Elektrická disociace: teoretické základy elektrochemie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Elektrická disociace hraje v našich životech obrovskou roli, i když o tom obvykle nepřemýšlíme. Právě s tímto jevem je spojena elektrická vodivost solí, kyselin a zásad v kapalném prostředí. Od prvních úderů srdce způsobených „živou“elektřinou v lidském těle, které je z osmdesáti procent tekuté, až po auta, mobilní telefony a přehrávače, jejichž baterie jsou v podstatě elektrochemické baterie, elektrická disociace je neviditelně přítomná všude poblíž nás.

V gigantických kádích vypouštějících toxické výpary z bauxitu roztaveného při vysokých teplotách se elektrolýzou získává „okřídlený“kov – hliník. Všechno kolem nás, od chromované mřížky chladiče až po postříbřené náušnice v uších, jednounebo čelí roztokům nebo roztaveným solím, a tedy tomuto jevu. Ne nadarmo elektrickou disociaci studuje celé vědní odvětví – elektrochemie.

Při rozpuštění molekuly rozpouštědlové kapaliny vstoupí do chemické vazby s molekulami rozpuštěné látky a vytvoří solváty. Ve vodném roztoku jsou soli, kyseliny a zásady nejnáchylnější k disociaci. V důsledku tohoto procesu se molekuly rozpuštěné látky mohou rozložit na ionty. Například pod vlivem vodného rozpouštědla přecházejí ionty Na⁺ a CI^{- v iontovém krystalu NaCl do rozpouštěcího média v nová kvalita solvatovaných (hydratovaných) částic.}

Tento jev, který je v podstatě procesem úplného nebo částečného rozkladu rozpuštěné látky na ionty v důsledku působení rozpouštědla, se nazývá „elektrická disociace“. Tento proces je nesmírně důležitý pro elektrochemii. Velmi důležitá je skutečnost, že disociace komplexních vícesložkových systémů je charakterizována postupným tokem. S tímto jevem také dochází k prudkému nárůstu počtu iontů v roztoku, což odlišuje elektrolytické látky od neelektrolytických.

V procesu elektrolýzy mají ionty jasný směr pohybu: částice s kladným nábojem (kationty) - k záporně nabité elektrodě, nazývané katoda, a kladné ionty (anionty) - k anodě, elektrodou s opačným nábojem, kde se vybijí. Kationty jsou redukovány a anionty oxidovány. Proto je disociace vratný proces.

Jednou ze základních charakteristik tohoto elektrochemického procesu je stupeň elektrolytické disociace, který je vyjádřen jako poměr počtu hydratovaných částic k celkovému počtu molekul rozpuštěné látky. Čím vyšší je tento indikátor, tím silnější je elektrolyt v této látce. Na tomto základě jsou všechny látky rozděleny na slabé, středně silné a silné elektrolyty.

Stupeň disociace závisí na následujících faktorech: a) povaze rozpuštěné látky; b) povahu rozpouštědla, jeho dielektrickou konstantu a polaritu; c) koncentrace roztoku (čím nižší je tento indikátor, tím větší je stupeň disociace); d) teplota rozpouštěcího média. Například disociace kyseliny octové může být vyjádřena následujícím vzorcem:

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

Silné elektrolyty disociují téměř nevratně, protože jejich vodný roztok neobsahuje původní molekuly a nehydratované ionty. Je třeba také dodat, že všechny látky, které mají iontový a kovalentní polární typ chemických vazeb, podléhají procesu disociace. Teorii elektrolytické disociace formuloval vynikající švédský fyzik a chemik Svante Arrhenius v roce 1887.