อิเล็กโทรไลต์คืออะไร

สารที่กระแสไฟฟ้าเกิดจากการเคลื่อนที่ของไอออน เช่น การนำไอออนิกเรียกว่าอิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรไลต์อยู่ในตัวนำประเภทที่สองเนื่องจากกระแสในนั้นเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางเคมีไม่ใช่แค่การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเช่นเดียวกับในโลหะ

โมเลกุลของสารเหล่านี้ในสารละลายมีความสามารถในการแยกตัวด้วยไฟฟ้า กล่าวคือ เมื่อละลายจะสลายตัวเป็นไอออนที่มีประจุบวก (ไอออนบวก) และไอออนที่มีประจุลบ (แอนไอออน) อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง อิออนละลาย และสารละลายอิเล็กโทรไลต์สามารถพบได้ในธรรมชาติ อิเล็กโทรไลต์มีทั้งแบบที่เป็นน้ำและไม่เป็นน้ำทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของตัวทำละลาย เช่นเดียวกับชนิดพิเศษ - โพลิอิเล็กโทรไลต์

ขึ้นอยู่กับชนิดของไอออนที่สารสลายตัวเมื่อละลายในน้ำ อิเล็กโทรไลต์ที่ไม่มี H + และ OH- ไอออน (อิเล็กโทรไลต์เกลือ) อิเล็กโทรไลต์ที่มี H + ไอออนจำนวนมาก (กรด) และอิเล็กโทรไลต์ที่มี OH- ไอออนเด่น ( ฐาน) สามารถแยกได้

หากไอออนบวกและลบมีจำนวนเท่ากันเกิดขึ้นระหว่างการแยกตัวของโมเลกุลอิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรไลต์ดังกล่าวเรียกว่าสมมาตรหรือไม่สมมาตรถ้าจำนวนไอออนบวกและลบในสารละลายไม่เท่ากัน ตัวอย่างของอิเล็กโทรไลต์แบบสมมาตร - KCl - อิเล็กโทรไลต์ 1,1-วาเลนต์ และ CaSO4 - อิเล็กโทรไลต์ 2,2-วาเลนต์ ตัวแทนของอิเล็กโทรไลต์อสมมาตร เช่น H2TAKA4 — อิเล็กโทรไลต์ 1,2 วาเลนต์

อิเล็กโทรไลต์ทั้งหมดสามารถแบ่งออกได้อย่างคร่าว ๆ เป็นแบบแข็งแรงและอ่อนแอ ขึ้นอยู่กับความสามารถในการแยกตัวออก อิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่งในสารละลายเจือจางจะสลายตัวเป็นไอออนเกือบทั้งหมด ซึ่งรวมถึงเกลืออนินทรีย์จำนวนมาก กรดและเบสบางชนิดในสารละลายที่เป็นน้ำหรือตัวทำละลายที่มีกำลังในการแยกตัวสูง เช่น แอลกอฮอล์ คีโตน หรือเอไมด์

อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอจะถูกย่อยสลายเพียงบางส่วนและอยู่ในสมดุลไดนามิกกับโมเลกุลที่ไม่แยกตัวออกจากกัน ซึ่งรวมถึงกรดอินทรีย์จำนวนมากและเบสจำนวนมากในตัวทำละลาย

ระดับของการแยกตัวขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ได้แก่ อุณหภูมิ ความเข้มข้น และชนิดของตัวทำละลาย ดังนั้น อิเล็กโทรไลต์เดียวกันที่อุณหภูมิต่างกัน หรือที่อุณหภูมิเดียวกันแต่ในตัวทำละลายต่างกัน จะแยกตัวออกเป็นองศาที่ต่างกัน

เนื่องจากการแตกตัวด้วยไฟฟ้าตามคำนิยาม ทำให้เกิดอนุภาคจำนวนมากขึ้นในสารละลาย จึงทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในคุณสมบัติทางกายภาพของสารละลายของอิเล็กโทรไลต์และสารประเภทต่างๆ: ความดันออสโมติกเพิ่มขึ้น อุณหภูมิเยือกแข็งเปลี่ยนแปลงซึ่งสัมพันธ์กับความบริสุทธิ์ของตัวทำละลาย และคนอื่น ๆ.

