Põhiline erinevus ionisatsiooni ja elektrolüüsi vahel seisneb selles, et ionisatsioon on elektrilaenguga keemiliste ainete moodustumine, samas kui elektrolüüs on protsess, mille käigus kasutatakse elektrivoolu mittespontaanse keemilise reaktsiooni läbiviimiseks.
Ioniseerimine ja elektrolüüs on füüsikalises keemias väga olulised protsessid. Ionisatsiooniprotsessi läbiviimiseks on erinevaid viise. Elektrolüüsi saab kasutada ka keemiliste ainete ioniseerimiseks.
Mis on ioniseerimine?
Ionisatsioon on keemiline protsess, mille käigus aatomid või molekulid saavad positiivse või negatiivse laengu. See tekib elektronide eemaldamise või saamise tõttu vastav alt aatomitest või molekulidest. Siin nimetatakse saadud ioone katioonideks või anioonideks, olenev alt nende laengust, st katioonid on positiivselt laetud ioonid ja anioonid negatiivselt laetud ioonid. Põhimõtteliselt moodustab neutraalse aatomi või molekuli elektronide kadu katiooni ja elektronide võimendus neutraalsest aatomist annab sellele negatiivse laengu, moodustades aniooni.
Kui elektron eemaldatakse neutraalsest gaasilisest aatomist energia lisamisega, moodustub see monovalentse katiooni. Selle põhjuseks on asjaolu, et neutraalsel aatomil on võrdne arv elektrone ja prootoneid, mille tulemuseks on netolaeng; kui eemaldame sellelt aatomilt elektroni, on üks üleliigne prooton, millel puudub laengu neutraliseerimiseks elektron. Seetõttu saab see aatom laengu +1 (see on prootoni laeng). Selleks vajalik energiahulk on selle aatomi esimene ionisatsioonienergia.
Pealegi on vedelas lahuses toimuv ionisatsioon ioonide moodustumine lahuses. Näiteks kui HCl molekulid lahustuvad vees, tekivad hüdroniumioonid (H3O+). Siin reageerib HCl veemolekulidega ja moodustab positiivselt laetud hüdroniumioone ja negatiivselt laetud kloriidioone (Cl–).
Lisaks võib kokkupõrgete korral toimuda ionisatsioon. Kuid seda tüüpi ionisatsioon toimub peamiselt gaasides, kui elektrivool läbib gaasi. Kui voolus olevatel elektronidel on piisav kogus energiat, mis on vajalik elektronide eemaldamiseks gaasimolekulidest, sunnivad nad elektronid gaasimolekulidest välja, tekitades ioonipaare, mis koosnevad üksikust positiivsest ioonist ja negatiivsest elektronist. Siin tekivad ka negatiivsed ioonid, kuna mõned elektronid kipuvad kinnituma gaasimolekulide külge, mitte ei tõmba elektrone välja.
Joonis 01: Ioniseerimisprotsess
Lisaks toimub ionisatsioon, kui kiirgusenergia või piisav alt energilised laetud osakesed läbivad tahkeid aineid, vedelikke või gaase; näiteks alfaosakesed, beetaosakesed ja gammakiirgus võivad aineid ioniseerida; seetõttu nimetame neid ioniseerivaks kiirguseks.
Mis on elektrolüüs?
Elektrolüüs on protsess, mille käigus kasutatakse mittespontaanse keemilise reaktsiooni käivitamiseks elektrilist alalisvoolu. Seda saame teha elektrolüütilise elemendi abil. Elektrolüüsi tehnika on oluline ühendi eraldamiseks ioonideks või muudeks komponentideks.
Elektrolüüsis läbib lahust elektrivool, mis tagab selles lahuses olevate ioonide liikuvuse. Elektrolüütiline element sisaldab kahte samasse lahusesse sukeldatud elektroodi. Ja see lahendus on elektrolüüt. Elektrolüütilise elemendi reguleerimise oluline tegur on "ülepotentsiaal". Mittespontaanse reaktsiooni läbiviimiseks peame tagama kõrgema pinge. Siin saab inertset elektroodi kasutada ka pinna loomiseks toimuva reaktsiooni jaoks.
Joonis 02: Soolalahuse elektrolüüs
Elektrolüüsil on palju rakendusi. Üks levinud rakendus on vee elektrolüüs. Siin on elektrolüüdiks vesi. Seejärel toimub veemolekulide lagunemise reaktsioon vesiniku- ja hapnikugaasideks elektrivoolu abil, mis juhitakse läbi elektrolüüdi.
Mis vahe on ioniseerimisel ja elektrolüüsil?
Ioniseerimine ja elektrolüüs on füüsikalises keemias väga olulised protsessid. Peamine erinevus ionisatsiooni ja elektrolüüsi vahel on see, et ioniseerimine on elektrilaenguga keemiliste liikide moodustumine, samas kui elektrolüüs on protsess, mille käigus kasutatakse elektrivoolu mittespontaanse keemilise reaktsiooni läbiviimiseks.
Protsessi vaagimisel võib ionisatsioon toimuda mitmel põhjusel, nagu reaktsioon neutraalse aine ja ioniseeriva aine vahel, kokkupõrgete tõttu, ioniseeriva kiirguse tõttu jne. Kuid kõik need meetodid põhjustavad kas elektronide eemaldamine või lisamine keemilistele komponentidele, st elektroni eemaldamisel moodustub katioon ja ühe elektroni saamisel anioon. Elektrolüüs on ka meetod, mida saame kasutada ühendite ioniseerimiseks. Niisiis, see on veel üks erinevus ionisatsiooni ja elektrolüüsi vahel.
Kokkuvõte – ionisatsioon vs elektrolüüs
Ioniseerimine ja elektrolüüs on füüsikalises keemias väga olulised protsessid. Peamine erinevus ionisatsiooni ja elektrolüüsi vahel on see, et ionisatsioon on elektrilaenguga keemiliste ainete moodustumine, samas kui elektrolüüs on protsess, mille käigus kasutatakse elektrivoolu mittespontaanse keemilise reaktsiooni läbiviimiseks.
