Электролитом: Электролиты: понятие и свойства

Содержание

Электролиты: понятие и свойства

Электролиты — растворы, содержащие большую концентрацию ионов, обеспечивающих прохождение электрического тока. Как правило, это водные растворы солей, кислот и щелочей.

Это интересно

В организме человека и животных электролиты играют важную роль: к примеру, электролиты крови с ионами железа транспортируют кислород в ткани; электролиты с ионами калия и натрия регулируют водно-солевой баланс организма, работу кишечника и сердца.

Свойства

Чистая вода, безводные соли, кислоты, щелочи ток не проводят. В растворах же вещества распадаются на ионы и проводят ток. Именно поэтому электролиты называют проводниками второго порядка (в отличие от металлов). Электролитами могут быть также расплавы и некоторые кристаллы, в частности диоксид циркония и иодид серебра.

Главное свойство электролитов — способность к электролитической диссоциации, то есть к распаду молекул при взаимодействии с молекулами воды (или других растворителей) на заряженные ионы.

По типу ионов, образующихся в растворе, различают электролит щелочной (электропроводимость обусловлена ионами металлов и ОН-), солевой и кислотный (с ионами Н+ и остатками основания кислоты).

Для количественной характеристики способности электролита к диссоциации введен параметр «степень диссоциации». Эта величина отражает процент молекул, подвергшихся распаду. Она зависит от:
• самого вещества;
• растворителя;
• концентрации вещества;
• температуры.

Электролиты делят на сильные и слабые. Чем лучше реагент растворяется (распадается на ионы), тем сильнее электролит, тем лучше он проводит ток. К сильным электролитам относятся щелочи, сильные кислоты и растворимые соли.

Для электролитов, использующихся в аккумуляторах, очень важен такой параметр, как плотность. От нее зависят условия эксплуатации аккумулятора, его емкость и срок службы. Определяют плотность с помощью ареометров.

Меры предосторожности при работе с электролитами

Самые популярные электролиты, это раствор концентрированной серной кислоты и щелочи — чаще всего гидроксиды калия, натрия, лития. Все они вызывают химические ожоги кожи и слизистых, очень опасные ожоги глаз. Именно поэтому все работы с такими электролитами нужно производить в отдельном, хорошо вентилируемом помещении, используя средства защиты: одежду, маски, очки, резиновые перчатки.
• Рядом с помещением, где проводятся работы с электролитами, должна храниться аптечка с набором нейтрализующих средств и кран с водой.
• Кислотные ожоги нейтрализуются раствором соды (1 ч.л. на 1 ст. воды).
• Ожоги щелочью нейтрализуют раствором борной кислоты (1 ч.л. на 1 ст. воды).
• Для промывания глаз нейтрализующие растворы должны быть в два раза слабее.
• Поврежденные участки кожи сначала промывают нейтрализатором, а потом мылом и водой.
• Если электролит пролили, его собирают опилками, потом промывают нейтрализатором и вытирают насухо.

При работе с электролитом следует выполнять все требования техники безопасности. Например, кислоту наливают в воду (а не наоборот!) не вручную, а с помощью приспособлений. Куски твердой щелочи в воду опускают не руками, а щипцами или ложками. Нельзя работать в одном помещении с аккумуляторами на разнотипных электролитах, и хранить их вместе тоже запрещается.

Некоторые работы требуют «кипения» электролита. При этом выделяется водород — горючий и взрывоопасный газ. В таких помещениях должна использоваться взрывобезопасная электропроводка и электроприборы, запрещается курение и любые работы с открытым огнем.

Хранят электролиты в пластиковых емкостях. Для работы подходит стеклянная, керамическая, фарфоровая посуда и инструменты.

В следующей статье расскажем подробнее о видах и применении электролита.

Электролиты: свойства и классификации

Электролиты – растворы, имеющие в своем составе заряженные частицы, которые принимают участие в переносе зарядов между электродом и катодом. Могут быть сильными и слабыми. Процесс распада молекул на ионы называется электролитической диссоциацией. Неэлектролиты – водные растворы, в которые вещество перешло в виде молекул с сохранением первоначальной структуры. Все молекулы вещества в таких растворах окружены гидратными оболочками (молекулами воды) и не могут переносить электрический заряд.

