çözeltisinde, tuzlar, asitler ve bazlar en çok duyarlıdır. Bu işlemin bir sonucu olarak, çözünmüş maddenin molekülleri iyonlara dönüşebilir. Örneğin, sulu bir çözücünün etkisi altında, iyonik NaCl kristali içinde bulunan Na ⁺ ve CI- iyonları, çözücü ortamına, hali hazırda yeni bir kalibre edilmiş (hidratlanmış) kalitede bir kalite ile geçmektedir.

Özünde çözünen maddenin bir çözücünün etkisiyle iyonlara tamamen veya kısmen çözülmesi sürecine "elektrik ayrışımı" denilen bu olgu. Bu süreç elektrokimya için son derece önemlidir. Büyük önem taşıyan şey, karmaşık çok bileşenli sistemlerin ayrışmasının adım adım akışla karakterize edilmesidir. Bu olgu, elektrolitik maddeleri elektrolitik olmayan maddelerden ayıran, çözeltideki iyon sayısındaki keskin bir artışla da belirgindir.

Elektroliz işlemi sırasında iyonlar net bir yönde hareket eder: negatif yüklü (katyonlar) negatif yüklü bir elektroddaki katot ve pozitif iyonlar (anyonlar) anodlara, zıt şarjlı bir elektrota, boşalma meydana geldiği parçacıklar. Katyonlar azaltılır ve anyonlar oksitlenir. Bu nedenle ayrışma, geri dönüşümlü bir süreçtir.

Bu elektrokimyasal prosesin temel özelliklerinden biri, çözünmüş maddenin toplam molekül sayısı ile hidratlanmış parçacıkların sayısının oranı ile ifade edilen elektrolitik çözünmenin derecesi. Bu değer ne kadar yüksek olursa, elektrolit o kadar güçlü olur. Bu temelde, tüm maddeler zayıf, orta mukavemetli ve güçlü elektrolitlere ayrılmıştır.

Ayrışma derecesi aşağıdaki faktörlere bağlıdır: a) çözünen maddenin niteliği; B) çözücünün doğası, dielektrik geçirgenliği ve polaritesi; C) çözeltinin konsantrasyonu (bu değer ne kadar düşükse, çözülme derecesi de o kadar yüksektir); D) çözünen ortamın sıcaklığı. Örneğin, asetik asitin ayrışması aşağıdaki formülle ifade edilebilir:

CH3COOHH ⁺ + CH3COO ^-

Güçlü elektrolitler hemen hemen geri dönüşü olmayan bir şekilde ayrışmaktadır, çünkü sulu solüsyonlarında orijinal moleküller ve sulu olmayan iyonlar yoktur. İyonik ve kovalent polar bir kimyasal bağa sahip olan tüm maddelerin ayrışmaya duyarlı olduğu da eklenmelidir. Elektrolitik ayrışma teorisi, 1887'de olağanüstü İsveç fizikçi ve kimyacı Svante Arrhenius tarafından formüle edildi.