Цахилгаан диссоциаци: цахилгаан химийн онолын үндэс

2025 Зохиолч: Howard Calhoun | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2025-01-24 13:21

Цахилгаан диссоциаци нь бидний амьдралд асар их үүрэг гүйцэтгэдэг ч бид ихэнхдээ энэ тухай боддоггүй. Шингэн орчин дахь давс, хүчил, суурийн цахилгаан дамжуулах чанар нь энэ үзэгдэлтэй холбоотой байдаг. Хүний биед наян хувь шингэн байдаг “амьд” цахилгаанаас үүссэн зүрхний анхны цохилтоос эхлээд батарей нь үндсэндээ цахилгаан химийн батерей болох машин, гар утас, тоглуулагч хүртэл бидний ойр орчимд цахилгааны задрал нь үл үзэгдэх юм.

Өндөр температурт хайлсан бокситоос хорт утаа ялгаруулдаг аварга том саванд электролизийн аргаар "далавчтай" металл - хөнгөн цагааныг гаргаж авдаг. Бидний эргэн тойронд байгаа бүх зүйл, радиаторын хром сараалжаас эхлээд чихэнд хийсэн мөнгөн ээмэг хүртэл нэг удааэсвэл уусмал эсвэл хайлсан давстай тулгардаг тул энэ үзэгдэлтэй тулгардаг. Цахилгааны диссоциацийг шинжлэх ухааны бүхэл бүтэн салбар-электрохими судалдаг нь дэмий хоосон биш юм.

Уусгах үед уусгагч шингэний молекулууд нь ууссан бодисын молекулуудтай химийн холбоонд орж, уусгагч бодис үүсгэдэг. Усан уусмалд давс, хүчил, суурь нь диссоциаци хамгийн мэдрэмтгий байдаг. Энэ процессын үр дүнд ууссан бодисын молекулууд ион болгон задарч болно. Жишээлбэл, усан уусгагчийн нөлөөн дор NaCl ионы талст дахь Na⁺ ба CI^{- ионууд уусгагч орчинд шилжинэ. ууссан (устай) хэсгүүдийн шинэ чанар.}

Уусгагчийн үйл ажиллагааны үр дүнд ууссан бодис бүрэн буюу хэсэгчлэн ион болж задрах үйл явц болох энэхүү үзэгдлийг "цахилгаан диссоциаци" гэж нэрлэдэг. Энэ процесс нь цахилгаан химийн хувьд маш чухал юм. Маш чухал зүйл бол нарийн төвөгтэй олон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн диссоциаци нь үе шаттай урсгалаар тодорхойлогддог явдал юм. Энэ үзэгдлийн хамт уусмал дахь ионы тоо эрс нэмэгдэж байгаа нь электролитийн бодисыг электролит бус бодисоос ялгаж өгдөг.

Электролизийн явцад ионууд хөдөлгөөний тодорхой чиглэлтэй байдаг: эерэг цэнэгтэй хэсгүүд (катионууд) - катод гэж нэрлэгддэг сөрөг цэнэгтэй электрод руу, эерэг ионууд (анионууд) - анод руу, эсрэг цэнэгтэй электрод бөгөөд тэдгээр нь цэнэггүй болдог. Катионууд буурч, анионууд исэлддэг. Тиймээс диссоциаци нь урвуу үйл явц юм.

Энэхүү цахилгаан химийн процессын үндсэн шинж чанаруудын нэг нь электролитийн диссоциацийн зэрэг бөгөөд энэ нь ууссан бодисын нийт молекулын тоонд гидратжсан тоосонцоруудын харьцаагаар илэрхийлэгддэг. Энэ үзүүлэлт өндөр байх тусам электролит нь энэ бодисыг илүү хүчтэй болгодог. Үүний үндсэн дээр бүх бодисыг сул, дунд хүч, хүчтэй электролит гэж хуваадаг.

Диссоциацийн зэрэг нь дараах хүчин зүйлээс хамаарна: a) ууссан бодисын шинж чанар; б) уусгагчийн шинж чанар, түүний диэлектрик тогтмол ба туйлшрал; в) уусмалын концентраци (энэ үзүүлэлт бага байх тусам диссоциацийн түвшин их байх болно); г) уусгах орчны температур. Жишээлбэл, цууны хүчлийн диссоциацийг дараах томъёогоор илэрхийлж болно:

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

Хүчтэй электролитууд нь усан уусмалд анхны молекул болон гидратжаагүй ион агуулаагүй тул бараг эргэлт буцалтгүй задалдаг. Ион ба ковалент туйлшралтай химийн холбоо бүхий бүх бодисууд диссоциацийн процесст хамрагддаг гэдгийг нэмж хэлэх хэрэгтэй. Электролитийн диссоциацийн онолыг 1887 онд Шведийн нэрт физикч, химич Сванте Аррениус боловсруулсан.