Растворение кристалла поваренной соли

Вещества-электролиты устроены за счет ионных или ковалентных полярных связей.

Во время растворения происходит химическое воздействие вещества с молекулами воды, в результате чего оно распадается на электроны. Молекулы воды – активные диполи с двумя полюсами: положительным и отрицательным. Атомы водорода располагаются под углом 104,5°, за счет этого молекула воды приобретает угловую форму.

Вещества, имеющие ионную кристаллическую решетку, намного легче диссоциируют, они уже состоят из активных ионов, а диполи воды во время растворения только ориентируют их. Между диполями воды и ионами электролита возникают усилия взаимного притяжения, связи кристаллической решетки ослабевают и ионы покидают кристалл.

Последовательность процессов при диссоциации растворов с ионной связью

На первом этапе молекулы вещества ориентируются около диполей воды, далее происходит гидратация, а на завершающем этапе диссоциация.

Похожим образом диссоциируют электролиты, у которых молекулы строятся за счет ковалентных связей. Разница только в том, что диполи воды превращают ковалентные связи в ионные. При этом наблюдается такая последовательность процессов:

Электролитическая диссоциация полярной молекулы хлороводорода на гидратированные ионы

В растворах происходит хаотическое движение гидратированных ионов, они могут сталкиваться между собой и опять образовывать отдельные связи. Такой процесс называется ассоциацией.

Классификация электролитов

Все электролиты кроме ионов содержат молекулярные структуры, неспособные переносить разряд. Процентное содержание этих элементов оказывает прямое влияние на возможность проводить ток, параметр обозначается α и определяется по формуле:

Для вычисления берется отношение количества частиц, распавшихся на ионы к общему числу растворенных частиц. Степень распада определяется опытным путем, если она равняется нулю, то диссоциация полностью отсутствует, если равняется единице, то все вещества в электролите распались на ионы. С учетом химического состава электролиты имеют неодинаковую степень диссоциации, параметр зависит от природы и концентрации раствора, чем ниже концентрация, тем выше диссоциация. Согласно данным определениям все электролиты делятся на две группы.

Слабые электролиты. Имеют очень незначительную степень диссоциации, химические элементы почти не распадаются на ионы. К таким электролитам относится большинство неорганических и некоторые органические кислоты. Слабые электролиты расщепляются на ионы обратимо, процессы диссоциации и ассоциации по интенсивности могут сравниваться, раствор очень плохо проводит электрический ток.

Способность к диссоциации зависит от нескольких факторов, слабые электролиты во многом определяются химическими и физическими особенностями вещества. Важное значение имеет химический состав растворителя.

Сильные электролиты. Эти растворы в водных растворах интенсивно диссоциируют на ионы, сильные электролиты могут иметь степень диссоциации равную единице. К ним относятся почти весь перечень солей и многие кислоты неорганического происхождения. Сильные электролиты диссоциируют необратимо:

От каких факторов зависит степень диссоциации

Природа растворителя. Степень диссоциации веществ увеличивается прямо пропорционально полярности. Чем больше полярность, тем выше активность имеют сильные электролиты.

Температура во время подготовки раствора. Повышение температуры растворителя увеличивает активность ионов и их количество. Правда, при этом есть вероятность одновременного повышения ассимиляции. Процесс растворения веществ в растворителе должен непрерывно контролироваться, при обнаружении отклонений от заданных параметров немедленно вносятся корректировки.
Концентрация химических веществ. Чем выше концентрация, тем больше вероятность, что после растворения образуются слабые электролиты.

График зависимости константы диссоциации от концентрации

Главные положения теории электролитической диссоциацииСогласно существующей теории, электролитическая диссоциация позволяет растворам проводить электрический ток.

В зависимости от этой способности они делятся на электролиты и неэлектролиты. Процесс распада веществ на ионы называется диссоциацией, положительно заряженные двигаются к катоду и называются катионами, негативно заряженные двигаются к аноду и называются анионами. Состав электролитов оказывает влияние на способность к диссоциации, технические нормы позволяют определять эту зависимость количественно.

С учетом получаемых после диссоциации ионов изменяется свойство электролитов. Вне зависимости от химического характера образуемых после диссоциации ионов, электролиты подразделяются на три большие классы:

1.Кислоты. В результате распада образуются анионы кислотного остатка и катионы водорода. Кислоты многоосновные могут преобразовываться по первой степени:

2. Основания. Электролиты, дисоциирующие на анионы гидроксогрупп и катионы металла.

3. Соли. Электролиты диссоциируют на анионы кислотного остатка и катионы металлов. Процесс происходит в одну ступень.

Химические свойства электролитов описываются при помощи химических уравнений и определяются свойствами образованных ионов. Для удаления вредных химических соединений, выделяемых в воздух во время диссоциации, используются химически нейтральные пластиковые воздуховоды.
Перспективы развития теории диссоциацииНа современном этапе развития теории ученые предпринимают попытки описать динамические и термодинамические свойства электролитов учитывая концепцию ионно-молекулярной структуры. Классическая теория считается примитивной, в ней ионы представляются как заряженные жесткие сферы. Главный недостаток традиционной теории – невозможность объяснить локальное снижение диэлектрической проницательности в первом приближении. Ряд растворителей поддается описанию физических свойств ступенчатой зависимостью, но протонные водные растворители имеют намного сложнее процессы релаксации.

Непримитивные модели, рассматривающие ионы в одинаковом масштабе, делятся на две группы:

Первая. Жидкие фазы рассматриваются как максимально разупорядочные кристаллы, размеры не более пяти молекулярных диаметров.
Вторая. Жидкости описываются как сильно неидеальные газы. Молекулы растворителя являются точными или обыкновенными диполями.

Зависимость диэлектрической проницаемости от расстояния между ионами

Неравновесные явления в растворах электролитов

Неравновесный распад объясняется несколькими физическими процессами.

Миграцией и диффузией ионов. Обуславливается сравнительно большим количеством ионных перескоков за единицу времени в сравнении с иными направлениями.

Контакт двух растворов с различными показателями концентрации

Эквивалентной и удельной электропроводностью. Электропроводность обеспечивается миграцией ионов, замеры выполняются таким способом, чтобы исключалось влияние градиента химического потенциала.

Принципиальная схема моста переменного тока во время измерения электропроводности

Числом переноса. Определяется суммой электрической проворности аниона и катиона. Доля тока называется электрическим числом переноса.

Схема определения числа переноса

Перемещение ионов в среде электрического поля по статистике является усредненным процессом, ионы делают беспорядочные перескоки, а элегическое поле оказывает только определенное влияние, точно рассчитать силу и вероятность влияния невозможно. В связи с этим, аналогия диссоциации с обыкновенным поступательным движением твердых тел весьма приближенная, но она позволяет принимать правильные качественные выводы.

Если вас интересует стоимость изготовления продукции, отправьте нам техническое задание на почту info@plast‑product.ru или позвоните по телефону 8 800 555‑17‑56

Электролиты: использование, дисбаланс и добавки

Электролит — это вещество, которое проводит электричество при растворении в воде. Электролиты, такие как натрий и калий, необходимы для ряда функций в организме.

Всем нужны электролиты, чтобы выжить. Многие автоматические процессы в организме зависят от слабого электрического тока, и электролиты обеспечивают этот заряд.

Электролиты взаимодействуют друг с другом и клетками тканей, нервами и мышцами. Баланс различных электролитов имеет решающее значение для функционирования организма.

Краткие факты об электролитах
Электролиты необходимы для здорового функционирования человеческого организма.
Фрукты и овощи являются хорошими источниками электролитов.
Общие электролиты включают натрий, калий, кальций и бикарбонат.
Симптомы электролитного дисбаланса могут включать подергивания, слабость и, если их не остановить, судороги и нарушения сердечного ритма.
Пожилые люди особенно подвержены риску электролитного дисбаланса

Электролиты — это химические вещества, которые проводят электричество при растворении в воде.

Они регулируют работу нервов и мышц, увлажняют организм, уравновешивают кислотность и давление крови и помогают восстанавливать поврежденные ткани.

Мышцы и нейроны иногда называют «электрическими тканями» тела. Они основаны на движении электролитов через жидкость внутри, снаружи или между клетками.

Электролиты в организме человека включают:

натрий
калий
кальций
бикарбонат
магний
хлорид
фосфат

Например, для сокращения мышце необходимы кальций, натрий и калий. Когда эти вещества становятся несбалансированными, это может привести либо к мышечной слабости, либо к чрезмерному сокращению.

Сердце, мышцы и нервные клетки используют электролиты для передачи электрических импульсов к другим клеткам.

Уровни электролитов в крови могут стать слишком высокими или слишком низкими, что приведет к дисбалансу. Уровни электролитов могут меняться в зависимости от уровня воды в организме, а также других факторов.

Важные электролиты, включая натрий и калий, теряются с потом во время физических упражнений. Быстрая потеря жидкости, например, после приступа диареи или рвоты, также может повлиять на концентрацию электролитов. В таких ситуациях необходимо восстановить баланс электролитов в организме.

Почки и несколько гормонов регулируют концентрацию каждого электролита. Если уровень одного из них слишком высок, почки фильтруют его из организма, и для восстановления баланса действуют различные гормоны.

Дисбаланс вызывает проблемы со здоровьем, когда концентрация определенного электролита становится выше, чем организм может регулировать. Низкий уровень электролитов также может повлиять на общее состояние здоровья.

Наиболее распространенные дисбалансы связаны с натрием и калием.

Симптомы электролитного дисбаланса

Симптомы зависят от того, какой электролит вышел из равновесия и является ли его уровень слишком высоким или слишком низким.

Вредная концентрация магния, натрия, калия или кальция может вызвать один или несколько из следующих симптомов:

irregular heartbeat
weakness
twitching and muscle spasms
changes in blood pressure
excessive tiredness
numbness
confusion
bone disorders
nervous system disorders
seizures
convulsions

For example , избыток кальция может возникать у людей с раком молочной железы, раком легких или множественной миеломой. Этот тип избытка часто вызван разрушением костной ткани.

Признаки и симптомы чрезмерного кальция могут включать в себя:

Частые мочеиспускания
Запор
Наусой
боль в желудке
. капризность и раздражительность
крайняя мышечная слабость
полная потеря аппетита
спутанность сознания
кома

Так как эти симптомы могут также быть результатом рака или лечения рака, может быть трудно идентифицировать высокий уровень кальция как причину.

Существует несколько возможных причин электролитного дисбаланса, в том числе:

низкий уровень электролитов и гидратация после физической нагрузки
длительные периоды рвоты или диареи
неправильное питание
сильное обезвоживание
нарушение кислотно-щелочного баланса
застойная сердечная недостаточность
лечение рака
некоторые другие лекарства, такие как диуретики
булимия
заболевание почек
возраст, так как почки пожилых людей со временем становятся менее эффективными

Панель электролитов — это тест, который выявляет дисбаланс в крови. Он также измеряет кислотно-щелочной баланс и функцию почек. Этот тест может помочь контролировать ход лечения известного дисбаланса.

Врач может включить его как часть обычного медосмотра, и люди часто проходят его во время пребывания в больнице или при получении помощи в отделении неотложной помощи, поскольку как острые, так и хронические заболевания могут влиять на уровень электролитов.

Медицинский работник может также выполнить этот тест для тех, кто принимает лекарства, которые, как известно, влияют на концентрацию электролитов, такие как диуретики или ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента.

Уровни электролитов в крови измеряются в миллимолях на литр (л). Если уровень одного типа электролита слишком высокий или низкий, врач будет регулярно проверять его, пока уровень не вернется к норме.

При наличии кислотно-щелочного дисбаланса врач может провести анализ газов крови. Они измеряют уровень кислотности, кислорода и углекислого газа в образце крови из артерии. Они также определяют тяжесть дисбаланса и то, как человек реагирует на лечение.

Лечение дисбаланса электролитов включает либо восстановление слишком низких уровней, либо снижение слишком высоких концентраций.

