Электролиты

— это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток. Так же они являются непременной составной частью жидкостей и плотных тканей организмов.

К электролитам относятся кислоты, основания и соли. Вещества, не проводящие электрического тока в растворенном или расплавленном состоянии, называют неэлектролитами. К ним относятся многие органические вещества, например сахара, спирты и др. Способность растворов электролитов проводить электрический ток объясняют тем, что молекулы электролитов при растворении распадаются на электрически положительно и отрицательно заряженные частицы — ионы. Величина заряда иона численно равна валентности атома или группы атомов, образующих ион. Ионы отличаются от атомов и молекул не только наличием электрических зарядов, но и другими свойствами, например ионы хлора не имеют ни запаха, ни цвета, ни других свойств молекул хлора.

Положительно заряженные ионы называют катионами, отрицательно заряженные—анионами. Катионы образуют атомы водорода Н⁺, металлов: К⁺, Na⁺, Са²⁺, Fe³⁺ и некоторые группы атомов, например группа аммония NH⁺₄; анионы образуют атомы и группы атомов, являющиеся кислотными остатками, например Cl^—, NO^—₃, SO^2—₄, CO^2—₃.

Термин Э. введен в науку Фарадеем. К. Э. до самого последнего времени относили типичные соли, кислоты и щелочи, а также воду. Исследования неводных растворов, а также исследования при очень высоких температурах значительно расширили эту область. И. А. Каблуков, Кади, Карара, П. И. Вальден и др. показали, что не только водные и спиртовые растворы заметно проводят ток, но также растворы в целом ряде других веществ, как, например, в жидком аммиаке, жидком сернистом ангидриде и т. п. Найдено также, что многие вещества и смеси их превосходные изоляторы при обыкновенной температуре, как, например, безводные окислы металлов (окись кальция, магния и др.), при повышении температуры становятся электролитическими проводниками. Известная лампа накаливания Нернста, принцип которой был открыт гениальным Яблочковым, представляет превосходную иллюстрацию этих фактов. Смесь окислов — «тельце для накаливания» в лампе Нернста, не проводящая при обыкновенной темпер., при 700° делается превосходным и притом сохраняющим твердое состояние электролитическим проводником. Можно предположить, что большинство сложных веществ, изучаемых в неорганической химии, при соответствующих растворителях или при достаточно высокой температуре могут приобрести свойства Э., за исключением, конечно, металлов и их сплавов и тех сложных веществ, для которых будет доказана металлическая проводимость. В настоящий момент указания на металлическую проводимость расплавленного йодистого серебра и др. нужно считать еще недостаточно обоснованными. Иное должно сказать о большинстве веществ, содержащих углерод, т. е. изучаемых в органической химии. Вряд ли найдутся растворители, которые сделают углеводороды или их смеси (парафин, керосин, бензин и др.) проводниками тока. Однако и в органической химии мы имеем постепенный переход от типичных электролитов к типичным неэлектролитам: начиная с органических кислот к фенолам, содержащим в своем составе нитрогруппу, к фенолам, не содержащим такой группы, к спиртам, водные растворы которых принадлежат к изоляторам при небольших электровозбудительныхсилах и, наконец, к углеводородам — типичным изоляторам. Для многих органических, а также отчасти и некоторых неорганических соединений, трудно ожидать, чтобы повышение температуры сделало их Э., так как эти вещества раньше разлагаются от действия теплоты.

В таком неопределенном состоянии находился вопрос о том, что такое Э., до тех пор, пока не привлечена для решения его теория электролитической диссоциации

Электролитическая диссоциация.

Распад молекул электролитов на ионы называется электролитической диссоциацией, или ионизацией, и представляет собой обратимый процесс, т. е. в растворе может наступать состояние равновесия, при котором сколько молекул электролитов распадается на ионы, столько их вновь образуется из ионов.

Диссоциация электролитов на ионы может быть представлена общим уравнением: , где KmAn — недиссоциированная молекула, К^z+₁ — катион, несущий z₁ положительных зарядов, А^z-₂ — анион, имеющий z₂отрицательных зарядов, m и n — число катионов и анионов, образующихся при диссоциации одной молекулы электролита. Например, .
Число положительных и отрицательных ионов в растворе может быть разным, но суммарный заряд катионов всегда равен суммарному заряду анионов, поэтому раствор в целом электронейтрален.
Сильные электролиты практически полностью диссоциируют на ионы при любых концентрациях их в растворе. К ним относятся сильные кислота (см.), сильные основания и почти все соли (см.). Слабые электролиты, к которым относятся слабые кислоты и основания и некоторые соли, например сулема HgCl₂, диссоциируют лишь частично; степень их диссоциации, т. е. доля молекул, распавшихся на ионы, возрастает с уменьшением концентрации раствора.
Мерой способности электролитов распадаться на ионы в растворах может служить константа электролитической диссоциации (константа ионизации), равная
где в квадратных скобках показаны концентрации соответствующих частиц в растворе.