Le soluzioni elettrolitiche sono liquidi speciali che sono parzialmente o completamente sotto forma di particelle cariche (ioni). Il processo stesso di scissione delle molecole in particelle caricate negativamente (anioni) e positivamente (cationi) è chiamato dissociazione elettrolitica. La dissociazione in soluzioni è possibile solo grazie alla capacità degli ioni di interagire con le molecole del liquido polare, che funge da solvente.
Cosa sono gli elettroliti
Le soluzioni di elettroliti si dividono in acquose e non acquose. Quelli ad acqua sono stati studiati abbastanza bene e sono molto diffusi. Si trovano in quasi tutti gli organismi viventi e sono attivamente coinvolti in molti importanti processi biologici. Gli elettroliti non acquosi vengono utilizzati per eseguire processi elettrochimici e varie reazioni chimiche. Il loro utilizzo ha portato all'invenzione di nuove fonti di energia chimica. Svolgono un ruolo importante nelle cellule fotoelettrochimiche, nella sintesi organica, nei condensatori elettrolitici.
Le soluzioni di elettroliti a seconda del grado di dissociazione possono essere suddivise inforte, medio e debole. Il grado di dissociazione (α) è il rapporto tra il numero di molecole decomposte in particelle cariche e il numero totale di molecole. Per elettroliti forti, il valore di α si avvicina a 1, per elettroliti medi α≈0,3 e per elettroliti deboli α<0, 1.
Gli elettroliti forti di solito includono sali, alcuni acidi - HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, idrossidi di bario, stronzio, calcio e metalli alcalini. Altre basi e acidi sono elettroliti medi o deboli.
Proprietà delle soluzioni elettrolitiche
La formazione di soluzioni è spesso accompagnata da effetti termici e variazioni di volume. Il processo di dissoluzione dell'elettrolita nel liquido avviene in tre fasi:
- La distruzione dei legami intermolecolari e chimici dell'elettrolita disciolto richiede il dispendio di una certa quantità di energia e quindi il calore viene assorbito (∆Нrisolto > 0).
- In questa fase, il solvente inizia a interagire con gli ioni elettroliti, provocando la formazione di solvati (in soluzioni acquose - idrati). Questo processo è chiamato solvatazione ed è esotermico, cioè il calore viene rilasciato (∆ Нhydr < 0).
- L'ultimo passo è la diffusione. Questa è una distribuzione uniforme di idrati (solvati) nel volume della soluzione. Questo processo richiede costi energetici e quindi la soluzione viene raffreddata (∆Нdif > 0).
Quindi, l'effetto termico totale della dissoluzione dell'elettrolita può essere scritto come segue:
∆Нsolv=∆Нrelease + ∆Нhydr + ∆Н diff
Il segno finale dell'effetto termico totale della dissoluzione dell'elettrolito dipende da quali saranno gli effetti dell'energia costituente. Questo processo è solitamente endotermico.
Le proprietà di una soluzione dipendono principalmente dalla natura dei suoi componenti costitutivi. Inoltre, le proprietà dell'elettrolita sono influenzate dalla composizione della soluzione, dalla pressione e dalla temperatura.
A seconda del contenuto della sostanza disciolta, tutte le soluzioni elettrolitiche possono essere suddivise in estremamente diluite (che contengono solo "tracce" dell'elettrolita), diluite (con un piccolo contenuto di sostanza disciolta) e concentrate (con un contenuto significativo di elettrolita).
Le reazioni chimiche nelle soluzioni elettrolitiche, che sono causate dal passaggio di corrente elettrica, portano al rilascio di determinate sostanze sugli elettrodi. Questo fenomeno è chiamato elettrolisi ed è spesso utilizzato nell'industria moderna. In particolare, l'elettrolisi produce alluminio, idrogeno, cloro, idrossido di sodio, acqua ossigenata e molte altre importanti sostanze.
