Raztopine elektrolitov so posebne tekočine, ki so delno ali v celoti v obliki nabitih delcev (ionov). Sam proces cepitve molekul na negativno (anione) in pozitivno nabite (kationi) delce imenujemo elektrolitična disociacija. Disociacija v raztopinah je možna le zaradi sposobnosti ionov, da medsebojno delujejo z molekulami polarne tekočine, ki deluje kot topilo.
Kaj so elektroliti
Raztopine elektrolitov delimo na vodne in nevodne. Vodne so precej dobro raziskane in zelo razširjene. Najdemo jih skoraj v vsakem živem organizmu in so aktivno vključeni v številne pomembne biološke procese. Nevodni elektroliti se uporabljajo za izvajanje elektrokemijskih procesov in različnih kemičnih reakcij. Njihova uporaba je privedla do izuma novih kemičnih virov energije. Imajo pomembno vlogo pri fotoelektrokemičnih celicah, organski sintezi, elektrolitskih kondenzatorjih.
Raztopine elektrolitov glede na stopnjo disociacije lahko razdelimo namočna, srednja in šibka. Stopnja disociacije (α) je razmerje med številom molekul, razgrajenih na nabite delce, in skupnim številom molekul. Za močne elektrolite se vrednost α približa 1, za srednje elektrolite α≈0,3 in za šibke elektrolite α<0, 1, Močni elektroliti običajno vključujejo soli, številne nekatere kisline - HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, hidroksidi barija, stroncija, kalcija in alkalijskih kovin. Druge baze in kisline so srednji ali šibki elektroliti.
Lastnosti raztopin elektrolitov
Nastajanje raztopin pogosto spremljajo toplotni učinki in spremembe volumna. Postopek raztapljanja elektrolita v tekočini poteka v treh fazah:
- Uničenje medmolekularnih in kemičnih vezi raztopljenega elektrolita zahteva porabo določene količine energije, zato se toplota absorbira (∆Нrešeno > 0).
- Na tej stopnji topilo začne delovati z elektrolitskimi ioni, kar povzroči nastanek solvatov (v vodnih raztopinah - hidratov). Ta proces se imenuje solvatacija in je eksotermen, t.j. toplota se sprosti (∆ Нhydr < 0).
- Zadnji korak je difuzija. To je enakomerna porazdelitev hidratov (solvatov) v volumnu raztopine. Ta postopek zahteva stroške energije in zato se raztopina ohladi (∆Нdif > 0).
Tako lahko celoten toplotni učinek raztapljanja elektrolita zapišemo na naslednji način:
∆Нsolv=∆Нrelease + ∆Нhydr + ∆Н razlika
Končni znak celotnega toplotnega učinka raztapljanja elektrolita je odvisen od tega, kakšni so sestavni energijski učinki. Ta proces je običajno endotermen.
Lastnosti raztopine so odvisne predvsem od narave njenih sestavnih komponent. Poleg tega na lastnosti elektrolita vplivajo sestava raztopine, tlak in temperatura.
Odvisno od vsebnosti raztopljene snovi lahko vse raztopine elektrolitov razdelimo na izjemno razredčene (ki vsebujejo le "sledove" elektrolita), razredčene (z majhno vsebnostjo raztopljene snovi) in koncentrirane (z pomembna vsebnost elektrolita).
Kemične reakcije v raztopinah elektrolitov, ki jih povzroči prehod električnega toka, vodijo do sproščanja določenih snovi na elektrodah. Ta pojav se imenuje elektroliza in se pogosto uporablja v sodobni industriji. Z elektrolizo nastajajo predvsem aluminij, vodik, klor, natrijev hidroksid, vodikov peroksid in številne druge pomembne snovi.
