Электролит что это за раствор
Электролит что это за раствор
В качестве стартерных батарей в автотранспорте используются свинцово-кислотные аккумуляторы. Функционирование аккумулятора обеспечивается специальным раствором серной кислоты — электролитом. О том, что такое аккумуляторный электролит, каких типов он бывает, и как его использовать — читайте в статье.
Что такое электролит?
Аккумуляторный электролит — водный раствор серной кислоты, предназначенный для использования в свинцово-кислотных аккумуляторных батареях (АКБ). Электролит готовится путем растворения концентрированной серной кислоты в дистиллированной воде, молекулы кислоты в данном растворе диссоциируют (распадаются) на ионы — это явление наделяет электролит электропроводящими свойствами.
Но прежде, чем применять электролит для той или иной цели, необходимо разобраться в его характеристиках и особенностях применения.
Зачем в аккумуляторе электролит?
Электролит, свинцовые пластины и пористый диоксид свинца (PbO2) — три основных компонента свинцово-кислотного аккумулятора. Именно в присутствии кислотного электролита протекают электрохимические реакции, делающие возможным накопление и отдачу аккумулятором электрического заряда.
Во время разряда АКБ металлический свинец и оксид свинца вступают в реакцию с серной кислотой (точнее — с ее отрицательными ионами SO4 и положительными ионами H), образуя сульфат свинца (PbSO4) и воду, при этом на анодных пластинах выделяются избыточные электроны. На катодных пластинах, напротив, наблюдается недостаток электронов, благодаря этому при замыкании анода и катода между ними возникает электрический ток. Во время заряда АКБ проходят обратные реакции — под действием тока от стороннего источника из сульфата свинца образуются чистый свинец, диоксид свинца и кислота.
В ходе данных реакций количество серной кислоты и воды в электролите изменяется, что приводит к изменению его плотности и объема. При разряде АКБ концентрация кислоты понижается, а концентрация воды немного увеличивается, что приводит к падению плотности и к некоторому увеличению объема электролита. В процессе заряда плотность повышается, а объем несколько понижается.
Типы и характеристики электролитов
Электролит изготавливается смешиванием концентрированной серной кислоты и дистиллированной воды в строго определенных пропорциях. Для изготовления электролита используется специальная аккумуляторная серная кислота (по ГОСТ 667-73) и дистиллированная вода (по ГОСТ 6709-72). Данный раствор используется во всех типах современных свинцово-кислотных аккумуляторов.
Главная характеристика электролита — плотность. Для нормальной работы АКБ плотность электролита должна лежать в пределах 1,23-1,4 г/куб. см, так как именно при такой плотности раствор имеет максимальную электропроводность. Однако плотность концентрированной серной кислоты составляет 1,83 г/куб. см, поэтому для достижения необходимой плотности кислота смешивается с водой.
Плотность электролита в значительной степени зависит от двух параметров: температуры и степени заряда аккумулятора.
О зависимости плотности электролита в зависимости от заряда АКБ мы сказали выше: при заряде плотность повышается, при разряде — понижается. Зависимость плотности электролита от температуры простая: при снижении температуры плотность падает, при повышении — возрастает. Поэтому нормальная плотность определяет при температуре +25°C, а чтобы верно измерять плотность при любой температуре, используют таблицу поправок к показаниям ареометра:
Чтобы компенсировать изменение плотности электролита в АКБ транспортных средств, эксплуатируемых в различных климатических поясах, применяются электролиты большей или меньшей плотности:
Кроме того, при повышении плотности электролита повышается его морозоустойчивость — более плотные электролиты устойчивы к замерзанию, поэтому они лучше подходят для эксплуатации в холодное время года и в холодных климатических поясах.
Сегодня можно купить электролит необходимой плотности, освободив себя от непростой процедуры приготовления правильного по характеристикам электролита из кислоты и воды. Электролит продается в тарах емкостью от 1 до 20 литров, поэтому всегда можно приобрести нужный для работы объем.
