Elektroliti su tvari koje proizvode elektrovodljivu otopinu kada se otope u polarnom otapalu, kao što je voda. Mogu se podijeliti na jake i slabe elektrolite, na temelju njihove sposobnosti disociranja na ione u otopini. Elektroliti su neophodni za brojne fiziološke procese, a također se koriste u raznim industrijskim primjenama.
Kada se otope u vodi, elektroliti se razdvajaju na katione (pozitivno nabijene ione) i anione (negativno nabijene ione). Ovaj proces je poznat kao disocijacija . Sposobnost otopine da provodi elektricitet je zbog kretanja ovih iona, koji nose električni naboj.
Primjeri elektrolita uključuju natrijev klorid (NaCl), kalijev klorid (KCl) i magnezijev sulfat (MgSO 4 ). Neelektroliti, s druge strane, ne disociraju na ione u otopini i stoga ne provode struju. Primjeri neelektrolita uključuju šećer (saharozu) i etanol.
Jaki elektroliti gotovo potpuno disociraju na ione u otopini, stvarajući visoku koncentraciju iona koji rezultiraju otopinom visoke električne vodljivosti. Primjeri jakih elektrolita su klorovodična kiselina (HCl), natrijev hidroksid (NaOH) i kalijev nitrat (KNO 3 ).
Slabi elektroliti , s druge strane, samo djelomično disociraju u otopini. Ova djelomična disocijacija rezultira nižom koncentracijom iona i stoga manjom električnom vodljivošću od jakih elektrolita. Octena kiselina (CH 3 COOH) i amonijev hidroksid (NH 4 OH) primjeri su slabih elektrolita.
Disocijacija elektrolita u otopini može se prikazati kemijskim jednadžbama. Na primjer, disocijacija natrijeva klorida u vodi može se prikazati kao:
\( \textrm{NaCl} \rightarrow \textrm{Na}^{+} + \textrm{Cl}^{-} \)Slično, disocijacija octene kiseline, slabog elektrolita, može se djelomično prikazati kao:
\( \textrm{CH}_3\textrm{COOH} \rightleftharpoons \textrm{CH}_3\textrm{GUGUTATI}^{-} + \textrm{H}^{+} \)Dvostruka strelica pokazuje da je reakcija reverzibilna, što znači da se ne disociraju sve molekule octene kiseline.
Elektroliti su ključni za nekoliko tjelesnih funkcija. Na primjer, pomažu regulirati rad živaca i mišića, hidratiziraju tijelo, uravnotežuju kiselost krvi i tlak te pomažu u obnovi oštećenog tkiva. Natrij, kalij, kalcij i magnezij ključni su elektroliti neophodni za tjelesne funkcije.
U industrijskim primjenama, elektroliti se koriste u baterijama, gdje funkcioniraju kao medij za prijenos iona s jedne elektrode na drugu. Ovaj prijenos iona neophodan je za proizvodnju električne energije.
Električna vodljivost elektrolitičke otopine ovisi o koncentraciji iona, koja pak ovisi o stupnju disocijacije elektrolita. Mjerenja vodljivosti mogu se koristiti za određivanje koncentracije otopine elektrolita.
U tipičnoj postavci, AC napon se primjenjuje preko elektroda uronjenih u otopinu elektrolita. Mjeri se nastala električna struja, koja je izravno proporcionalna vodljivosti otopine. Vodljivost je veća u otopinama jakih elektrolita zbog njihove veće koncentracije iona.
Osim fizioloških i baterijskih primjena, elektroliti se također koriste u galvanizaciji, elektrolizi za proizvodnju kemikalija i kao dio otopina za hlađenje i podmazivanje u raznim proizvodnim procesima.
U zdravstvu je ravnoteža elektrolita kritičan aspekt skrbi za pacijenta, posebno u stanjima kao što su dehidracija, zatajenje bubrega ili neravnoteže elektrolita poput hiperkalemije (visoke razine kalija) ili hiponatrijemije (niske razine natrija). Praćenje i podešavanje razine elektrolita uobičajena je praksa u ovim scenarijima.
Elektroliti su prisutni u mnogim namirnicama i pićima koje konzumiramo. Na primjer, banane su poznate po visokom udjelu kalija, dok je kuhinjska sol ključni izvor natrija. Sportska pića često sadrže dodane elektrolite kao što su natrij i kalij koji pomažu nadoknaditi one izgubljene znojenjem tijekom intenzivnog vježbanja.
Razumijevanje uloge elektrolita u tijelu također može pomoći u odabiru prehrane koja podržava ravnotežu elektrolita, što je bitno za održavanje optimalnog zdravlja i dobrobiti.
Jednostavan eksperiment za razumijevanje koncepta elektrolita i njihove sposobnosti provođenja električne energije uključuje žarulju, bateriju, dvije žice i otopinu vode pomiješane s kuhinjskom soli (natrijev klorid) kao elektrolit.
Spajanjem baterije na žarulju pomoću žica i zatim umakanjem krajeva žica u otopinu slane vode, struja će teći kroz krug i zasvijetliti žarulju. Zamjena otopine slane vode destiliranom vodom (koja nema slobodnih iona) rezultirat će time da žarulja neće svijetliti, pokazujući da su ioni u otopini elektrolita neophodni za protok električne energije.
Elektroliti igraju vitalnu ulogu u biološkim sustavima i brojnim industrijskim primjenama. Svojom sposobnošću disocijacije na ione pomažu u provođenju struje, reguliraju fiziološke procese i koriste se u tehnologijama kao što su baterije i galvanizacija. Razumijevanje principa elektrolita i njihovih funkcija otvara vrata razumijevanju složenijih kemijskih i fizioloških procesa.
Bilo u učionici, laboratoriju ili svakodnevnom životu, koncept elektrolita i njihovih funkcija sastavni je dio razumijevanja prirodnog svijeta i tehnologija koje omogućuju moderan život.
