Naładowane związki chemiczne znane jako jony mają kluczowe znaczenie w wielu różnych aspektach biologii, przemysłu i nauki. Przykładem ważnego jonu jest dodatni atom wodoru, H+, który odpowiada za zakwaszenie roztworów. Elektrolity i jony są powiązane podstawową zasadą; elektrolity to chemikalia, z których powstają jony.
Jony
Normalnie atom danego pierwiastka ma równą liczbę protonów i elektronów. Protony to ciężkie, dodatnio naładowane cząstki znajdujące się w wewnętrznym jądrze atomu, podczas gdy elektrony są lekkie i naładowane ujemnie i krążą wokół jądra. Oznacza to, że atom nie ma ogólnego ładunku. Jednak w niektórych przypadkach atom lub grupa atomów może stracić lub zyskać elektrony i w rezultacie uzyskać ładunek. Te naładowane związki chemiczne są znane jako jony.
Elektrolity
Chemicy używają terminu elektrolit w odniesieniu do dowolnego związku chemicznego, który po rozpuszczeniu w wodzie wytwarza jony. Dzieje się tak, gdy cząsteczki substancji chemicznej zasadniczo rozpadają się, gdy substancja chemiczna rozpuszcza się, wytwarzając naładowane jony, które są fragmentami oryginalnej obojętnej cząsteczki. Ponieważ niektóre porcje cząsteczek wody są lekko dodatnie, a inne nieco ujemne, woda jest w stanie wspomóc ten proces, gromadząc wokół naładowanych jonów i pomagając je wyciągnąć niezależnie.
Rodzaje elektrolitów
Istnieją dwa różne rodzaje elektrolitów, w zależności od stopnia, w jakim związki te rozpadają się w roztworze. Silne elektrolity całkowicie się rozpadają, a każda cząsteczka dysocjuje na jej składowe jony. Przykładem jest sól (NaCl), która rozpuszcza się tworząc jony sodu (Na+) i jony chlorkowe (Cl-). Tak samo działają silne kwasy, takie jak kwas solny (HCl). Przy słabych elektrolitach tylko część rozpuszczonego związku rozpada się na jony; reszta pozostaje nienaruszona. Przykładem słabego elektrolitu jest kwas octowy CH3COOH.
Zastosowania elektrolitów
Ponieważ jony mają wiele ważnych zastosowań, wynika z tego, że jest tak samo wiele zastosowań dla elektrolitów, które wytwarzają te jony. Organizm ludzki wykorzystuje elektrolity, takie jak sól, do produkcji jonów (takich jak sód), które są niezbędne w różnych procesach metabolicznych podtrzymujących życie. Roztwory elektrolitów, w wyniku których powstają jony cynku i miedzi, znajdują zastosowanie w akumulatorach, w których przewodzą prąd. Różne elektrolity, które są jednocześnie kwasami i zasadami – zarówno słabymi, jak i silnymi – są bardzo ważne i mają wiele zastosowań w przemyśle i nauce, od obróbki metali po produkcję innych środki chemiczne.