Использование аккумуляторного электролита
Сразу нужно отметить, что электролит не используется для текущего обслуживания аккумулятора. Наиболее часто в АКБ снижается уровень электролита и падает его уровень, в этом случае обслуживание выполняется добавлением воды. Дело в том, что в процессе работы аккумулятора из электролита испаряется вода, а кислота остается на месте. Также потеря воды может возникать в случае перезаряда аккумулятора — при достижении определенной плотности концентрация серной кислоты в электролите снижается и ее уже не хватает для нормального протекания указанных выше электролитических реакций. В этих условиях начинается процесс электрохимического разложения воды на водород и кислород — это проявляется «кипением» электролита, а образовавшиеся газы улетучиваются. В обоих случаях — при испарении и разложении воды — плотность электролита повышается, для ее восстановления необходимо использовать воду.
Наиболее часто электролит применяется для восстановления работы аккумулятора в случае замерзания электролита с последующей потерей его характеристик. Если электролит в АКБ замерз, то, прежде всего, необходимо занести его в теплое помещение и дождаться оттаивания. После этого аккумулятор следует поставить на зарядку с малым током — рекомендуется ток около 1 ампера и срок зарядки до 2 суток. В ходе зарядки нужно измерять плотность электролита, если она начнет повышаться, то его можно нормально зарядить и эксплуатировать.
Если же ни при каких условиях плотность не повышается, то следует произвести замену электролита. Это выполняется следующим образом:
Зарядку следует остановить, когда плотность электролита и напряжение на клеммах будут стабильными в течение хотя бы двух часов.
Но если замерзание аккумулятора вызвало деформацию или разрушение пластин, то менять электролит уже бесполезно — нужно покупать новую батарею.
Аналогично устраняются и другие проблемы с аккумулятором — утечка или загрязнение электролита, ремонт АКБ после короткого замыкания и т.д. Но в этих случаях прежде нужно проверить аккумулятор на целостность и ремонтопригодность, при обнаружении трещин и других физических повреждений батарея ремонту не подлежит, ее нужно утилизировать.
Особый случай — ввод в эксплуатацию сухозаряженных аккумуляторов, которые поставляются без электролита. Обычно для подготовки такого аккумулятора его нужно заполнить электролитом и дождаться достижения необходимой плотности — все эти действия обязательно прописаны в инструкции к аккумулятору. Предварительную зарядку сухозаряженного АКБ проводить не нужно!
Во всех случаях необходимо правильно рассчитывать объем электролита, чтобы сделать правильную покупку. Объем электролита в АКБ зависит от его напряжения и электрической емкости. Наиболее распространенные 12-вольтовые аккумуляторные батареи емкостью 55-60 А·ч вмещают 2,5-3 литра, емкостью 75-90 А·ч — от 3,5 до 5 литров. Большие 24-вольтовые АКБ емкостью свыше 100 А·ч могут содержать 10 и более литров электролита. При покупке рекомендуется брать электролит с небольшим запасом, так как в процессе работы возможны непредвиденные потери и утечки.
Электролит
Электроли́т — вещество, расплав или раствор которого проводит электрический ток вследствие диссоциации на ионы, однако само вещество электрический ток не проводит. Примерами электролитов могут служить растворы кислот, солей и оснований. Электролиты — проводники второго рода, вещества, которые в растворе (или расплаве) состоят полностью или частично из ионов и обладающие вследствие этого ионной проводимостью.
