Розчини кислот, лугів, солей у воді. Електроліти та неелектроліти

Здатність розчинів багатьох речовин проводити електричний струм була виявлена Майклом Фарадеєм на початку XIX століття. Дослідження електропровідності розчинів показало, що розчини та розплави багатьох речовин (наприклад, кухонної солі) проводять електричний струм. Натомість дистильована вода, кристалічні речовини та розчини деяких інших речовин (наприклад, цукрози) не проводить електричний струм.

Речовини, водні розчини або розплави яких проводять електричний струм, були названі електролітами. Було виявлено, що до електролітів належать розчинні солі, луги і кислоти — речовини з йонними та ковалентними полярними типами хімічного зв’язку.

Неелектролітами називають речовини, водні розчини або розплави яких не проводять електричний струм. До таких речовин належать кисень, водень, цукроза, спирт. Для них характерним є ковалентний неполярний або слабополярний зв’язок.

Наявність електричного струму в розчинах солей, лугів та кислот свідчить про існування в розчинах цих речовин заряджених частинок, які здатні переміщатися. Такими частинками в розчинах є йони.

Під час розчинення йонних сполук (солей та лугів) під впливом електростатичних сил притягання між йонами кристалічних ґраток і диполями води утворюються зв’язки. Молекули води притягуються своїми негативними полюсами до позитивно заряджених йонів кристалічної ґратки, а позитивними полюсами – до негативно заряджених йонів. У результаті гідратації кристалічні ґратки руйнуються – утворюються гідратовані йони. Завдяки дифузії гідратовані йони переміщуються в об’єм розчину і вільно та хаотично рухаються.

При розчиненні сполук з ковалентним полярним зв’язком під дією диполів води полярні молекули поляризуються так сильно, що спільна електронна пара повністю переходить до більш електронегативного атома. Унаслідок цього зв’язок розривається і також утворюються гідратовані йони.

У розплавах електролітів утворення йонів відбувається завдяки посиленню коливального руху частинок кристалічних ґраток.

Процес розпаду електроліту на йони при розчиненні або при розплавленні називають електролітичною дисоціацією.

Спрощено без урахування гідратації процес електролітичної дисоціації для натрій хлориду можна представити за допомогою рівняння електролітичної дисоціації:

NaCl → Na⁺ + Cl^–.

Під дією електричного струму рух йонів стає направленим: позитивно заряджені йони (катіони) рухаються до негативно зарядженого катода, а негативно заряджені йони (аніони) рухаються до анода. Отже, електрична провідність розчинів і розплавів електролітів зумовлена наявністю в них катіонів і аніонів.

Речовини з неполярними або слабополярними ковалентними зв’язками та молекулярними кристалічними ґратками при розчиненні утворюють не йони, а молекули, які не здатні переносити електричний струм.

Процес електролітичної дисоціації є зворотним. При випарюванні розчинів відбувається притягнення протилежно заряджених йонів і утворення кристалів.

Теорія електролітичної дисоціації була запропонована С. Арреніусом в 1887 році  та доповнена пізніше уявленнями про гідратацію.