Otopine elektrolita su posebne tekućine koje su djelimično ili potpuno u obliku nabijenih čestica (jona). Sam proces cijepanja molekula na negativno (anjoni) i pozitivno nabijene (kationi) čestice naziva se elektrolitička disocijacija. Disocijacija u rastvorima je moguća samo zbog sposobnosti jona da interaguju sa molekulima polarne tečnosti, koja deluje kao rastvarač.
Šta su elektroliti
Otopine elektrolita se dijele na vodene i nevodene. Vodene su prilično dobro proučene i veoma su rasprostranjene. Nalaze se u gotovo svakom živom organizmu i aktivno su uključeni u mnoge važne biološke procese. Nevodeni elektroliti se koriste za izvođenje elektrohemijskih procesa i raznih hemijskih reakcija. Njihova upotreba dovela je do pronalaska novih hemijskih izvora energije. Oni igraju važnu ulogu u fotoelektrohemijskim ćelijama, organskoj sintezi, elektrolitičkim kondenzatorima.
Rastopine elektrolita u zavisnosti od stepena disocijacije mogu se podeliti najaka, srednja i slaba. Stepen disocijacije (α) je omjer broja molekula razloženih na nabijene čestice i ukupnog broja molekula. Za jake elektrolite, vrijednost α se približava 1, za srednje elektrolite α≈0,3, a za slabe elektrolite α<0, 1, Jaki elektroliti obično uključuju soli, određeni broj nekih kiselina - HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, hidroksidi barijuma, stroncijuma, kalcijuma i alkalnih metala. Ostale baze i kiseline su srednji ili slabi elektroliti.
Svojstva otopina elektrolita
Formiranje rastvora je često praćeno termalnim efektima i promenama zapremine. Proces rastvaranja elektrolita u tečnosti odvija se u tri faze:
- Razbijanje intermolekularnih i hemijskih veza rastvorenog elektrolita zahteva utrošak određene količine energije i stoga se toplota apsorbuje (∆Nrešeno > 0).
- U ovoj fazi, rastvarač počinje da stupa u interakciju sa ionima elektrolita, što dovodi do stvaranja solvata (u vodenim rastvorima - hidrata). Ovaj proces se naziva solvatacija i egzoterman je, tj. toplina se oslobađa (∆ Nhydr < 0).
- Posljednji korak je difuzija. Ovo je ujednačena distribucija hidrata (solvata) u zapremini rastvora. Ovaj proces zahtijeva troškove energije i stoga se otopina hladi (∆Ndif > 0).
Dakle, ukupan termički efekat rastvaranja elektrolita može se zapisati na sledeći način:
∆Nsolv=∆Nrelease + ∆Nhydr + ∆N diff
Konačni znak ukupnog termičkog efekta rastvaranja elektrolita zavisi od toga kakvi su sastavni energetski efekti. Ovaj proces je obično endotermičan.
Svojstva rastvora prvenstveno zavise od prirode njegovih sastavnih komponenti. Osim toga, na svojstva elektrolita utiču sastav rastvora, pritisak i temperatura.
U zavisnosti od sadržaja rastvorene supstance, svi rastvori elektrolita se mogu podeliti na ekstremno razblažene (koji sadrže samo "tragove" elektrolita), razblažene (sa malim sadržajem rastvorene supstance) i koncentrisane (sa značajan sadržaj elektrolita).
Hemijske reakcije u otopinama elektrolita, koje su uzrokovane prolaskom električne struje, dovode do oslobađanja određenih tvari na elektrodama. Ovaj fenomen se naziva elektroliza i često se koristi u modernoj industriji. Konkretno, elektroliza proizvodi aluminijum, vodonik, hlor, natrijum hidroksid, vodikov peroksid i mnoge druge važne supstance.