Содержание
Степень диссоциации
Классификация
Исходя из степени диссоциации все электролиты делятся на две группы
Между этими двумя группами четкой 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. [2] 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
Конденсаторы данного типа, в отличие от других типов, обладают несколькими отличительными особенностями:
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Электролит» в других словарях:
электролит — электролит … Орфографический словарь-справочник
ЭЛЕКТРОЛИТ — (греч.). Жидкое тело, разлагаемое при помощи электрического (гальванического) тока. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ЭЛЕКТРОЛИТ Жидкость, подверженная разложению посредством гальванического тока.… … Словарь иностранных слов русского языка
электролит — а, м. électrolyte m. < électro + гр. lytos разлагаемый. спец. Химическое вещество (в расплаве или растворе), способное разлагаться на составные части при прохождении через него электрического тока. Электролит аккумулятора. БАС 1. Швыряло… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
электролит — Раствор, в котором при прохождении через него электрического тока происходит разложение вещества, которое приводит к появлению электрического тока. Электролит является основой аккумуляторов и батарей. [Гипертекстовый энциклопедический словарь по… … Справочник технического переводчика
ЭЛЕКТРОЛИТ — ЭЛЕКТРОЛИТ, раствор или расплав солей, способный проводить электрический ток и используемый для ЭЛЕКТРОЛИЗА (в ходе которого он разлагается). Ток в электролитах проводится заряженными частицами ИОНАМИ, а не электронами. Например, в свинцово… … Научно-технический энциклопедический словарь
ЭЛЕКТРОЛИТ — ЭЛЕКТРОЛИТ, электролита, муж. (от слова электрический и греч. lytos растворенный) (физ.). Раствор какого нибудь вещества, способного разлагаться на составные части при электролизе. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
электролит — сущ., кол во синонимов: 1 • католит (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
Электролит — Электролитами называют вещества, растворы и сплавыкоторых с другими веществами электролитически проводят гальваническийток. Признаком электролитической проводимости в отличие от металлическойдолжно считать возможность наблюдать химическое… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
электролит — – вещество, водный раствор или расплав которого проводит электрический ток. Общая химия : учебник / А. В. Жолнин [1] … Химические термины
ЭЛЕКТРОЛИТ — вещество, водный раствор или расплав которого проводит электрический ток (см.), образующимися в результате электролитической (см.). Этим Э., называемые также (см.) второго рода, отличаются от металлов (проводников первого рода), в которых перенос … Большая политехническая энциклопедия
Электролиты: свойства и классификации
Электролиты – растворы, имеющие в своем составе заряженные частицы, которые принимают участие в переносе зарядов между электродом и катодом. Могут быть сильными и слабыми. Процесс распада молекул на ионы называется электролитической диссоциацией. Неэлектролиты – водные растворы, в которые вещество перешло в виде молекул с сохранением первоначальной структуры. Все молекулы вещества в таких растворах окружены гидратными оболочками (молекулами воды) и не могут переносить электрический заряд.
Растворение кристалла поваренной соли
Как протекает электролитическая диссоциация
Вещества-электролиты устроены за счет ионных или ковалентных полярных связей.
Во время растворения происходит химическое воздействие вещества с молекулами воды, в результате чего оно распадается на электроны. Молекулы воды – активные диполи с двумя полюсами: положительным и отрицательным. Атомы водорода располагаются под углом 104,5°, за счет этого молекула воды приобретает угловую форму.
Вещества, имеющие ионную кристаллическую решетку, намного легче диссоциируют, они уже состоят из активных ионов, а диполи воды во время растворения только ориентируют их. Между диполями воды и ионами электролита возникают усилия взаимного притяжения, связи кристаллической решетки ослабевают и ионы покидают кристалл.
Последовательность процессов при диссоциации растворов с ионной связью
На первом этапе молекулы вещества ориентируются около диполей воды, далее происходит гидратация, а на завершающем этапе диссоциация.
Похожим образом диссоциируют электролиты, у которых молекулы строятся за счет ковалентных связей. Разница только в том, что диполи воды превращают ковалентные связи в ионные. При этом наблюдается такая последовательность процессов:
Электролитическая диссоциация полярной молекулы хлороводорода на гидратированные ионы
В растворах происходит хаотическое движение гидратированных ионов, они могут сталкиваться между собой и опять образовывать отдельные связи. Такой процесс называется ассоциацией.
