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Die geladenen chemischen Spezies, die als Ionen bekannt sind, sind in vielen verschiedenen Aspekten der Biologie, Industrie und Wissenschaft von entscheidender Bedeutung. Ein Beispiel für ein wichtiges Ion ist das positive Wasserstoffatom H +, das dafür verantwortlich ist, dass Lösungen sauer werden. Elektrolyte und Ionen hängen nach einem Grundprinzip zusammen. Elektrolyte sind die Chemikalien, aus denen Ionen hergestellt werden.
Ionen
Normalerweise hat ein Atom eines bestimmten Elements die gleiche Anzahl von Protonen und Elektronen. Protonen sind die schweren, positiv geladenen Teilchen im Atomkern, während Elektronen leicht und negativ geladen sind und den Kern umkreisen. Dies bedeutet, dass das Atom insgesamt nicht geladen ist. In einigen Fällen kann ein Atom oder eine Gruppe von Atomen Elektronen verlieren oder gewinnen und dadurch eine Ladung erhalten. Diese geladenen chemischen Spezies sind als Ionen bekannt.
Elektrolyte
Chemiker bezeichnen mit dem Begriff Elektrolyt jede chemische Verbindung, die Ionen erzeugt, wenn sie in Wasser gelöst wird. Dies geschieht, wenn sich die Moleküle einer Chemikalie im Wesentlichen auflösen und geladene Ionen bilden, die Fragmente des ursprünglichen neutralen Moleküls sind. Da einige Teile der Wassermoleküle leicht positiv und andere leicht negativ sind, kann Wasser diesen Prozess unterstützen, indem es sich um die geladenen Ionen sammelt und sie auseinander zieht.
Arten von Elektrolyten
Es gibt zwei verschiedene Arten von Elektrolyten, basierend auf dem Grad, in dem diese Verbindungen in Lösung auseinander brechen. Starke Elektrolyte brechen vollständig auseinander, wobei jedes Molekül in seine Ionenbestandteile zerfällt. Ein Beispiel ist Salz (NaCl), das sich unter Bildung von Natriumionen (Na +) und Chloridionen (Cl-) auflöst. Dies tun auch starke Säuren wie Salzsäure (HCl). Bei schwachen Elektrolyten zerfällt nur ein Bruchteil der gelösten Verbindung in Ionen; der rest bleibt erhalten. Ein Beispiel für einen schwachen Elektrolyten ist Essigsäure, CH3COOH.
Elektrolyt-Anwendungen
Da Ionen viele wichtige Anwendungen haben, gibt es für die Elektrolyte, aus denen diese Ionen bestehen, ebenso viele Verwendungszwecke. Der menschliche Körper verwendet Elektrolyte wie Salz, um die Ionen (wie Natrium) zu produzieren, die für verschiedene Stoffwechselprozesse, die das Leben unterstützen, wesentlich sind. Elektrolytlösungen, die zu Zink- und Kupferionen führen, finden Anwendung in Batterien, in denen sie Strom leiten. Verschiedene Elektrolyte, die sowohl schwache als auch starke Säuren und Basen sind, sind sehr wichtig und werden in Industrie und Wissenschaft vielfach verwendet, von der Verarbeitung von Metallen bis zur Herstellung anderer Chemikalien.