Если уровни слишком высоки, лечение зависит от причины превышения. Если организм теряет воду без потери электролитов, это может привести к избытку, и лечение включает вливание воды и глюкозы.

Медицинские работники обычно лечат низкие уровни, добавляя необходимые электролиты.

Тип лечения также будет зависеть от тяжести дисбаланса. Иногда безопасно пополнять уровень электролитов человека с течением времени без постоянного мониторинга.

Однако симптомы дисбаланса могут быть тяжелыми, и во время лечения человеку может потребоваться госпитализация и наблюдение.

Пероральная регидратационная терапия

Врачи в основном используют ее для лечения нехватки электролитов наряду с обезвоживанием, которое обычно следует за тяжелой диареей.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) одобрила раствор для пероральной регидратации, который содержит:

2,6 г (г) хлорида натрия
1,5 г хлорида калия
2,9 г цитрата натрия
13,5 г глюкозы

Растворяют в 1 л воды, которую выпивает человек.

Заместительная терапия электролитами

В более тяжелых случаях нехватки электролитов медицинские работники могут вводить электролит перорально или через капельницу. Например, вливание раствора соленой воды или соединения лактата натрия может помочь при нехватке натрия.

Профилактика

Некоторые причины нехватки электролитов, такие как заболевания почек, не поддаются профилактике. В целом, хорошо организованная диета может помочь снизить риск низкого уровня электролитов.

Кроме того, употребление умеренного количества спортивного напитка во время или после любого вида нагрузки или упражнений может помочь ограничить последствия потери электролитов с потом.

Людям, которым не требуется стационарное лечение, врач может порекомендовать диетические изменения или добавки для балансировки концентрации электролитов.

Когда уровень электролита слишком низкий, важно есть продукты и напитки, содержащие большое количество этого электролита. Вот несколько вариантов:

Electrolyte needed	Sources
Sodium	dill pickles tomato juices, sauces, and soups table salt
Chloride	tomato juices, sauces и супы салат оливки соль поваренная
калий	картофель в кожуре простой йогурт банан
Magnesium	halibut pumpkin seeds spinach
Calcium	yogurt milk ricotta collard greens spinach kale sardines

It is worth knowing how much of каждый электролит находится в типе еды или питья. Министерство сельского хозяйства имеет доступную для поиска базу данных о содержании питательных веществ.

Добавки также являются средством контроля низкого уровня электролита. Например, пожилые люди часто не потребляют достаточного количества калия, и лечение кортикостероидами или мочегонными препаратами также может снизить этот уровень. В этом случае таблетки калия могут повысить его концентрацию в крови.

Некоторые спортивные напитки, гели и леденцы могут восстанавливать уровень электролитов, таких как натрий и калий, во время и после тренировки. Они также могут помочь организму удерживать воду.

Однако эти продукты иногда содержат большое количество электролитов, и чрезмерное потребление может привести к их избытку. Некоторые из них также содержат большое количество сахара.

Важно тщательно следовать любому плану лечения или приема пищевых добавок, рекомендованному медицинским работником.

Электролит	Рекомендуемое потребление, в миллиграммах (мг)	Рекомендуемое потребление для людей старше 50 лет, в мг	Recommended intake for people over 70, in mg
Sodium	1,500	1,300	1,200
Potassium	4,700	–	–
Calcium	1,000	1,200	–
Magnesium	420 for men, 320 for women	–	–
Хлорид	2 300	2 000	1 800

Электролиты: использование, дисбаланс и добавки

Краткие факты об электролитах
Электролиты необходимы для здорового функционирования человеческого организма.
Фрукты и овощи являются хорошими источниками электролитов.
Общие электролиты включают натрий, калий, кальций и бикарбонат.
Симптомы электролитного дисбаланса могут включать подергивания, слабость и, если их не остановить, судороги и нарушения сердечного ритма.
Пожилые люди особенно подвержены риску электролитного дисбаланса

Электролиты — это химические вещества, которые проводят электричество при растворении в воде.

Электролиты в организме человека включают:

натрий
калий
кальций
бикарбонат
магний
хлорид
фосфат

Наиболее распространенные дисбалансы связаны с натрием и калием.