En svag elektrolyt är en typ av kemiskt ämne som inte löser sig eller bryts ner i vatten och är en dålig ledare av elektricitet, om den alls leder den. Termen ”elektrolyt” har en specifik vetenskaplig och medicinsk innebörd, men det förstås oftast som någon form av salt som bär en elektrisk laddning. Elektrolyter hjälper människor att upprätthålla en balanserad kroppskemi och är också användbara i ett antal industri- och tillverkningsmiljöer. Att säga att en elektrolyt är ”svag” är vanligtvis ett uttalande om nedbrytningen av dess jonladdningar, och gör det möjligt för forskare att förutsäga hur den kommer att reagera i en given lösning eller under vissa omständigheter. En stark elektrolyt är i allmänhet fullständigt joniserad i vatten och ger lika många katjoner, eller positivt laddade joner, och anjoner, eller negativt laddade joner. En elektrolyt klassad som ”svag”, å andra sidan, joniserar endast lite i vatten och producerar få joner, så dessa lösningar är dåliga ledare av elektricitet.
Bedömning av elektrolytstyrkan
Den elektrolytiska styrkan hos ett ämne kan vanligtvis bestämmas genom att mäta den elektriska konduktansen hos en lösning av ämnet med känd koncentration. Det finns tabeller som visar Qsp- eller jonkonstanten för många ämnen, vilket är ett mått på deras joniseringsgrad.
Att skilja en svag elektrolyt från en stark bara genom att inspektera dess kemiska formel är inte så enkelt. Svaga föreningar kommer vanligtvis att bestå av kovalenta bindningar, eller kemiska bindningar där elektroner delas av två atomer. En stark elektrolyt kommer att ha minst en jonbindning, där elektroner från en atom överförs till en annan för att producera två joner som sedan hålls samman av elektrostatiska krafter. De flesta kemiska bindningar har dock både en viss jonisk och kovalent karaktär, och därför krävs viss kunskap om kemi för att göra en rimlig uppskattning av en förenings elektrolytiska styrka.
I allmänhet är dock de flesta organiska syror och deras salter, och salterna av organiska baser, svaga ur ett elektrolytperspektiv. Ett ämne med låg vattenlöslighet kan också klassificeras som svagt. Det är dock viktigt att notera att ur teknisk synvinkel är löslighet inte detsamma som elektrolytisk styrka.
Jonisering i vatten
Rent vatten i sig är inte en bra ledare av elektricitet, och destillerat eller avjoniserat vatten, från vilket alla joner har tagits bort, leder inte lätt en elektrisk ström. Om en stark elektrolyt som bordssalt, NaCl, tillsätts, kommer dock saltet att lösas upp och ge Na+-joner och Cl-joner. Na+ kan ta emot elektroner från strömkällans negativa pol medan Cl- kommer att transportera elektroner till den positiva polen, vilket resulterar i ett nettoflöde av elektricitet genom lösningen. Ju mer salt som tillsätts, desto mer ledande kommer lösningen att vara, upp till mättnadspunkten.
I en svag elektrolyt sker denna dissociation till joner endast i liten utsträckning, vanligtvis mycket mindre än 10 %. Den stora huvuddelen av den svaga elektrolyten förblir i sin ursprungliga ojoniserade form i lösning. I sådana fall finns det inte tillräckligt med joner för att bära en elektrisk ström.
Förstå icke-elektrolyter
Förutom svaga och starka elektrolyter är icke-elektrolyter ämnen som inte joniseras i någon nämnvärd omfattning i vattenlösning, och deras lösningar leder inte elektricitet alls. De flesta organiska ämnen, såvida de inte innehåller en syra- eller basfunktionalitet, är icke-ledare och därför icke-elektrolyter. Socker och alkohol är till exempel organiska föreningar utan syra- eller basfunktionalitet och kommer därför inte att producera joner i lösning.
Praktiska tillämpningar
Att förstå de olika sätten på vilka ämnen binder och reagerar på kemisk nivå är viktigt för de flesta tillverkningsdiscipliner, och att snabbt identifiera och isolera elektrolyter efter styrka är en viktig del av många olika kemiska reaktioner. Kemister och forskare använder ofta denna sorts kunskap i hur många olika experiment och tester som helst för att uppnå rätt balans mellan syror och baser. Detta är avgörande för många läkemedelstillverkningssträvanden och medicinska prövningar, men har också konsekvenser för saker som teknisk livsmedelskemi och sammansättningen av hushållskemikalier och till och med skönhetsprodukter.