Elektroneutralitet

Elektroneutralitet är ett grundläggande begrepp inom kemi och fysik som beskriver att nettoladdningen i ett isolerat eller homogent system är noll. I en elektrolyt uppnås elektroneutralitet när summan av positiva joner (katjoner) väger lika mycket som summan av negativa joner (anjoner). Med jonernas laddningar z_i och deras koncentrationer c_i kan detta uttryckas som summan över alla arter av z_i c_i = 0.

I makroskopiska volymer är elektroneutralitet normalt närvarande i lösta salter och andra lösningar; avvikelser uppträder enbart i mycket små regioner nära laddade gränsytor. Vid gränser mellan en solid yta och en elektrolyt bildas ett elektriskt dubbelskikt där fria joner samlas nära ytan. Längden på denna laddningszon är av ordning nanometer och kallas Debye-längd. Inom bulk är laddningstillstånd relativt neutralt.

I fysiologiska sammanhang gäller elektroneutralitet i kroppsvätskor som cytosol och extracellulär vätska, där balans mellan katjoner och anjoner upprätthålls i genomsnitt. Membranpotentialen över cellmembranet uppkommer dock på grund av selektiv jonpermeabilitet och koncentrationsskillnader mellan intracellular och extracellular medier, vilket innebär att elektroneutralitet inte krävs exakt på varje punkt i cellens närhet.

Användningar och begränsningar: inom elektro- och fysikalisk kemi används elektroneutralitetsantagandet i modellering av jontransport och elektrolytiska system. Vid mycket små skalor eller nära mycket starkt laddade ytor kan lokal laddning inte försumbart, och mer detaljerade behandlingsmetoder (till exempel Poisson–Nernst–Planck-system) behövs.