Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Грунтовые основания
Опорные сооружения




18.05.2022


18.05.2022


18.05.2022


18.05.2022


18.05.2022


17.05.2022


17.05.2022





Яндекс.Метрика

Электролит

31.03.2022

Электролит — вещество, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации на ионы, что происходит в растворах и расплавах, или движения ионов в кристаллических решётках твёрдых электролитов. Примерами электролитов могут служить кислоты, соли, основания и некоторые кристаллы (например, иодид серебра, диоксид циркония). Электролиты — проводники второго рода, вещества, электропроводность которых обусловлена подвижностью положительно или отрицательно заряженных ионов.

Степень диссоциации

Процесс распада молекул в растворе или расплаве электролита на ионы называется электролитической диссоциацией. Одновременно в электролите протекают процессы ассоциации ионов в молекулы. При неизменных внешних условиях (температура, концентрация и др.) устанавливается динамическое равновесие между распадами и ассоциациями. Поэтому в электролитах диссоциирована определённая доля молекул вещества. Для количественной характеристики электролитической диссоциации было введено понятие степени диссоциации.

Классификация

Исходя из степени диссоциации все электролиты делятся на две группы:

  • Сильные электролиты — электролиты, степень диссоциации которых в растворах равна единице (то есть диссоциируют полностью) и не зависит от концентрации раствора. Сюда относятся подавляющее большинство солей, щелочей, а также некоторые кислоты (сильные кислоты, такие как HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4).
  • Слабые электролиты — степень диссоциации меньше единицы (то есть диссоциируют не полностью) и уменьшается с ростом концентрации. К ним относят воду, ряд кислот (слабые кислоты, такие как HF), основания p-, d- и f-элементов.
  • Между этими двумя группами чёткой границы нет, одно и то же вещество может в одном растворителе проявлять свойства сильного электролита, а в другом — слабого.

    Использование термина

    В естественных науках

    Термин электролит широко используется в биологии и медицине. Чаще всего подразумевают водный раствор, содержащий те или иные ионы (напр., «всасывание электролитов» в кишечнике).

    В технике

    Слово электролит широко используется в науке и технике, в разных отраслях оно может иметь различающийся смысл.

    В электрохимии

    Многокомпонентный раствор для электроосаждения металлов, а также травления и др. (технический термин, например электролит золочения).

    В источниках тока

    Электролиты являются важной частью химических источников тока: гальванических элементов и аккумуляторов. Электролит участвует в химических реакциях окисления и восстановления с электродами, благодаря чему возникает ЭДС. В источниках тока электролит может находиться в жидком состоянии (обычно это водный раствор) или загущённым до состояния геля.

    Электролитический конденсатор

    В электролитических конденсаторах в качестве одной из обкладок используется электролит. В качестве второй обкладки — металлическая фольга (алюминий) или пористый, спечённый из металлических порошков блок (тантал, ниобий). Диэлектриком в таких конденсаторах служит слой оксида самого металла, формируемый химическими методами на поверхности металлической обкладки.

    Конденсаторы данного типа, в отличие от других типов, обладают несколькими отличительными особенностями:

    • высокая объёмная и весовая удельная ёмкость;
    • требование к полярности подключения в цепях постоянного напряжения. Несоблюдение полярности вызывает бурное вскипание электролита, приводящее к механическому разрушению корпуса конденсатора (взрыву);
    • значительные утечки и зависимость электрической ёмкости от температуры;
    • ограниченный сверху диапазон рабочих частот (типовые значения сотни кГц — десятки МГц в зависимости от номинальной ёмкости и технологии).

    Активности в электролитах

    Химический потенциал для отдельного i-го иона имеет вид: μ i = μ i 0 + R T l n a i , {displaystyle mu _{i}=mu _{i}^{0}+RTlna_{i},} где a i {displaystyle a_{i}} - активность i-го иона в растворе.

    Для электролита в целом имеем:

    μ e l = ∑ i v i μ i = v + μ M + + v − μ A − = v + ( μ + 0 + R T l n a M + ) + v − ( μ − 0 + R T l n a A − ) = {displaystyle mu _{el}=sum _{i}v_{i}mu _{i}=v_{+}mu _{M^{+}}+v_{-}mu _{A^{-}}=v_{+}(mu _{+}^{0}+RTlna_{M^{+}})+v_{-}(mu _{-}^{0}+RTlna_{A^{-}})=}

    = ( v + μ + 0 + v − μ − 0 ) + R T l n ( a M + v − ⋅ a A − v − ) = μ 0 + R T l n a , {displaystyle =(v_{+}mu _{+}^{0}+v_{-}mu _{-}^{0})+RTln(a_{M^{+}}^{v^{-}}cdot a_{A^{-}}^{v^{-}})=mu _{0}+RTlna,} где a {displaystyle a} - активность электролита; v i {displaystyle v_{i}} - стехиометрические числа.

    Таким образом, имеем:

    a = a + v + ⋅ a − v − . {displaystyle a=a_{+}^{v^{+}}cdot a_{-}^{v^{-}}.}

    Усредненная активность иона равна:

    a ± = [ a + v + ⋅ a − v − ] 1 v + + v − . {displaystyle a_{pm }=left[a_{+}^{v^{+}}cdot a_{-}^{v^{-}} ight]^{frac {1}{v_{+}+v_{-}}}.}

    Для одно-одновалентного электролита v + = v − = 1 {displaystyle v_{+}=v_{-}=1} и a ± = a + ⋅ a − , {displaystyle a_{pm }={sqrt {a_{+}cdot a_{-}}},} то есть a ± {displaystyle a_{pm }} является средним геометрическим активностей отдельных ионов.

    Для добавления растворов электролитов принято пользоваться моляльной (m) концентрацией (для разбавленных водных растворов m (в моль/кг) численно близка к с (молярной концентрации, в моль/л)). Значит, a i = γ i m i , {displaystyle a_{i}=gamma _{i}m_{i},} где γ i {displaystyle gamma _{i}} - коэффициент активности i-го иона.


    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий: