Kaj je elektrolit

Snovi, v katerih je električni tok posledica gibanja ionov, tj. ionska prevodnostimenujemo elektroliti. Elektroliti spadajo med prevodnike druge vrste, saj je tok v njih povezan s kemičnimi procesi in ne le z gibanjem elektronov, kot pri kovinah.

Molekule teh snovi v raztopini so sposobne elektrolitske disociacije, to pomeni, da se pri raztapljanju razgradijo na pozitivno nabite (katione) in negativno nabite (anione) ione. V naravi lahko najdemo trdne elektrolite, ionske taline in raztopine elektrolitov. Glede na vrsto topila so elektroliti vodni in nevodni ter posebna vrsta - polielektroliti.

Glede na vrsto ionov, na katere snov pri raztapljanju v vodi razpade, so elektroliti brez ionov H + in OH- (elektroliti soli), elektroliti z obilico ionov H + (kisline) in elektroliti s prevlado ionov OH- ( bazo) lahko izoliramo.

Če med disociacijo molekul elektrolita nastane enako število pozitivnih in negativnih ionov, se tak elektrolit imenuje simetričen.Ali asimetrično, če število pozitivnih in negativnih ionov v raztopini ni enako. Primera simetričnih elektrolitov - KCl - 1,1-valentni elektrolit in CaSO4 - 2,2-valentni elektrolit. Predstavnik asimetričnega elektrolita je na primer H2TAKA4 — 1,2-valentni elektrolit.

Vse elektrolite lahko v grobem razdelimo na močne in šibke, odvisno od njihove sposobnosti disociacije. Močni elektroliti v razredčenih raztopinah skoraj popolnoma razpadejo na ione. Sem spadajo številne anorganske soli, nekatere kisline in baze v vodnih raztopinah ali topila z visoko disociacijsko močjo, kot so alkoholi, ketoni ali amidi.

Šibki elektroliti se le delno razgradijo in so v dinamičnem ravnovesju z nedisociiranimi molekulami. Ti vključujejo veliko število organskih kislin kot tudi veliko baz v topilih.

Stopnja disociacije je odvisna od več dejavnikov: temperature, koncentracije in vrste topila. Torej bo isti elektrolit pri različnih temperaturah ali pri isti temperaturi, vendar v različnih topilih, disociiran do različnih stopenj.

Ker elektrolitska disociacija po definiciji ustvarja večje število delcev v raztopini, vodi do bistvenih razlik v fizikalnih lastnostih raztopin elektrolitov in snovi različnih vrst: osmotski tlak se poveča, temperatura zmrzovanja se spremeni glede na čistost topila in drugi.

Elektrolitski ioni pogosto sodelujejo v elektrokemičnih procesih in kemijskih reakcijah kot samostojne kinetične enote, neodvisne od drugih ionov, prisotnih v raztopini: na elektrodah, potopljenih v elektrolit, pri prehajanju toka skozi elektrolit potekajo oksidacijsko-redukcijske reakcije, produkti ki jih dodajamo sestavi elektrolita .

Tako so elektroliti kompleksni sistemi snovi, ki vključujejo ione, molekule topil, nedisociirane molekule topljenca, ionske pare in večje spojine. Zato lastnosti elektrolitov določajo številni dejavniki: narava ionsko-molekularnih in ionsko-ionskih interakcij, spremembe v strukturi topila v prisotnosti raztopljenih delcev itd.

Ioni in molekule polarnih elektrolitov zelo aktivno medsebojno delujejo, kar vodi v nastanek solvatnih struktur, katerih vloga postane pomembnejša z zmanjšanjem velikosti ionov in povečanjem njihovih valenc. Energija solvatacije je merilo interakcije ionov elektrolita z molekulami topila.

Elektroliti so glede na koncentracijo: razredčene raztopine, prehodni in koncentrirani. Razredčene raztopine so po strukturi podobne čistemu topilu, vendar prisotni ioni s svojim vplivom porušijo to strukturo. Takšne šibke raztopine močnih elektrolitov se od idealnih raztopin razlikujejo po lastnostih zaradi elektrostatične interakcije med ioni.

Za prehodno območje koncentracije je značilna znatna sprememba strukture topila zaradi vpliva ionov.Pri še večji koncentraciji večina molekul topila sodeluje v solvacijskih strukturah z ioni in tako ustvari primanjkljaj topila.

Koncentrirana raztopina ima strukturo, ki je podobna ionski talini ali kristalnemu solvatu, za katero je značilna visoka urejenost in enotnost ionskih struktur. Te ionske strukture se vežejo med seboj in z molekulami vode prek kompleksnih interakcij.

Za elektrolite so značilna visokotemperaturna in nizkotemperaturna področja njihovih lastnosti, pa tudi območja visokega in normalnega tlaka. Z naraščanjem tlaka ali temperature se molska urejenost topila zmanjša in vpliv asociativnih in solacijskih učinkov na lastnosti raztopine oslabi. In ko temperatura pade pod tališče, nekateri elektroliti preidejo v steklasto stanje. Primer takega elektrolita je vodna raztopina LiCl.

Danes imajo elektroliti posebno pomembno vlogo v svetu tehnologije in biologije. V bioloških procesih elektroliti delujejo kot medij za anorgansko in organsko sintezo, v tehniki pa kot osnova za elektrokemijsko proizvodnjo.

Elektroliza, elektrokataliza, korozija kovin, elektrokristalizacija — ti pojavi zavzemajo pomembna mesta v številnih sodobnih industrijah, predvsem v smislu energetike in varstva okolja.

Poglej tudi: Proizvodnja vodika z elektrolizo vode – tehnologija in oprema