Ein schwacher Elektrolyt ist eine Art chemischer Substanz, die sich in Wasser nicht auflöst oder zersetzt und die Elektrizität schlecht leitet, wenn sie überhaupt leitet. Der Begriff „Elektrolyt“ hat eine spezifische wissenschaftliche und medizinische Bedeutung, wird jedoch am häufigsten als jede Form von Salz verstanden, die eine elektrische Ladung trägt. Elektrolyte helfen den Menschen, eine ausgewogene Körperchemie aufrechtzuerhalten und sind auch in einer Reihe von Industrie- und Fertigungsumgebungen nützlich. Zu sagen, dass ein Elektrolyt „schwach“ ist, ist normalerweise eine Aussage über den Abbau seiner Ionenladungen und ermöglicht es Forschern, vorherzusagen, wie er in einer bestimmten Lösung oder unter bestimmten Umständen reagiert. Ein starker Elektrolyt ist in Wasser im Allgemeinen vollständig ionisiert und ergibt gleiche Anzahlen von Kationen oder positiv geladenen Ionen und Anionen oder negativ geladenen Ionen. Ein als „schwach“ eingestufter Elektrolyt hingegen ionisiert in Wasser nur geringfügig und produziert nur wenige Ionen, sodass diese Lösungen den Strom schlecht leiten.
Bewertung der Elektrolytstärke
Die elektrolytische Stärke eines Stoffes kann üblicherweise durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit einer Lösung des Stoffes bekannter Konzentration bestimmt werden. Es sind Tabellen verfügbar, die die Qsp oder Ionenkonstante vieler Substanzen auflisten, die ein Maß für ihren Ionisierungsgrad ist.
Es ist nicht so einfach, einen schwachen Elektrolyten nur durch die Untersuchung seiner chemischen Formel von einem starken zu unterscheiden. Schwache Verbindungen bestehen normalerweise aus kovalenten Bindungen oder chemischen Bindungen, bei denen Elektronen von zwei Atomen geteilt werden. Ein starker Elektrolyt hat mindestens eine Ionenbindung, bei der Elektronen von einem Atom auf ein anderes übertragen werden, um zwei Ionen zu erzeugen, die dann durch elektrostatische Kräfte zusammengehalten werden. Die meisten chemischen Bindungen haben jedoch sowohl einen ionischen als auch einen kovalenten Charakter, sodass einige chemische Kenntnisse erforderlich sind, um die elektrolytische Stärke einer Verbindung vernünftig abschätzen zu können.
Im Allgemeinen sind jedoch die meisten organischen Säuren und ihre Salze sowie die Salze organischer Basen aus Elektrolytsicht schwach. Ein Stoff mit geringer Wasserlöslichkeit kann auch als schwach eingestuft werden. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Löslichkeit aus technischer Sicht nicht gleich Elektrolysefestigkeit ist.
Ionisation in Wasser
Reines Wasser selbst ist kein guter Stromleiter, und destilliertes oder entionisiertes Wasser, aus dem alle Ionen entfernt wurden, leitet keinen elektrischen Strom. Wenn jedoch ein starker Elektrolyt wie Kochsalz, NaCl, hinzugefügt wird, löst sich das Salz auf und ergibt Na+-Ionen und Cl–Ionen. Das Na+ kann Elektronen vom negativen Pol der Stromquelle aufnehmen, während das Cl- Elektronen zum positiven Pol transportiert, was zu einem Nettostromfluss durch die Lösung führt. Je mehr Salz hinzugefügt wird, desto leitender wird die Lösung bis zur Sättigung.
In einem schwachen Elektrolyten tritt diese Dissoziation in Ionen nur in geringem Ausmaß auf, typischerweise weit weniger als 10 %. Der überwiegende Teil des schwachen Elektrolyten verbleibt in seiner ursprünglichen, nichtionisierten Form in Lösung. In solchen Fällen sind nicht genügend Ionen vorhanden, um einen elektrischen Strom zu tragen.
Nichtelektrolyte verstehen
Nicht-Elektrolyte sind neben schwachen und starken Elektrolyten Stoffe, die in wässriger Lösung nicht nennenswert ionisieren und deren Lösungen überhaupt keinen Strom leiten. Die meisten organischen Substanzen, sofern sie keine Säure- oder Basenfunktionalität enthalten, sind Nichtleiter und daher Nichtelektrolyte. Zucker und Alkohol zum Beispiel sind organische Verbindungen ohne Säure- oder Basenfunktionalität und produzieren daher in Lösung keine Ionen.
Praktische Anwendungen
Das Verständnis der unterschiedlichen Bindungs- und Reaktionsweisen von Substanzen auf chemischer Ebene ist für die meisten Fertigungsdisziplinen von Bedeutung. Die schnelle Identifizierung und Isolierung von Elektrolyten anhand ihrer Stärke ist ein wichtiger Bestandteil vieler verschiedener chemischer Reaktionen. Chemiker und Forscher nutzen dieses Wissen oft in unterschiedlichsten Experimenten und Tests, um das richtige Säure-Basen-Verhältnis zu erreichen. Dies ist von entscheidender Bedeutung für viele Bemühungen zur Herstellung von Arzneimitteln und medizinischen Studien, hat aber auch Auswirkungen auf Dinge wie die technische Lebensmittelchemie und die Zusammensetzung von Haushaltschemikalien und sogar Schönheitsprodukten.