ไอออนของอิเล็กโทรไลต์มักมีส่วนร่วมในกระบวนการเคมีไฟฟ้าและปฏิกิริยาเคมีเป็นหน่วยจลนพลศาสตร์อิสระ โดยไม่ขึ้นกับไอออนอื่นๆ ที่มีอยู่ในสารละลาย: บนอิเล็กโทรดที่แช่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ เมื่อกระแสไหลผ่านอิเล็กโทรไลต์ จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันขึ้น ผลิตภัณฑ์ของ ซึ่งถูกเพิ่มเข้าไปในองค์ประกอบอิเล็กโทรไลต์

ดังนั้น อิเล็กโทรไลต์จึงเป็นระบบที่ซับซ้อนของสารที่รวมถึงไอออน โมเลกุลของตัวทำละลาย โมเลกุลของตัวถูกละลายที่ไม่แยกตัว คู่ไอออน และสารประกอบที่ใหญ่กว่า ดังนั้นคุณสมบัติของอิเล็กโทรไลต์จึงถูกกำหนดโดยปัจจัยหลายประการ: ธรรมชาติของปฏิกิริยาของไอออน-โมเลกุลและไอออน-ไอออน, การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของตัวทำละลายเมื่อมีอนุภาคที่ละลายอยู่ เป็นต้น

ไอออนและโมเลกุลของอิเล็กโทรไลต์ที่มีขั้วมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างแข็งขันซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของโครงสร้างการละลายซึ่งมีบทบาทสำคัญมากขึ้นเมื่อขนาดของไอออนลดลงและวาเลนซ์เพิ่มขึ้น พลังงานการละลายเป็นการวัดปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กโทรไลต์ไอออนกับโมเลกุลของตัวทำละลาย

อิเล็กโทรไลต์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้น ได้แก่ สารละลายเจือจาง ชั่วคราว และเข้มข้น สารละลายเจือจางมีโครงสร้างคล้ายกับตัวทำละลายบริสุทธิ์ แต่ไอออนที่มีอยู่จะทำลายโครงสร้างนี้ด้วยอิทธิพลของไอออน สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอดังกล่าวแตกต่างจากสารละลายในอุดมคติเนื่องจากปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออน

บริเวณการเปลี่ยนแปลงของความเข้มข้นนั้นมีลักษณะเฉพาะคือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของตัวทำละลายอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากอิทธิพลของไอออนที่ความเข้มข้นสูงขึ้นไปอีก โมเลกุลของตัวทำละลายส่วนใหญ่มีส่วนร่วมในโครงสร้างการละลายด้วยไอออน ซึ่งทำให้เกิดการขาดดุลของตัวทำละลาย

สารละลายเข้มข้นมีโครงสร้างใกล้เคียงกับตัวละลายไอออนิกหรือโซลเวตที่เป็นผลึก โดยมีลักษณะโครงสร้างไอออนิกที่เป็นระเบียบและสม่ำเสมอสูง โครงสร้างไอออนิกเหล่านี้สร้างพันธะระหว่างกันและกับโมเลกุลของน้ำผ่านปฏิกิริยาที่ซับซ้อน

คุณสมบัติของอิเล็กโทรไลต์คือบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำ เช่นเดียวกับบริเวณที่มีแรงดันสูงและปกติ เมื่อความดันหรืออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การเรียงตัวของโมลาร์ของตัวทำละลายจะลดลง และอิทธิพลของผลการเชื่อมโยงและการละลายต่อคุณสมบัติของสารละลายจะอ่อนลง และเมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่าจุดหลอมเหลว อิเล็กโทรไลต์บางส่วนจะเข้าสู่สถานะคล้ายแก้ว ตัวอย่างของอิเล็กโทรไลต์ดังกล่าวคือสารละลายที่เป็นน้ำของ LiCl

ปัจจุบัน อิเล็กโทรไลต์มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในโลกของเทคโนโลยีและชีววิทยา ในกระบวนการทางชีวภาพ อิเล็กโทรไลต์ทำหน้าที่เป็นตัวกลางสำหรับการสังเคราะห์สารอนินทรีย์และสารอินทรีย์ และในเทคโนโลยีเป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตไฟฟ้าเคมี

อิเล็กโทรลิซิส, อิเล็กโทรคาตาไลซิส, การกัดกร่อนของโลหะ, การตกผลึกด้วยไฟฟ้า — ปรากฏการณ์เหล่านี้ครอบครองสถานที่สำคัญในอุตสาหกรรมสมัยใหม่หลายแห่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของพลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อม

ดูสิ่งนี้ด้วย: การผลิตไฮโดรเจนด้วยกระแสไฟฟ้าของน้ำ — เทคโนโลยีและอุปกรณ์