Cos'è un elettrolita

Sostanze in cui la corrente elettrica è dovuta al movimento di ioni, ad es. conducibilità ionicasono chiamati elettroliti. Gli elettroliti appartengono ai conduttori del secondo tipo, poiché la corrente in essi è correlata ai processi chimici e non semplicemente al movimento degli elettroni, come nei metalli.

Le molecole di queste sostanze in soluzione sono capaci di dissociazione elettrolitica, cioè si decompongono quando si dissolvono in ioni caricati positivamente (cationi) e caricati negativamente (anioni). In natura si possono trovare elettroliti solidi, fusioni ioniche e soluzioni elettrolitiche. A seconda del tipo di solvente, gli elettroliti sono acquosi e non acquosi, nonché un tipo speciale: polielettroliti.

A seconda del tipo di ioni in cui la sostanza si decompone quando disciolta in acqua, elettroliti senza ioni H + e OH- (elettroliti salini), elettroliti con abbondanza di ioni H + (acidi) ed elettroliti con predominanza di ioni OH- ( base) può essere isolato.

Se durante la dissociazione delle molecole di elettroliti si forma un numero uguale di ioni positivi e negativi, tale elettrolita viene chiamato simmetrico.O asimmetrico se il numero di ioni positivi e negativi nella soluzione non è lo stesso. Esempi di elettroliti simmetrici - KCl - elettrolita 1,1-valente e CaSO4 - elettrolita 2,2-valente. Un rappresentante di un elettrolita asimmetrico è, ad esempio, H2TAKA4, un elettrolita 1,2-valente.

Tutti gli elettroliti possono essere suddivisi approssimativamente in forti e deboli, a seconda della loro capacità di dissociarsi. Gli elettroliti forti in soluzioni diluite si decompongono quasi completamente in ioni. Questi includono un gran numero di sali inorganici, alcuni acidi e basi in soluzioni acquose o solventi con elevato potere di dissociazione, come alcoli, chetoni o ammidi.

Gli elettroliti deboli sono solo parzialmente decomposti e sono in equilibrio dinamico con molecole non dissociate. Questi includono un gran numero di acidi organici e molte basi in solventi.

Il grado di dissociazione dipende da diversi fattori: temperatura, concentrazione e tipo di solvente. Quindi, lo stesso elettrolita a temperature diverse, o alla stessa temperatura ma in solventi diversi, sarà dissociato a gradi diversi.

Poiché la dissociazione elettrolitica, per definizione, genera un numero maggiore di particelle in soluzione, porta a differenze significative nelle proprietà fisiche delle soluzioni di elettroliti e sostanze di diverso tipo: la pressione osmotica aumenta, la temperatura di congelamento cambia in relazione alla purezza del solvente e altri.

Gli ioni elettroliti spesso partecipano a processi elettrochimici e reazioni chimiche come unità cinetiche indipendenti, indipendenti da altri ioni presenti nella soluzione: sugli elettrodi immersi nell'elettrolita, quando la corrente attraversa l'elettrolita, avvengono reazioni di ossido-riduzione, i prodotti di che vengono aggiunti alla composizione elettrolitica.

Pertanto, gli elettroliti sono sistemi complessi di sostanze che includono ioni, molecole di solvente, molecole di soluto non dissociate, coppie di ioni e composti più grandi. Pertanto, le proprietà degli elettroliti sono determinate da una serie di fattori: la natura delle interazioni ione-molecolare e ione-ione, i cambiamenti nella struttura del solvente in presenza di particelle disciolte, ecc.

Ioni e molecole di elettroliti polari interagiscono molto attivamente tra loro, il che porta alla formazione di strutture di solvatazione, il cui ruolo diventa più significativo con una diminuzione delle dimensioni degli ioni e un aumento delle loro valenze. L'energia di solvatazione è una misura dell'interazione degli ioni elettroliti con le molecole di solvente.

Gli elettroliti, a seconda della loro concentrazione, sono: soluzioni diluite, transitorie e concentrate. Le soluzioni diluite hanno una struttura simile a un solvente puro, ma gli ioni presenti distruggono questa struttura con la loro influenza. Tali soluzioni deboli di elettroliti forti differiscono dalle soluzioni ideali nelle proprietà dovute all'interazione elettrostatica tra gli ioni.

La regione di transizione della concentrazione è caratterizzata da un cambiamento significativo nella struttura del solvente dovuto all'influenza degli ioni.A concentrazioni ancora più elevate, la maggior parte delle molecole di solvente partecipa a strutture di solvatazione con ioni, creando così un deficit di solvente.

La soluzione concentrata ha una struttura vicina a un fuso ionico o solvato cristallino, caratterizzata da un elevato ordine e uniformità delle strutture ioniche. Queste strutture ioniche si legano tra loro e con le molecole d'acqua attraverso complesse interazioni.

Le regioni ad alta e bassa temperatura delle loro proprietà, così come le regioni ad alta e normale pressione, sono caratteristiche degli elettroliti. All'aumentare della pressione o della temperatura, l'ordinamento molare del solvente diminuisce e l'influenza degli effetti associativi e di solazione sulle proprietà della soluzione si indebolisce. E quando la temperatura scende al di sotto del punto di fusione, alcuni elettroliti entrano in uno stato vetroso. Un esempio di tale elettrolita è una soluzione acquosa di LiCl.

Oggi gli elettroliti svolgono un ruolo particolarmente importante nel mondo della tecnologia e della biologia. Nei processi biologici, gli elettroliti fungono da mezzo per la sintesi inorganica e organica e nella tecnologia come base per la produzione elettrochimica.

Elettrolisi, elettrocatalisi, corrosione dei metalli, elettrocristallizzazione: questi fenomeni occupano posti importanti in molte industrie moderne, soprattutto in termini di energia e protezione ambientale.

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