Dissitacja soli, kwasów i zasad. Teoria i praktyczne zastosowanie

W chemii fizycznej i biochemii typowy proces jest typowym zjawiskiem, w którym cząstki materii – cząsteczki, jony (dodatnio naładowane cząstki zwane kationami i cząstkami naładowanymi ujemnie nazywanymi anionami), rodniki rozkładają się na prostsze cząstki. Proces ten nazywa się dysocjacją, która w tłumaczeniu od łacińskiego "dysocjacji" oznacza "separację". Charakteryzuje się takim wskaźnikiem jak "stopień dysocjacji", który pokazuje stosunek liczby zdysocjowanych cząstek do całkowitej liczby cząstek przed rozpadem, czyli ułamek cząstek, które uległy rozpadowi. Proces rozkładu cząstek może wystąpić w wyniku pewnych skutków dla substancji, charakter tych skutków określa rodzaj dysocjacji. Rozróżniać dysocjację termiczną, fotodysocjację, dysocjację pod wpływem promieniowania jonizującego, dysocjację elektrolityczną. Dissociation jest przeciwieństwem stowarzyszenia i rekombinacji. Proces ten jest często mylony z jonizacją.

Rozproszenie elektrolityczne jest rodzajem dysocjacji, przebiega pod wpływem cząsteczek rozpuszczalników polarnych i ma charakter chemiczny. Substancje rozpuszczalne w rozpuszczalniku w jony i przewodzące prąd elektryczny nazywane są elektrolitami (kwasy, sole, zasady). Substancje, które po rozpuszczeniu nie rozdziela się na jony (alkohole, etery, węglowodany itp.) Nie są elektrolitami. Najważniejszym rozpuszczalnikiem elektrolitów jest woda. Samą wodę charakteryzuje się słabym elektrolitem. Rozpuszczalniki polarne (na przykład etanol, amoniak i kwas octowy) są także zdolne do rozpuszczania elektrolitów. Rozpuszczanie się kwasów, zasad i dysocjacji soli występują w wodnych roztworach. Sole to grupa związków chemicznych, których cząsteczki składają się z dodatnio naładowanych cząstek (kationów metali) i ujemnie naładowanych cząstek (aniony kwasowych reszt). Sole kwaśne, w przeciwieństwie do konwencjonalnych soli, składają się z dwóch typów kationów (metalu i wodoru) i anionu reszty kwasu. Kiedy rozpuszczają się w wodzie, cząsteczki soli rozkładają się na jony. Sól można przywrócić przez odparowanie wody.

Odróżnić silne i słabe elektrolity. W klasycznej teorii dysocjacji elektrolitycznej ten proces uważa się za odwracalny, ale dotyczy tylko słabych elektrolitów w rozcieńczonych roztworach. Rozdzielenie elektrolityczne kwasów, zasad, soli jest procesem nieodwracalnym, ponieważ sole (praktycznie wszystkie, ale niektóre złożone), kwasy i zasady (te powstałe w wyniku metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych) są silnymi elektrolitami, a słabymi roztworami ich cząsteczek (100 %) Dysocjować w jony. Silne elektrolity: NaCl (chlorek sodu), HNO3 (kwas azotowy), HClO3 (kwas chlorowy), CaCl2 (chlorek wapnia), NaOH (wodorotlenek sodu). Słabe elektrolity: NH4OH (wodorotlenek amonu), H2CO3 (kwas węglowy), CH3COOH (kwas octowy) i większość kwasów organicznych i zasad. Rozdziela się częściowo, gdy rozpuszcza się w wodzie (zwykle wynosi ona od 1 do 10%).

Prawdą jest, że w roztworze silnych elektrolitów znajdują się tylko jony, iw roztworze słabych elektrolitów, głównie nieprzerwane cząsteczki materii. Rozpuszczanie soli prowadzi do tego, że roztwór zawiera tylko jony metali i pozostałości kwasów (na przykład kation sodowy Na + i chlorowy anion Cl-) i nie ma cząsteczek soli (NaCl). Rozdzielanie soli kwasowych prowadzi do powstania kationu metalu, kationu wodorowego i anionu reszty kwasu w roztworze. Na przykład sól kwasowa NaHCO3 (wodorowęglan sodu) dysocjuje do kationu sodu (Na +), kationu wodorowego (H-) i anionu kwaśnej pozostałości kwasu węglowego (CO3-).

Jeśli roztwór (stop) elektrolitu jest umieszczony w elektrolizerze (naczynie z katodą i anodą), wtedy gdy napięcie zostanie nałożone, rozpocznie się kierunek ruchu naładowanych cząstek do elektrod z przeciwnym ładunkiem: dodatnie kationy naładowanej negatywnie katody i negatywne aniony na dodatnio naładowaną anodę. Ta właściwość elektrolitów, w szczególności, dysocjacji soli, jest szeroko stosowana w inżynierii. Metoda elektrolizy jest przemysłową produkcją aluminium, miedzi (przez rafinację elektrolityczną). Elektroliza pozwala uzyskać najczystsze substancje, ten stopień czystości nie może być osiągnięty za pomocą innych metod (rektyfikacja, krystalizacja i inne). Za pomocą elektrolizy metale wydobywane z rud są oczyszczane, ponieważ tylko kation metalu osadza się na katodzie, a zanieczyszczenia pozostają w roztworze lub stopie. Takie zjawisko jak dysocjacja soli leży u podstaw produkcji czystego wodoru i czystego chloru. W wodzie chlorek sodu rozkłada się na jony: kation sodu i anion chlorowy. Najczystszy chlor zostanie zwolniony z anody, wodorotlenku węgla na katodzie, a w roztworze powstanie inny ważny produkt uboczny wodorotlenek sodu.