Le soluzioni elettrolitiche sono quelle soluzioni in grado di condurre corrente elettrica grazie alla presenza di elettroliti ovvero di acidi, basi e sali. Essi in soluzione acquosa di dissociano totalmente o parzialmente in ioni positivi e negativi.
Il fisico e chimico britannico Michael Faraday studiò le soluzioni elettrolitiche e comprese, a seguito dei suoi esperimenti, che una soluzione è in grado di condurre corrente elettrica sotto l’influenza di un campo elettrico esterno se in essa sono contenute particelle cariche.
Ioni
A tali particelle Faraday diede il nome di ioni, dal greco ἰέναι che significa andare con allusione al fatto che gli ioni si muovono da una parte all’altra.
Egli scoprì inoltre che ogni tipo di ione trasporta una carica definita in un intervallo di numeri interi che vanno comunemente da -1 a +3.
Un solido ionico come NaCl è costituito da particelle cariche che non sono libere di muoversi all’interno del reticolo cristallino. Esso è quindi in grado di condurre corrente elettrica solo se si trova allo stato fuso o in soluzione acquosa.
Poiché gli ioni carichi positivamente sono attratti dall’elettrodo negativo noto come catodo sono detti cationi e, analogamente, gli ioni carichi negativamente sono attratti dall’elettrodo positivo noto come anodo sono quindi detti anioni.
Dissoluzione di elettroliti
Il solvente abitualmente usato per la dissoluzione degli elettroliti è l’acqua. Essa gioca un ruolo fondamentale nel ridurre drasticamente le forze attrattive tra gli ioni presenti in un solido ionico o tra gli atomi presenti in molecole covalenti polari.
L’acqua, infatti, è una molecola covalente polare che si comporta come un dipolo elettrico. A contatto con un composto ionico, lo circonda orientando il polo positivo costituito dall’idrogeno verso gli ioni negativi e il polo negativo costituito dall’ossigeno verso gli ioni positivi. Si stabilisce così un’attrazione tra gli ioni che costituiscono il cristallo e le molecole del solvente. Si verifica conseguentemente la diminuzione dell’attrazione elettrostatica presente tra gli ioni con distruzione del reticolo cristallino.
Se la sostanza è un elettrolita molecolare che non contiene ioni, come ad esempio HCl, a contatto con l’acqua dà luogo a una vera e propria reazione:
HCl + H2O → H3O+ + Cl–
Tale tipo di reazione è detta di ionizzazione in quanto porta alla formazione di ioni.
In entrambi i casi quando in acqua sono presenti ioni questi interagiscono con un certo numero di molecole di acqua. Esse si dispongono attorno allo ione secondo una precisa geometria dando uno ione idrato detto anche acquoione.
Sebbene l’acqua sia il solvente maggiormente usato per formare soluzioni elettrolitiche possono essere utilizzati altri solventi dotati di elevato momento dipolare e alta conduttanza specifica.