Классификация электролитов
Все электролиты кроме ионов содержат молекулярные структуры, неспособные переносить разряд. Процентное содержание этих элементов оказывает прямое влияние на возможность проводить ток, параметр обозначается α и определяется по формуле:
Для вычисления берется отношение количества частиц, распавшихся на ионы к общему числу растворенных частиц. Степень распада определяется опытным путем, если она равняется нулю, то диссоциация полностью отсутствует, если равняется единице, то все вещества в электролите распались на ионы. С учетом химического состава электролиты имеют неодинаковую степень диссоциации, параметр зависит от природы и концентрации раствора, чем ниже концентрация, тем выше диссоциация. Согласно данным определениям все электролиты делятся на две группы.
Способность к диссоциации зависит от нескольких факторов, слабые электролиты во многом определяются химическими и физическими особенностями вещества. Важное значение имеет химический состав растворителя.
От каких факторов зависит степень диссоциации
График зависимости константы диссоциации от концентрации
Главные положения теории электролитической диссоциации Согласно существующей теории, электролитическая диссоциация позволяет растворам проводить электрический ток. В зависимости от этой способности они делятся на электролиты и неэлектролиты. Процесс распада веществ на ионы называется диссоциацией, положительно заряженные двигаются к катоду и называются катионами, негативно заряженные двигаются к аноду и называются анионами. Состав электролитов оказывает влияние на способность к диссоциации, технические нормы позволяют определять эту зависимость количественно.
С учетом получаемых после диссоциации ионов изменяется свойство электролитов. Вне зависимости от химического характера образуемых после диссоциации ионов, электролиты подразделяются на три большие классы:
1.Кислоты. В результате распада образуются анионы кислотного остатка и катионы водорода. Кислоты многоосновные могут преобразовываться по первой степени:
2. Основания. Электролиты, дисоциирующие на анионы гидроксогрупп и катионы металла.
3. Соли. Электролиты диссоциируют на анионы кислотного остатка и катионы металлов. Процесс происходит в одну ступень.
Химические свойства электролитов описываются при помощи химических уравнений и определяются свойствами образованных ионов. Для удаления вредных химических соединений, выделяемых в воздух во время диссоциации, используются химически нейтральные пластиковые воздуховоды.
Перспективы развития теории диссоциации На современном этапе развития теории ученые предпринимают попытки описать динамические и термодинамические свойства электролитов учитывая концепцию ионно-молекулярной структуры. Классическая теория считается примитивной, в ней ионы представляются как заряженные жесткие сферы. Главный недостаток традиционной теории – невозможность объяснить локальное снижение диэлектрической проницательности в первом приближении. Ряд растворителей поддается описанию физических свойств ступенчатой зависимостью, но протонные водные растворители имеют намного сложнее процессы релаксации.
Непримитивные модели, рассматривающие ионы в одинаковом масштабе, делятся на две группы:
Зависимость диэлектрической проницаемости от расстояния между ионами
Неравновесные явления в растворах электролитов
Неравновесный распад объясняется несколькими физическими процессами.
Контакт двух растворов с различными показателями концентрации
Принципиальная схема моста переменного тока во время измерения электропроводности
Схема определения числа переноса
Перемещение ионов в среде электрического поля по статистике является усредненным процессом, ионы делают беспорядочные перескоки, а элегическое поле оказывает только определенное влияние, точно рассчитать силу и вероятность влияния невозможно. В связи с этим, аналогия диссоциации с обыкновенным поступательным движением твердых тел весьма приближенная, но она позволяет принимать правильные качественные выводы.
Электролиты: понятие и свойства
Электролиты — растворы, содержащие большую концентрацию ионов, обеспечивающих прохождение электрического тока. Как правило, это водные растворы солей, кислот и щелочей.
Это интересно
В организме человека и животных электролиты играют важную роль: к примеру, электролиты крови с ионами железа транспортируют кислород в ткани; электролиты с ионами калия и натрия регулируют водно-солевой баланс организма, работу кишечника и сердца.
Свойства
Чистая вода, безводные соли, кислоты, щелочи ток не проводят. В растворах же вещества распадаются на ионы и проводят ток. Именно поэтому электролиты называют проводниками второго порядка (в отличие от металлов). Электролитами могут быть также расплавы и некоторые кристаллы, в частности диоксид циркония и иодид серебра.
Главное свойство электролитов — способность к электролитической диссоциации, то есть к распаду молекул при взаимодействии с молекулами воды (или других растворителей) на заряженные ионы.
По типу ионов, образующихся в растворе, различают электролит щелочной (электропроводимость обусловлена ионами металлов и ОН-), солевой и кислотный (с ионами Н+ и остатками основания кислоты).
Для количественной характеристики способности электролита к диссоциации введен параметр «степень диссоциации». Эта величина отражает процент молекул, подвергшихся распаду. Она зависит от:
• самого вещества;
• растворителя;
• концентрации вещества;
• температуры.
Электролиты делят на сильные и слабые. Чем лучше реагент растворяется (распадается на ионы), тем сильнее электролит, тем лучше он проводит ток. К сильным электролитам относятся щелочи, сильные кислоты и растворимые соли.
Для электролитов, использующихся в аккумуляторах, очень важен такой параметр, как плотность. От нее зависят условия эксплуатации аккумулятора, его емкость и срок службы. Определяют плотность с помощью ареометров.
Меры предосторожности при работе с электролитами
Самые популярные электролиты, это раствор концентрированной серной кислоты и щелочи — чаще всего гидроксиды калия, натрия, лития. Все они вызывают химические ожоги кожи и слизистых, очень опасные ожоги глаз. Именно поэтому все работы с такими электролитами нужно производить в отдельном, хорошо вентилируемом помещении, используя средства защиты: одежду, маски, очки, резиновые перчатки.
• Рядом с помещением, где проводятся работы с электролитами, должна храниться аптечка с набором нейтрализующих средств и кран с водой.
• Кислотные ожоги нейтрализуются раствором соды (1 ч.л. на 1 ст. воды).
• Ожоги щелочью нейтрализуют раствором борной кислоты (1 ч.л. на 1 ст. воды).
• Для промывания глаз нейтрализующие растворы должны быть в два раза слабее.
• Поврежденные участки кожи сначала промывают нейтрализатором, а потом мылом и водой.
• Если электролит пролили, его собирают опилками, потом промывают нейтрализатором и вытирают насухо.
При работе с электролитом следует выполнять 
все требования техники безопасности. Например, кислоту наливают в воду (а не наоборот!) не вручную, а с помощью приспособлений. Куски твердой щелочи в воду опускают не руками, а щипцами или ложками. Нельзя работать в одном помещении с аккумуляторами на разнотипных электролитах, и хранить их вместе тоже запрещается.
Некоторые работы требуют «кипения» электролита. При этом выделяется водород — горючий и взрывоопасный газ. В таких помещениях должна использоваться взрывобезопасная электропроводка и электроприборы, запрещается курение и любые работы с открытым огнем.
Хранят электролиты в пластиковых емкостях. Для работы подходит стеклянная, керамическая, фарфоровая посуда и инструменты.
В следующей статье расскажем подробнее о видах и применении электролита.
Что такое электролит
Вещества, в которых электрический ток обусловлен движением ионов, то есть ионной проводимостью, называются электролитами. Электролиты относятся к проводникам второго рода, поскольку ток в них связан с химическими процессами, а не просто с движением электронов, как например в металлах.
В зависимости от вида ионов, на которые распадается вещество при растворении в воде, можно выделить электролиты без ионов Н+ и ОН- (солевые электролиты), электролиты с обилием ионов Н+ (кислоты) и электролиты с преобладанием ионов ОН- (основания).
Если при диссоциации молекул электролита образуется равное число положительных и отрицательных ионов, такой электролит называется симметричным. Или же несимметричным, если количество положительных и отрицательных ионов в растворе не одинаково. Примеры симметричных электролитов — KCL-1,1-валентный электролит и CaSO4 – 2,2-валентный электролит. Представителем несимметричного электролита является, например, H2SO4 – 1,2-валентный электролит.
Все электролиты можно условно разделить на сильные и слабые, в зависимости от их способности к диссоциации. Сильные электролиты в разбавленных растворах почти полностью распадаются на ионы. К ним относится большое количество неорганических солей, некоторые кислоты и основания в водных растворах или растворителях с высокой диссоциирующей способностью, таких как спирты, кетоны или амиды.
Слабые электролиты распадаются лишь частично, и пребывают в динамическом равновесии с недиссоциированными молекулами. К ним относится большое количество органических кислот, а также многие основания в растворителях.
Степень диссоциации зависит от нескольких факторов: от температуры, от концентрации, от вида растворителя. Так, один и тот же электролит при разной температуре или при одинаковой температуре, но в разных растворителях, будет диссоциирован в разной степени.
Поскольку электролитическая диссоциация по определению порождает большее количество частиц в растворе, это приводит к значительным различиям в физических свойствах растворов электролитов и веществ иного рода: увеличивается осмотическое давление, изменяется температура замерзания по отношению к чистому растворителю и т. д.
Часто ионы электролита участвуют в электрохимических процессах и химических реакциях как самостоятельные кинетические единицы, независимо от других присутствующих в растворе ионов: на электродах, погруженных в электролит, при прохождении через электролит тока, протекают окислительно-восстановительные реакции, продукты которых добавляются в состав электролита.
Таким образом, электролиты — это сложные системы веществ, включающие в себя ионы, молекулы растворителя, недиссоциированные молекулы растворенного вещества, ионные пары и более крупные соединения. И свойства электролитов определяются поэтому целым рядом факторов: характером ион-молекулярных и ион-ионных взаимодействий, изменением структуры растворителя при наличии растворенных частиц и т. д.
Ионы и молекулы полярных электролитов очень активно взаимодействуют друг с другом, что приводит к формированию сольватных структур, роль которых становится значительнее с уменьшением размеров ионов и с ростом их валентностей. Энергия сольватации является мерой взаимодействия ионов электролита с молекулами растворителя.
Электролиты, в зависимости от их концентрации, бывают: разбавленными растворами, переходными и концентрированными. Разбавленные растворы близки по структуре к чистому растворителю, но присутствующие ионы нарушают эту структуру своим влиянием. Такие слабые растворы сильных электролитов отличаются от идеальных растворов по свойствам в силу электростатического взаимодействия между ионами.
Переходная область концентрации характеризуется значительным изменением структуры растворителя из-за влияния ионов. При еще более высокой концентрации большинство молекул растворителя участвуют в сольватационных структурах с ионами, создавая таким образом дефицит растворителя.
Концентрированный же раствор имеет структуру близкую к ионному расплаву или кристаллосольвату, отличающуюся высокой упорядоченностью и единообразием ионных структур. Такие ионные структуры связываются друг с другом и с молекулами воды в ходе сложных взаимодействий.
Для электролитов характерны высокотемпературная и низкотемпературная области их свойств, а также области высоких и нормальных давлений. С ростом давления или температуры снижается молярная упорядоченность растворителя, слабеет влияние ассоциативных и сольватационных эффектов на свойства раствора. А когда температура падает ниже температуры плавления — некоторые электролиты переходят в стеклообразное состояние. Примером такого электролита может служить водный раствор LiCl.
Сегодня электролиты играют особую важную роль в мире техники и биологии. В биологических процессах электролиты выступают средой неорганического и органического синтеза, а в технике — основой электрохимических производств.
Электролиз, электрокатализ, коррозия металлов, электрокристаллизация — данные явления занимают важные места во многих современных производствах, особенно применительно к энергетике и защите окружающей среды.