Otopine elektrolita su posebne tekućine koje su djelomično ili potpuno u obliku nabijenih čestica (iona). Sam proces cijepanja molekula na negativno (anioni) i pozitivno nabijene (kationi) čestice naziva se elektrolitička disocijacija. Disocijacija u otopinama je moguća samo zbog sposobnosti iona da interagiraju s molekulama polarne tekućine, koja djeluje kao otapalo.
Što su elektroliti
Otopine elektrolita se dijele na vodene i nevodene. Vodene su dosta dobro proučene i vrlo su rasprostranjene. Nalaze se u gotovo svakom živom organizmu i aktivno su uključeni u mnoge važne biološke procese. Nevodeni elektroliti koriste se za provođenje elektrokemijskih procesa i raznih kemijskih reakcija. Njihova uporaba dovela je do izuma novih kemijskih izvora energije. Oni igraju važnu ulogu u fotoelektrokemijskim stanicama, organskoj sintezi, elektrolitičkim kondenzatorima.
Otopine elektrolita ovisno o stupnju disocijacije mogu se podijeliti najaka, srednja i slaba. Stupanj disocijacije (α) je omjer broja molekula razloženih na nabijene čestice i ukupnog broja molekula. Za jake elektrolite, vrijednost α približava se 1, za srednje elektrolite α≈0,3, a za slabe elektrolite α<0, 1, Jaki elektroliti obično uključuju soli, niz nekih kiselina - HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, hidroksidi barija, stroncija, kalcija i alkalijskih metala. Ostale baze i kiseline su srednji ili slabi elektroliti.
Svojstva otopina elektrolita
Formiranje otopina često je popraćeno toplinskim efektima i promjenama volumena. Proces otapanja elektrolita u tekućini odvija se u tri faze:
- Razbijanje međumolekularnih i kemijskih veza otopljenog elektrolita zahtijeva utrošak određene količine energije i stoga se toplina apsorbira (∆Nriješeno > 0).
- U ovoj fazi, otapalo počinje komunicirati s ionima elektrolita, što rezultira stvaranjem solvata (u vodenim otopinama - hidrata). Taj se proces naziva solvatacija i egzoterman je, t.j. toplina se oslobađa (∆ Nhydr < 0).
- Posljednji korak je difuzija. To je jednolika raspodjela hidrata (solvata) u volumenu otopine. Ovaj proces zahtijeva troškove energije i stoga se otopina hladi (∆Ndif > 0).
Dakle, ukupni toplinski učinak otapanja elektrolita može se zapisati na sljedeći način:
∆Nsolv=∆Nrelease + ∆Nhydr + ∆N razlika
Konačni znak ukupnog toplinskog učinka otapanja elektrolita ovisi o tome kakvi su sastavni energetski učinci. Ovaj proces je obično endotermičan.
Svojstva otopine ovise prvenstveno o prirodi njezinih sastavnih komponenti. Osim toga, na svojstva elektrolita utječu sastav otopine, tlak i temperatura.
Ovisno o sadržaju otopljene tvari, sve otopine elektrolita mogu se podijeliti na izrazito razrijeđene (koje sadrže samo "tragove" elektrolita), razrijeđene (s malim sadržajem otopljene tvari) i koncentrirane (sa značajan sadržaj elektrolita).
Kemijske reakcije u otopinama elektrolita, koje su uzrokovane prolaskom električne struje, dovode do oslobađanja određenih tvari na elektrodama. Taj se fenomen naziva elektroliza i često se koristi u modernoj industriji. Konkretno, elektroliza proizvodi aluminij, vodik, klor, natrijev hidroksid, vodikov peroksid i mnoge druge važne tvari.
