Qu'est-ce qu'un électrolyte

Substances dans lesquelles le courant électrique est dû au mouvement des ions, c'est-à-dire conductivité ioniquesont appelés électrolytes. Les électrolytes appartiennent aux conducteurs du second type, car le courant qu'ils contiennent est lié aux processus chimiques, et non simplement au mouvement des électrons, comme dans les métaux.

Les molécules de ces substances en solution sont capables de dissociation électrolytique, c'est-à-dire qu'elles se décomposent lorsqu'elles sont dissoutes en ions chargés positivement (cations) et chargés négativement (anions). Des électrolytes solides, des masses fondues ioniques et des solutions d'électrolytes peuvent être trouvés dans la nature. Selon le type de solvant, les électrolytes sont aqueux et non aqueux, ainsi qu'un type spécial - les polyélectrolytes.

Selon le type d'ions dans lesquels la substance se décompose lorsqu'elle est dissoute dans l'eau, les électrolytes sans ions H + et OH- (électrolytes salins), les électrolytes avec une abondance d'ions H + (acides) et les électrolytes avec une prédominance d'ions OH- ( base) peut être isolé.

Si un nombre égal d'ions positifs et négatifs se forment lors de la dissociation des molécules d'électrolyte, un tel électrolyte est dit symétrique.Ou asymétrique si le nombre d'ions positifs et négatifs dans la solution n'est pas le même. Exemples d'électrolytes symétriques - KCl - électrolyte 1,1-valent et CaSO4 - électrolyte 2,2-valent. Un représentant d'un électrolyte asymétrique est, par exemple, H2TAKA4 - un électrolyte 1,2-valent.

Tous les électrolytes peuvent être grossièrement divisés en électrolytes forts et faibles, en fonction de leur capacité à se dissocier. Les électrolytes forts dans les solutions diluées se décomposent presque complètement en ions. Ceux-ci comprennent un grand nombre de sels inorganiques, certains acides et bases en solutions aqueuses ou des solvants à haut pouvoir dissociant, tels que les alcools, les cétones ou les amides.

Les électrolytes faibles ne sont que partiellement décomposés et sont en équilibre dynamique avec les molécules non dissociées. Ceux-ci comprennent un grand nombre d'acides organiques ainsi que de nombreuses bases dans des solvants.

Le degré de dissociation dépend de plusieurs facteurs : température, concentration et type de solvant. Ainsi, le même électrolyte à des températures différentes, ou à la même température mais dans des solvants différents, sera dissocié à des degrés différents.

Étant donné que la dissociation électrolytique, par définition, génère un plus grand nombre de particules en solution, elle entraîne des différences significatives dans les propriétés physiques des solutions d'électrolytes et de substances de différents types : la pression osmotique augmente, la température de congélation change en fonction de la pureté du solvant. et d'autres.

Les ions d'électrolyte participent souvent aux processus électrochimiques et aux réactions chimiques en tant qu'unités cinétiques indépendantes, indépendantes des autres ions présents dans la solution : sur les électrodes immergées dans l'électrolyte, lorsque le courant traverse l'électrolyte, des réactions d'oxydo-réduction ont lieu, les produits de qui sont ajoutés à la composition électrolytique.

Ainsi, les électrolytes sont des systèmes complexes de substances qui comprennent des ions, des molécules de solvant, des molécules de soluté non dissociées, des paires d'ions et des composés plus gros. Par conséquent, les propriétés des électrolytes sont déterminées par un certain nombre de facteurs: la nature des interactions ion-moléculaire et ion-ion, les modifications de la structure du solvant en présence de particules dissoutes, etc.

Les ions et les molécules d'électrolytes polaires interagissent très activement entre eux, ce qui conduit à la formation de structures de solvatation dont le rôle devient plus important avec une diminution de la taille des ions et une augmentation de leurs valences. L'énergie de solvatation est une mesure de l'interaction des ions d'électrolyte avec les molécules de solvant.

Les électrolytes, selon leur concentration, sont : des solutions diluées, transitoires et concentrées. Les solutions diluées ont une structure similaire à un solvant pur, mais les ions présents perturbent cette structure par leur influence. Ces solutions faibles d'électrolytes forts diffèrent des solutions idéales par leurs propriétés en raison de l'interaction électrostatique entre les ions.

La région de transition de concentration est caractérisée par une modification significative de la structure du solvant due à l'influence des ions.A une concentration encore plus élevée, la plupart des molécules de solvant participent aux structures de solvatation avec les ions, créant ainsi un déficit de solvant.

La solution concentrée a une structure proche d'une masse fondue ionique ou d'un solvate cristallin, caractérisée par un ordre élevé et une uniformité des structures ioniques. Ces structures ioniques se lient entre elles et avec les molécules d'eau par des interactions complexes.

Les régions à haute et basse température de leurs propriétés, ainsi que les régions à haute et normale pression, sont caractéristiques des électrolytes. Lorsque la pression ou la température augmente, l'ordre molaire du solvant diminue et l'influence des effets d'association et de solation sur les propriétés de la solution s'affaiblit. Et lorsque la température descend en dessous du point de fusion, certains électrolytes passent à l'état vitreux. Un exemple d'un tel électrolyte est une solution aqueuse de LiCl.

Aujourd'hui, les électrolytes jouent un rôle particulièrement important dans le monde de la technologie et de la biologie. Dans les processus biologiques, les électrolytes agissent comme un moyen de synthèse inorganique et organique, et dans la technologie comme base de la production électrochimique.

Électrolyse, électrocatalyse, corrosion des métaux, électrocristallisation, ces phénomènes occupent des places importantes dans de nombreuses industries modernes, notamment en termes d'énergie et de protection de l'environnement.

Voir également: Production d'hydrogène par électrolyse de l'eau — technologie et équipement