Раздел 4. ЭЛЕКТРОХИМИЯ

Электрохимия - это раздел физической химии, занимающийся изучением процессов взаимопревращения химической и электрической энергии.

Взаимопревращения протекают в электрохимических системах, содержащих электроды и электролит.

4.1. РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Электролитами называют твердые или жидкие вещества, в состав которых в заметных количествах либо входят, либо могут образовываться при растворении свободные ионы, т. е. ионы, способные двигаться под действием электрических сил.

Вещества, образующие ионы при растворении, имеют в электрохимии особое значение, поэтому, как правило, под понятием электролита подразумевают именно их.

Процесс образования ионов при растворении получил название диссоциации, и его условно описывают уравнением диссоциации. Например, для уксусной кислоты уравнение диссоциации имеет вид:

(4.1)

Вещества, распадающиеся при растворении на ионы полностью, называют сильными электролитами, а вещества, у которых только некоторая часть молекул распадается на ионы, называют слабыми электролитами. Количественно силу электролита оценивают степенью диссоциации а:

(4.2)

где n_i и n₀ - количество молекул, распавшихся на ионы, и исходное количество ионов соответственно.

Движущей силой диссоциации является сольватация, благодаря которой ион в растворе обладает меньшей энергий, чем в кристаллической решетке. Энергия сольватации зависит от природы растворителя, поэтому сила электролита оказывается также зависящей от растворителя.

Например, хлороводородная кислота, являющаяся сильным электролитом в воде, при растворении в уксусной кислоте проявляет свойства слабого электролита:

(4.3)

Равновесие реакции (4.3) сильно сдвинуто влево.

Растворители, у которых в большей мере выражена склонность к отдаче протонов, чем к их присоединению, называют протогенными растворителями, а растворители, обладающие прямо противоположными свойствами - ярче выражена способность к присоединению протонов, чем к их отдаче - называют протофильньми растворителями. В таких растворителях слабые электролиты в водных растворах могут стать сильными. Например, синильная кислота, являющаяся слабым электролитом в водном растворе, в аммиаке проявляет свойства сильного электролита: