الکترولیت ماده‌ای معدنی است که می‌تواند بارهای الکتریکی را جابه‌جا کند، بنابراین استفاده‌های زیادی در حوزه‌های مربوط به جابه‌جایی بارهای الکتریکی خواهد داشت. به طور مثال نقش بسیار مهمی در بدن و حفظ سلامتی اندام‌های مختلف آن ایفا می‌کند. به عبارت دیگر تقریباً تمامی سلول‌های بدن انسان، حاوی این ماده هستند تا به بدن کمک کنند، واکنش‌های شیمیایی را تنظیم کرده و تعادلی بین مایعات داخل و خارج سلولی برقرار کند. برای آشنایی بیشتر با این ماده معدنی، تاثیر آن در سلامتی انسان و موارد استفاده صنعتی که دارد در این صفحه با ما همراه باشید.
الکترولیت چیست؟
الکترولیت یک ماده شیمیایی است که پس از مخلوط شدن با آب، جریان الکتریکی را منتقل می‌کند. در واقع وقتی که این ترکیب به وجود می‌آید، بارهای الکتریکی مثبت و منفی ایجاد شده در مایع، خاصیت رسانای بیشتری نسبت آب خالص پیدا می‌کنند. همچنین در این حالت روند یونیزاسیون تبدیل مولکول‌ها و اتم‌ها به بارهای مثبت و منفی با سرعت و کیفیت بهتری اتفاق می‌افتد و خاصیت رسانایی در حلال موردنظر افزایش می‌یابد.
تعریف الکترولیت و نقش آن در بدن
الکترولیت در علم تغذیه به مواد معدنی ضروری موجود در خون اطلاق می‌گردد. هنگامی که این ماده معدنی در آب موجود در سلول‌های بدن حل می‌شود، یون‌های مثبت و منفی را به وجود می‌آورد که در فرایندهای متابولیک یا فرایند تبدیل کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها و چربی‌ها به انرژی مورد نیاز بدن، شرکت می‌کنند.
باید بدانید وجود این ماده معدنی در بدن، برای بقای سلولی بسیار ضروری است. در واقع بسیاری از عملکردهای مهمی مثل تنظیم سیستم عصبی و فعالیت بهینه ماهیچه‌ها به وجود این ماده معدنی در بدن وابسته هستند. علاوه بر آن تعادل الکترولیت نقش بسیار مهمی در متعادل کردن اسیدیته خون و ترمیم بافت‌های آسیب دیده سلولی دارد. لازم به ذکر است که بی‌کربنات‌ها، فسفات، منیزیم، کلسیم، کلرید پتاسیم و سدیم از انواع مختلف این ماده معدنی در بدن هستند که هر کدام در روند انجام فرایندی خاص حضور دارند.
نقش این ماده معدنی در بدن
مواد شیمیایی حاوی Electrolyte در بدن دو نقش اساسی را ایفا می‌کنند. در وهله اول آب مورد نیاز بدن را تامین کرده تا سلول‌ها بتوانند عملکرد مناسبی داشته باشند. همین مسئله جلوی تحریکات عصبی ناشی از کم آبی در بدن را خواهد گرفت. دومین رویکرد مهم وجود این نوع مواد معدنی، شرکت در واکنش‌های آنزیمی بدن محسوب می‌شود. باید بدانید که در این حالت این مواد مانند نوعی کاتالیزور عمل کرده و سرعت انجام واکنش‌های آنزیمی را افزایش می‌دهند.
لازم به ذکر است که بدن در هنگام انجام فعالیت‌های سنگین مواد Electrolyte را از طریق کلیه‌ها یا عرق کردن دفع می‌کند. به همین دلیل بدن دچار خستگی خواهد شد که با صرف نوشیدنی‌هایی حاوی این مواد معدنی، می‌توان این مشکل را رفع کرد. اما در صورتی که اقدامی در خصوص جایگزینی این مواد معدنی انجام نشود، بدن دچار کم آبی می‌گردد. همین مسئله مشکلات بسیار زیادی را همچون جمع شدن خون در قلب، اختلالات کبدی و غیره به همراه خواهد داشت. به طور کلی تاثیری که وجود این نوع مواد معدنی در بدن دارند شامل موارد زیر می‌شوند:
- ارسال سیگنال‌های سیستم عصبی
- کمک به انقباض و آرامش ماهیچه‌ها
- هیدراتاسیون بدن
- تنظیم سطح ph
انواع الکترولیت چیست؟
الکترولیت‌ها، موادی هستند که وقتی در آب حل می‌شوند، به یون‌های مثبت و منفی تجزیه شده و محلول حاصل، توانایی هدایت جریان الکتریکی را پیدا می‌کند. این مواد نقش حیاتی در بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی و صنعتی ایفا می‌کنند. به طور کلی، الکترولیت‌ها را می‌توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد:
الکترولیت‌های قوی
- این مواد در آب به طور کامل یونیزه می‌شوند، یعنی تمام مولکول‌های آنها به یون‌های مثبت و منفی تبدیل می‌شوند.
- الکترولیت‌های قوی رسانایی الکتریکی بالایی دارند.
- نمونه‌های رایج الکترولیت‌های قوی عبارتند از:
- اسیدهای قوی (مانند اسید کلریدریک، اسید سولفوریک)
- بازهای قوی (مانند هیدروکسید سدیم، هیدروکسید پتاسیم)
- نمک‌های محلول (مانند کلرید سدیم، کلرید پتاسیم)
الکترولیت‌های ضعیف
- این مواد در آب به طور جزئی یونیزه می‌شوند، یعنی فقط بخشی از مولکول‌های آنها به یون تبدیل می‌شوند.
- الکترولیت‌های ضعیف رسانایی الکتریکی کمتری نسبت به الکترولیت‌های قوی دارند.
- نمونه‌های رایج الکترولیت‌های ضعیف عبارتند از:
- اسیدهای ضعیف (مانند اسید استیک، اسید کربنیک)
- بازهای ضعیف (مانند آمونیاک)
- نمک‌های کم محلول
عدم تعادل الکترولیت چیست و چه مشکلی در بدن ایجاد می‌کند؟
کاربرد الکترولیت‌ها در صنعت
الکترولیتی که در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند با نام پلی الکترولیت شناخته می‌شوند. به عبارت دیگر پلی الکترولیت پلیمرهایی هستند که در ساختار آنها گروهی از الکترولیت‌ها شرکت دارند و با نام Polyelectrolyte یا پلی نمک شناخته می‌شوند. از مهم‌ترین ویژگی‌های پلی الکترولیت می‌توان به خاصیت رسانایی الکتریکی، خاصیت چسبندگی و وجود زنجیره‌ای از ذرات مولکولی باردار اشاره کرد.
همچنین این مواد می‌توانند از طریق تعامل با یون‌های کوچک و ذرات خنثی یا ایجاد برهم کنش با مایکرو مولکول‌هایی که بار مخالف دارند، در خواص محلول‌ها و سوسپانسیون‌های آبی تغییرات محسوسی را ایجاد کنند. به همین دلیل کاربردهای بسیار زیادی در صنایع مختلف داشته و بیشتر از آنها برای پایداری و اصلاح جریان محلول‌ها و ژل‌های آبی استفاده می‌کنند.
با توجه به ساختاری که پلی نمک‌ها دارند می‌توان از آنها در صنایع مختلف برای پیشبرد اهداف صنعتی استفاده های بسیاری کرد. به عنوان نمونه‌ای از موارد مصرف این مواد پلیمری می‌توان به مثال‌هایی که در ادامه به توضیح آنها می‌پردازیم اشاره نمود.
پلی الکترولیت‌ها در تصفیه آب و فاضلاب
برای تصفیه آب از پلی‌الکترولیت ها که تاثیر مستقیمی بر ذرات جامد موجود در آب دارند کمک می‌گیرند. در واقع برای تصفیه آب از پلیمرهای لخته‌ساز یا منعقدکننده استفاده می‌کنند. به این ترتیب می‌توانند ناخالصی‌های موجود در آب را به راحتی از سطح آن جدا کنند.
باید بدانید که در فرایند لخته‌سازی تمامی ذرات بی‌ثبات موجود در آب به کمک این مواد پلیمری به لخته‌های بزرگتر تبدیل شده تا از داخل آب به راحتی جدا شوند. البته با توجه به وجود زنجیره طولانی از مولکول‌هایی که در ساختار پلیمرها وجود دارد، برای کارایی بیشتر آنها، به مواد شیمیایی موجود، ترکیبات منعقدکننده اضافه کرده تا لخته‌هایی بزرگتر و مقاوم در برابر نیروهای برشی را تولید کنند. همچنین باید به این نکته اشاره کنیم که در این فرایند از دو نوع پلیمر زیر استفاده می‌شود:
- پلیمرهای منعقد کننده پلی آمین
- پلیمرهای لخته‌ساز پلی آکریل آمید
علاوه بر آن باید بدانید ترکیبات پلی الکترولیت آلی و مصنوعی بر پایه پلی آکریل آمید که در این فرایند شرکت دارند، نوعی ترکیب آنیونی ضعیف بوده که در عمل تصفیه آب می‌توانند تیرگی و گل آلودگی آب را نیز از بین ببرند.
