Elektrische dissociatie: de theoretische grondslagen van elektrochemie

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Elektrische dissociatie speelt een grote rol in ons leven, hoewel we er meestal niet over nadenken. Het is met dit fenomeen dat de elektrische geleidbaarheid van zouten, zuren en basen in een vloeibaar medium wordt geassocieerd. Van de eerste hartslagen die worden veroorzaakt door 'levende' elektriciteit in het menselijk lichaam, dat voor tachtig procent vloeibaar is, tot auto's, mobiele telefoons en spelers, waarvan de batterijen in wezen elektrochemische batterijen zijn, elektrische dissociatie is overal in de buurt onzichtbaar aanwezig.

In gigantische vaten die giftige dampen uitstoten van bauxiet dat bij hoge temperaturen is gesmolten, wordt het "gevleugelde" metaal - aluminium verkregen door elektrolyse. Alles om ons heen, van chromen radiatorroosters tot verzilverde oorbellen in onze oren, ooitof geconfronteerd met oplossingen of gesmolten zouten, en dus met dit fenomeen. Het is niet voor niets dat elektrische dissociatie wordt bestudeerd door een hele tak van wetenschap - elektrochemie.

Wanneer opgelost, gaan de moleculen van de oplosmiddelvloeistof een chemische binding aan met de moleculen van de opgeloste stof, waardoor solvaten worden gevormd. In een waterige oplossing zijn zouten, zuren en basen het meest vatbaar voor dissociatie. Als resultaat van dit proces kunnen de opgeloste moleculen uiteenvallen in ionen. Bijvoorbeeld, onder invloed van een waterig oplosmiddel gaan de Na⁺ en CI^{- ionen in het NaCl ionische kristal over in het oplosmiddel medium in een nieuwe kwaliteit van gesolvateerde (gehydrateerde) deeltjes.}

Dit fenomeen, dat in wezen het proces is van volledige of gedeeltelijke ontbinding van een opgeloste stof in ionen als gevolg van de werking van een oplosmiddel, wordt "elektrische dissociatie" genoemd. Dit proces is uiterst belangrijk voor de elektrochemie. Van groot belang is het feit dat de dissociatie van complexe multicomponentsystemen wordt gekenmerkt door een stapsgewijze stroming. Met dit fenomeen is er ook een sterke toename van het aantal ionen in oplossing, wat elektrolytische stoffen onderscheidt van niet-elektrolytische.

Tijdens het elektrolyseproces hebben ionen een duidelijke bewegingsrichting: deeltjes met een positieve lading (kationen) - naar een negatief geladen elektrode, de kathode genoemd, en positieve ionen (anionen) - naar de anode, een elektrode met de tegenovergestelde lading, waar ze worden ontladen. Kationen worden gereduceerd en anionen worden geoxideerd. Daarom is dissociatie een omkeerbaar proces.

Een van de fundamentele kenmerken van dit elektrochemische proces is de mate van elektrolytische dissociatie, die wordt uitgedrukt als de verhouding van het aantal gehydrateerde deeltjes tot het totale aantal moleculen van de opgeloste stof. Hoe hoger deze indicator, hoe sterker de elektrolyt deze stof is. Op basis hiervan worden alle stoffen onderverdeeld in zwakke, gemiddelde sterkte en sterke elektrolyten.

De mate van dissociatie hangt af van de volgende factoren: a) de aard van de opgeloste stof; b) de aard van het oplosmiddel, zijn diëlektrische constante en polariteit; c) concentratie van de oplossing (hoe lager deze indicator, hoe groter de mate van dissociatie); d) de temperatuur van het oplossende medium. De dissociatie van azijnzuur kan bijvoorbeeld worden uitgedrukt met de volgende formule:

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

Sterke elektrolyten dissociëren bijna onomkeerbaar, omdat hun waterige oplossing niet de oorspronkelijke moleculen en niet-gehydrateerde ionen bevat. Er moet ook aan worden toegevoegd dat alle stoffen die een ionisch en covalent polair type chemische bindingen hebben, onderhevig zijn aan het dissociatieproces. De theorie van elektrolytische dissociatie werd in 1887 geformuleerd door de vooraanstaande Zweedse natuurkundige en scheikundige Svante Arrhenius.