Prąd elektryczny jest to uporządkowany ruch cząstek obarczonych ładunkiem.

Prąd może płynąć w:

1. przewodnikach; metale, np.: Fe, Mg,

2. półprzewodnikach;

3. elektrolitach, np.: NaOH, HCl, NaCl;

Elektrolity są to związki przewodzące prąd elektryczny za pomocą jonów, powstałych w wyniku:

  • stopienia soli, jeśli były w postaci ciała stałego
  • dysocjacji elektrolitycznej zasad, kwasów, albo ich soli, będących rozpuszczone w wodzie albo będące w postaci cieczy;

Substancje, które będąc w roztworze nie maja właściwości przewodzenia prądu elektrycznego, nazywamy nieelektrolitami i jest to np. alkohol, cukier.

Zjawisko dysocjacji elektrolitycznej polega na rozpadzie związków chemicznych na jony pod wpływem oddziaływania rozpuszczalnika na substancję rozpuszczoną.

Elektrolitami są zazwyczaj związki posiadające wiązania jonowe albo kowalencyjne silnie spolaryzowane.

Najważniejszym rozpuszczalnikiem, w którym zachodzi dysocjacja elektrolityczna elektrolitów, jest woda. Cząsteczki wody albo uwalniają jony elektrolitów z sieci krystalicznej rozpuszczonej substancji, albo tworzą jony z jej cząsteczek.

Ładunek kationu, jest ładunek dodatni i równa się ilości elektronów oddanych podczas procesu jonizacji przez dany atom. Zaś ładunek anionu (ładunek ujemny) ma wartość liczby elektronów przyjętych przez dany atom podczas jonizacji.

Zawsze w roztworze suma ładunków na wszystkich kationach równa się sumie ładunków ujemnych na anionach.

Miarą mocy elektrolitu jest tzw. stopień dysocjacji. Stopień dysocjacji jest to stosunek liczby zdysocjowanych cząsteczek elektrolitu (albo stężenia jonów), do całkowitej liczby cząsteczek (ogólnego stężenia) danego elektrolitu będących w roztworze. Wartość jego można podawać w

  • procentach 0% < a < 100% i wyraża się wzorem: a = Nw/Nz 100%
  • albo w ułamkach dziesiętnych 0 < a < 1

Stopień dysocjacji ma wartość niezmienną i indywidualną dla określonego elektrolitu jedynie tylko w stabilnej temperaturze i przy ustalonym stężeniu.

Elektrolity można podzielić w zależności od ich stopnia dysocjacji:

  • elektrolity mocne, mające zdolność do całkowitej dysocjacji na jony, są to wodorotlenki litowców i berylowców (za wyjątkiem berylu); kwasy, np.: HCl, H2SO4, HNO3; większość nieorganicznych soli rozpuszczalnych w wodzie,
  • elektrolity słabe, substancje częściowo zdysocjowane na jony; są to np. H2SO3, H2S, HNO2, CH3COOH

Kwasy są to substancje chemiczne, zwiększające stężenie jonów H+ w roztworach wodnych.

Zasady są to substancje chemiczne, zwiększające stężenie jonów OH- w roztworach wodnych.

W wodzie i w roztworach obojętnych, jest stężenie jonów wodorowych równe stężeniu jonów wodorotlenowych

[H+] = [OH-] = 10-7 mol/dm3

W roztworze o odczynie kwaśnym [H+]>10-7 mol/dm3,

zaś w roztworach zasadowych [H+]< 10-7 mol/dm3;

[H+] = 10-ph

[OH-] = 10-(14-Ph)

Sole są to związki chemiczne pochodzące z kwasów, w których zamiast kationu wodoru jest metal. Mogą one powstać w wyniku:

  1. Reakcji zobojętniania - jest to reakcja, w której kationy wodoru, pochodzące od kwasu reagują z anionami hydroksylowymi, pochodzącymi od zasady, tworząc cząsteczki wody prawie nie dysocjujące, dzięki czemu mają odczyn obojętny. Przykładem reakcji zobojętniania, jest reakcja powstawania siarczanu (VI) sodu:

Równanie cząsteczkowe reakcji: H2SO4 + 2 NaOH ® Na2SO4 + H2O

Równanie jonowe reakcji 2H+ + SO42- + 2Na+ + 2OH- ® 2Na+ + SO42- + H2O

Uproszczony zapis jonowy H+ + OH- ® H2O

2. Reakcji kwasów z metalami aktywnymi - są to reakcje, w których atomy metalu przekazują elektrony protonom, w wyniku, czego powstają obojętne atomy wodoru. Przykładem jest reakcja kwasu solnego z metalicznym magnezem:

Mg + 2HCl ® MgCl2 + H2¯

Mg + 2H+ + 2Cl- ® Mg2+ + 2Cl- + H2¯

Mg + 2H+ ® Mg2+ + H2¯

3. Reakcji strącania osadów - są to reakcje w wyniku, których niektóre jony reagują ze sobą tworząc osad trudno rozpuszczalny, zazwyczaj przebiegają w roztworach wodnych. Przykładowo jest to reakcja powstawania kwasu meta-krzemowego, w postaci trudno rozpuszczalnego w wodzie osadu:

Na2SiO3 + 2HCl ® 2NaCl + H2SiO3¯

2Na+ +SiO32- + 2H+ + 2Cl- ® 2Na+ + 2Cl- + H2SiO3¯

SiO32- + 2H+ ® H2SiO3¯

Niektóre rodzaje soli ulegają w roztworach wodnych tzw. zjawisku hydrolizie. Jest to reakcja zdysocjowanych jonów soli, a cząsteczkami wody. Nie ulegają jej jedynie wodne roztwory soli mocnych kwasów i mocnych zasad. Wyróżniamy trzy typy hydrolizy:

1. Hydroliza kationowa - ulegają jej sole mocnego kwasu oraz słabej zasady; polega na reakcji cząsteczek wody z kationami soli, w wyniku, czego powstaje słaba zasada, która słabo dysocjuje, a także jony reszt kwasowej i protony pochodzące z wody, a powodujące kwaśny odczyn roztworu;

2. Hydroliza anionowa - zachodzi w roztworach wodnych soli słabego kwasu i mocnej zasady, cząsteczki wody reagują z anionami reszt kwasowych, w wyniku, czego powstaje słaby kwasy, oraz mocna zasada (zdysocjowana na jony wodorotlenowe i kationy metali) oraz z cząsteczek wody powstają aniony wodorotlenowe, co powoduje;

3. Hydroliza kationowo - anionowa - zachodzi w roztworach wodnych soli słabego kwasu i słabej zasady, w zależności od tego, który składnik ma większą moc, roztwór ma odczyn obojętny, słabo zasadowy lub słabo kwaśny;

Reakcje redoks, zwane reakcjami utlenienia-redukcji, jak sama nazwa wskazuje, polegają one na zmianie stopnia utlenienia, co jest związane z przeniesieniem elektronów od jednego reagenta do drugiego, utleniacza i reduktora. Przy czym utleniacz redukuje się, obniżając swój stopień utlenienia (elektronacja) zaś reduktor utlenia się, podwyższając swój stopień utlenienia (dezelektronacja).

Stopień utlenienia - jest to ładunek, który pojawiłby się na konkretnym atomie, jeśli wszystkie wiązania w cząsteczce były to wiązania całkowicie jonowe, np.:

tlen ma stopień utlenienia najczęściej minus dwa (-II)

wodór ma tylko jeden (I)

fluor posiada minus jeden (-I)