باتری‌ها و الکترولیت‌ها
این ماده نقش بسیار مهمی در عملکرد باتری، انتقال یون‌ها و ایجاد جریان بین بارهای منفی و مثبت دارد. در واقع این ماده که ترکیبی از نوعی نمک، مایعات آلی و مواد افزودنی بوده کمک می‌کند، بدون اینکه الکترون‌ها جریان پیدا کنند، ذرات باردار بین آنها جابه‌جا شوند. به عبارت دیگر با توجه به اینکه این ماده خاصیت رسانایی دارد به حرکت یون‌ها از کاتد به آند کمک کرده و سرعت جریان حرکت یون‌ها را افزایش می‌دهد. البته برای اینکه این حرکت و این جریان بهتر پیش برود، باید این ماده را در هر دو نیمه باتری استفاده کرد. Electrolytes که در صنعت باتری سازی‌مورد استفاده قرار می‌گیرند به سه دسته زیر تقسیم می‌شود:
- Electrolyte جامد
این ماده از یون‌های و رسانه‌های جامدی تشکیل شده که سرعت انتقال و حرکت یون‌ها را مانند یک Electrolyte مایع تسهیل می‌کند، در حالی‌که ماهیتی جامد دارد. لازم به ذکر است که باتری‌های تولید شده با این ماده، از درجه ایمنی بسیار بالایی برخوردار بوده و دارای ویژگی‌های همچون پایداری حرارتی، مکانیکی، سرعت تخلیه و اشتعال پذیری پایین، قابلیت بازیافت بالا و امکان ذخیره‌سازی با چگالی و توان پایین هستند.
- Electrolyte مایع
این محصول حداقل از یک نمک و یک افزودنی قطبی غیر آبی تشکیل شده و معمولا در ساخت باتری‌های سرب اسید مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- Electrolyte ژل
این محصول که ترکیبی از Electrolyte مایع و نوعی پلیمر است، همانند دو نمونه قبلی، رسانای مناسب برای انتقال یون‌ها بین کاتد و آند محسوب می‌شود.
فرایند آبکاری با Electrolyte
فرایند آبکاری با الکترولیت روشی برای پوشش‌دهی سطح فلزات با استفاده از جریان الکتریکی است. این فرایند به طور عمده برای افزایش مقاومت فلزات در برابر خوردگی، بهبود شکل ظاهری و تقویت خواص سطحی فلزات انجام می‌شود.
برای اجرای این‌کار در ابتدا سطح فلز باید به دقت تمیز شود تا آلودگی‌ها، روغن‌ها و زنگ‌زدگی‌ها حذف گردند. سپس فلز مورد نظر در محلول Electrolyte که شامل نمک فلزی، برای قرار گرفتن روی سطح فلز موردنظر بوده غوطه‌ور خواهد شد. در این فرایند معمولاً دو الکترود وجود دارند. کاتد که قطعه مورد نظر است و آند که معمولاً از ماده‌ای مشابه با فلز آبکاری شده ساخته می‌شود.
در اجرای عملیات آبکاری با اعمال جریان الکتریکی، یون‌های فلزی موجود در محلول به سمت کاتد حرکت کرده و روی آن رسوب می‌کنند. به این ترتیب لایه‌ای نازک فلزی بر سطح قطعه ایجاد خواهد شد. لازم به ذکر است که این عملیات می‌تواند برای آبکاری فلزات مختلف استفاده شده و در صنایع متنوعی مانند خودروسازی، الکترونیک و جواهرسازی به کار رود.
علاوه بر موارد گفته شده از این ماده معدنی که قابلیت‌هایی همچون غلیظ کننده، کاهش‌دهنده فعالیت شیمیایی، حالت‌دهنده، شفاف‌کننده و غیره دارد در صنایع مختلفی مانند موارد زیر استفاده می‌کنند:
- صنایع بازیافت روغن
- استفاده در تولید شوینده‌ها مانند شامپو و صابون
- در صنعت تولید مواد آرایشی
- در صنایع ساخت‌و‌ساز و تولید مخلوط‌های روان کننده بتن و سیمان
سخن پایانی
در این مقاله در خصوص ماهیت الکترولیت و کاربردهای آن در بدن انسان، ترکیب آن با مواد پلیمری و موارد مصرف متعددی که در صنعت دارد صحبت کردیم. در خصوص استفاده از الکترولیت در صنایع مختلف باید به این نکته اشاره کنیم که ترکیبات پلیمری در صورتی می‌توانند تاثیر و بازدهی بالایی داشته باشند که با فرمولاسیون صحیحی تولید شده و با هم ترکیب گردند.
به همین دلیل باید از محلی معتبر که در زمینه ساخت مواد شیمیایی فعالیت کرده و در خصوص کاربرد آنها در صنایع مختلف تجربه کافی دارد تهیه گردند. بر همین اساس می‌توانید به سایت تدارک صنعت کاغذ کرمان که سال‌ها در حوزه ساخت مواد شیمیایی، ملزومات پوششی و صنعتی فعالیت می‌کند مراجعه نموده و از این طریق محصول مورد نظر خود را با بالاترین کیفیت ممکن تهیه نمایید. برای اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.
