Электрохимия –

раздел физической химии, изучающий процессы взаимного превращения электрической и химической форм движения материи.

Электрохимия рассматривает строение и свойства растворов электролитов, работу гальванических элементов, электрохимическую коррозию металлов, электросинтез веществ.

Электролиты – это химические соединения, которые в соответствующем растворителе частично или полностью распадаются (диссоциируют) на ионы.

Проводники электрического тока делятся на два типа: Проводники первого рода – перенос электричества обусловлен движением электронов. К ним относятся металлы и их сплавы в твердом и расплавленном состоянии.

Проводники второго рода – перенос электричества обусловлен движением ионов под действием внешнего электрического поля. К ним относятся водные растворы кислот, щелочей, солей; растворы этих веществ в растворителях с электропроводящими свойствами, расплавленные соли и щелочи.

Электропроводность проводников первого рода на несколько порядков выше, чем проводников второго рода.

Смешанные проводники (растворы щелочных металлов в NH₃) – перенос электричества обусловлен движением ионов и сольватированных электронов, которые образуются при растворении щелочных металлов в аммиаке.

Электрод – это проводник первого рода. С ростом температуры электрическое сопротивление этих проводников растет (тепловые колебания кристаллической решетки).

Растворы электролитов - проводники второго рода. Электрическое сопротивление этих проводников с ростом температуры падает (уменьшается вязкость среды).

Если электролит распадается на два иона, он называется бинариным или симметричным. При этом тип электролита определяется по его валентности.

Например,

KCl  K⁺¹ + Cl^-1 1, 1-валентный электролит

CuSO₄  Cu²⁺ + SO₄^2- 2,2 - валентный электролит

Несимметричные электролиты также определяются по валентности.

K₂ SO₄  2K⁺ + SO₄^2- 1,2 - валентный электролит

CoCI₃  Co³⁺ + 3CI^- 3,1 - валентный электролит

Электролитическая диссоциация (Ионные равновесия в растворах электролитов)

Базовой для этих равновесий является теория Аррениуса, которая в основном не потеряла своей актуальности до сих пор.

Основные положения теории Аррениуса:

1.Диссоциация электролита на ионы в растворе идет самопроизвольно, независимо от того протекает или нет электрический ток через раствор.

2.Для слабых электролитов диссоциация имеет динамический характер.

(К - катион, А - анион)

В результате этого процесса устанавливается равновесие, характеризуемое степенью и константой диссоциации.

3.Ионы в растворе ведут себя аналогично молекулам идеального газа (в отличие от первых двух, последний пункт полностью неверный).

Механизм диссоциации

Наиболее универсальным растворителем является вода, молекула которой имеет несимметричное строение.

Возьмем ионный кристалл NaCl и поместим в воду.

Полярные молекулы воды ориентируются противоположно заряженным ионам кристаллической решетки и вырывают их с поверхности. Ион кристалла переходит в раствор, где окружается молекулами растворителя. Этот процесс, в случае если растворитель вода, называется гидратацией, если любой другой растворитель – сольватацией. Энергия взаимодействия между ионами в кристалле достигает сотен кДж/моль. Энергия, необходимая для разрыва этих связей, поставляется за счет гидратации (сольватации), которая протекает с выделением энергии. В зависимости от соотношения энергии разрыва связей в исходном электролите и энергии гидратации при растворении, раствор может либо нагреваться, либо охлаждаться.

Согласно закону Кулона:

- сила взаимодействия между ионами в кристаллической решетке электролита обратно пропорциональна диэлектрической проницаемости растворителя (ε).

z⁺, z^- - заряды катиона и аниона; r- равновесное расстояние между ними.

_вакуум =1

Поэтому взаимодействие между ионами в воде ослаблено почти в 80 раз по отношению к этому взаимодействию в кристалле.

Диссоциирующая способность растворителя прямо пропорциональна его диэлектрической проницаемости.