ما هي نظرية تفكك المنحل بالكهرباء؟
تشير نظرية التفكك الإلكتروليتي إلى فصل الجزيء عن المنحل بالكهرباء في ذراته المكونة.
تفكك الإلكترونات هو فصل مركب في أيوناته في المحلول الوارد. يحدث تفكك الإلكتروليت كنتيجة لتفاعل المذاب والمذيب.
تشير النتائج التي تم إجراؤها في الطيف إلى أن هذا التفاعل كيميائي بطبيعته.
بالإضافة إلى قدرة ذوبان جزيئات المذيب والثابت العازل للمذيب ، تلعب خاصية المجهر أيضًا دورًا مهمًا في التفكك الإلكتروليتي.
تم تطوير النظرية الكلاسيكية لتفكك الإلكتروليت بواسطة S. Arrhenius و W. Ostwald خلال ثمانينيات القرن التاسع عشر.
يعتمد هذا على افتراض التفكك غير المكتمل للمذاب ، الذي يتميز بدرجة التفكك ، وهو جزء من جزيئات المنحل بالكهرباء المنفصلة.
يتم وصف التوازن الديناميكي بين الجزيئات والأيونات المنفصلة بموجب قانون العمل الجماعي.
هناك العديد من الملاحظات التجريبية التي تدعم هذه النظرية ، بما في ذلك: الأيونات الموجودة في الشوارد الصلبة ، وتطبيق قانون أوم ، والتفاعل الأيوني ، وحرارة التحييد ، والخصائص الشاذة المتلازمية ، ولون المحلول ، بين الآخرين.
نظرية التفكك الكهربائي
تصف هذه النظرية المحاليل المائية من حيث الأحماض ، التي تنفصل عن تقديم أيونات الهيدروجين ، والقواعد ، التي تنفصل لتقديم أيونات الهيدروكسيل. منتج الحمض والقاعدة هو الملح والماء.
تعرضت هذه النظرية في عام 1884 لشرح خصائص المحاليل الإلكتروليتية. ومن المعروف أيضا باسم نظرية أيون.
الأسس الرئيسية للنظرية
عندما يذوب المنحل بالكهرباء في الماء ، فإنه ينقسم إلى نوعين من الجزيئات المشحونة: أحدهما يشحن شحنة موجبة والآخر يحمل شحنة سالبة.
وتسمى هذه الجسيمات المشحونة أيونات. تسمى الأيونات الموجبة الشحنة الكاتيونات وتسمى تلك الأيونات السالبة بالأنيونات.
تفترض النظرية في شكلها الحديث أن الإلكتروليتات الصلبة تتكون من أيونات تمسكها معًا قوى الجذب الكهربائي.
عندما يذوب المنحل بالكهرباء في مذيب ، تضعف هذه القوى ثم يمر المنحل بالكهرباء في أيونات ؛ يتم حل الأيونات.
تسمى عملية فصل الجزيئات في الأيونات عن المنحل بالكهرباء التأين. يُعرف جزء من العدد الإجمالي للجزيئات الموجودة في المحلول مثل الأيونات بدرجة التأين أو درجة الانقسام. يمكن تمثيل هذه الدرجة بالرمز α.
وقد لوحظ أن جميع الشوارد لا تتأين في نفس المستوى. يتم تأين بعضها بالكامل تقريبًا ، بينما يتأين البعض الآخر بشكل ضعيف. تعتمد درجة التأين على عدة عوامل.
تتحد الأيونات الموجودة في المحلول باستمرار لتكوين جزيئات محايدة ، مما يخلق حالة من التوازن الديناميكي بين الجزيئات المتأينة وغير المؤينة.
عندما ينتقل تيار كهربائي عبر المحلول الكهربائي ، تتحرك الأيونات الموجبة (الكاتيونات) نحو الكاثود ، وتتحرك الأيونات السالبة (الأيونات) نحو الأنود للتصريف. وهذا يعني أن يحدث التحليل الكهربائي.
حلول التحليل الكهربائي
تكون المحاليل الإلكتروليتية محايدة بطبيعتها دائمًا لأن الشحنة الكلية لمجموعة واحدة من الأيونات تساوي دائمًا الشحنة الكلية لمجموعة الأيونات الأخرى.
ومع ذلك ، ليس من الضروري أن يكون عدد مجموعتي الأيونات دائمًا متساويًا.
خصائص الشوارد في المحلول هي خصائص الأيونات الموجودة في المحلول.
على سبيل المثال ، يحتوي المحلول الحمضي دائمًا على أيونات H + بينما يحتوي المحلول الأساسي على مركبات ، والخواص المميزة للحلول هي تلك التي تحتوي على H- و OH- ions ، على التوالي.
تعمل الأيونات كجزيئات في اتجاه انخفاض نقطة التجمد ، وتثير نقطة الغليان ، وتخفيض ضغط البخار وتؤسس الضغط التناضحي.
تعتمد توصيلية المحلول الكهربائي على طبيعة وعدد الأيونات عندما يتم شحن التيار عبر المحلول بواسطة حركة الأيونات.
الأيونات
النظرية الكلاسيكية للتفكك الكهربائي قابلة للتطبيق فقط على المحاليل المخففة من الشوارد الضعيفة.
يتم فصل الشوارد القوية في المحاليل المخففة تقريبًا بالكامل ؛ وبالتالي ، فإن فكرة وجود توازن بين الأيونات والجزيئات المنفصلة ليست مهمة.
وفقًا للمفاهيم الكيميائية ، تتشكل أزواج الأيونات والأجسام الأكثر تعقيدًا في محاليل إلكتروليت قوية بتركيزات متوسطة وعالية.
تشير المعطيات الحديثة إلى أن أزواج الأيونات تتكون من إثنين من أيونات الشحن المعاكسة على اتصال أو مفصولة بجزيء واحد أو أكثر من جزيئات المذيبات. أزواج الأيونات محايدة كهربائياً ولا تشارك في نقل الكهرباء.
في المحاليل المخففة نسبياً للشوارد القوية ، يمكن وصف التوازن بين الأيونات الذائبة بشكل فردي وأزواج الأيونات تقريبًا بطريقة مشابهة للنظرية الكلاسيكية للتفكك الإلكتروليتي عن طريق التفكك المستمر.
العوامل المتعلقة بدرجة التأين
تعتمد درجة التأين في محلول الإلكتروليت على العوامل التالية:
- طبيعة المادة المذابة : عندما يتم ربط الأجزاء المؤينة من جزيء مادة ما بواسطة روابط تساهمية بدلاً من الروابط الكهربائية ، يتم توفير عدد أقل من الأيونات في المحلول. هذه المواد هي بعض الشوارد ضعيفة. من جانبها ، يتم تأين الشوارد القوية بالكامل تقريبًا في المحلول.
- طبيعة المذيب : تتمثل الوظيفة الرئيسية للمذيب في إضعاف قوى الجذب الكهروستاتيكية بين اثنين من الأيونات لفصلهما. يعتبر الماء أفضل المذيبات.
- التخفيف : قدرة التأين للكهارل تتناسب عكسيا مع تركيز محلولها. لذلك ، تزداد درجة التأين مع زيادة تخفيف المحلول.
- درجة الحرارة : تزداد درجة التأين مع زيادة درجة الحرارة. هذا لأنه في درجات الحرارة العالية ، تزداد السرعة الجزيئية ، متجاوزة القوى الجذابة بين الأيونات.
