Электрическая диссоциация играет огромнейшую роль в нашей жизни, хотя мы обычно не задумываемся об этом. Именно с этим явлением связана электропроводность солей, кислот и оснований в жидкой среде. С первых сердечных ритмов, обусловленных «живым» электричеством в человеческом теле, на восемьдесят процентов состоящем из жидкостей, до автомобилей, мобильных телефонов и плееров, аккумуляторные батареи которых по своей сути являются электрохимическими элементами питания, – всюду рядом с нами незримо присутствует электрическая диссоциация.
В гигантских, источающих ядовитые испарения чанах из расплавленного при высоких температурах боксита электролизным методом получают «крылатый» металл – алюминий. Все предметы вокруг нас, от хромированных решеток радиаторов до посеребренных сережек в ушах, когда-либо сталкивались с растворами или расплавами солей, а значит, и с этим явлением. Не зря электрическая диссоциация изучается целой отраслью науки – электрохимией.
При растворении молекулы жидкости-растворителя вступают в химическую связь с молекулами растворяемого вещества, образуя сольваты. В водном растворе диссоциации наиболее подвержены соли, кислоты и основания. В результате этого процесса молекулы растворенного вещества могут распадаться на ионы. К примеру, под воздействием водного растворителя ионы Na+ и CI-, находящиеся в ионном кристалле NaCI, переходят в среду растворителя в уже новом качестве сольватированных (гидратированных) частиц.
Это явление, представляющее по своей сути процесс полного или частичного распада растворенной субстанции на ионы в результате воздействия растворителя, и носит название «электрическая диссоциация». Данный процесс чрезвычайно важен для электрохимии. Большое значение имеет и то, что диссоциация сложных многокомпонентных систем характеризуется ступенчатым протеканием. При этом явлении отмечается также резкое увеличение числа ионов в растворе, что отличает электролитические вещества от неэлектролитических.
В процессе электролиза ионы имеют четкое направление движения: частицы с положительным зарядом (катионы) – к отрицательно заряженному электроду, называемому катодом, а положительные ионы (анионы) – к аноду, электроду с противоположным зарядом, где происходит их разрядка. Катионы восстанавливаются, а анионы окисляются. Поэтому диссоциация является обратимым процессом.
Одной из основополагающих характеристик этого электрохимического процесса служит степень электролитической диссоциации, которая выражается отношением числа гидратированных частиц к общему количеству молекул растворенной субстанции. Чем выше этот показатель, тем более сильным электролитом является данная субстанция. По этому признаку все вещества делятся на слабые, средней силы и сильные электролиты.
Степень диссоциации зависит от следующих факторов: а) характера растворенного вещества; б) природы растворителя, его диэлектрической проницаемости и полярности; в) концентрации раствора (чем меньше этот показатель, тем больше степень диссоциации); г) температуры растворяющей среды. Например, диссоциация уксусной кислоты может быть выражена следующей формулой:
СН3СООН Н+ + СН3СОО-
Сильные электролиты диссоциируют практически необратимо, так как в их водном растворе не остается исходных молекул и негидратированных ионов. Также следует добавить, что процессу диссоциации подвержены все вещества, имеющие ионный и ковалентный полярный тип химических связей. Теорию электролитической диссоциации сформулировал выдающийся шведский физик и химик Сванте Аррениус в 1887 году.
