كيفية تحديد الموصلية في المركبات

يتم ربط المركبات التي تجري تيارًا معًا بواسطة القوى الكهروستاتيكية أو الجذب. تحتوي على ذرة أو جزيء موجب الشحنة ، يسمى الكاتيون ، وذرة أو جزيء سالب الشحنة يسمى الأنيون. في حالتها الصلبة ، لا توصل هذه المركبات الكهرباء ، ولكن عندما تذوب في الماء ، تنفصل الأيونات ويمكنها توصيل تيار. في درجات الحرارة المرتفعة ، عندما تصبح هذه المركبات سائلة ، تبدأ الكاتيونات والأنيونات في التدفق ويمكنها توصيل الكهرباء حتى في حالة عدم وجود الماء. المركبات غير الأيونية ، أو المركبات التي لا تنفصل إلى أيونات ، لا تجري تيارًا. يمكنك إنشاء دائرة كهربائية بسيطة بمصباح كهربائي كمؤشر لاختبار موصلية المركبات المائية. سوف يقوم مركب الاختبار في هذا الإعداد بإكمال الدائرة وتشغيل المصباح الكهربائي إذا كان بإمكانه إجراء تيار.

أسهل طريقة لتحديد ما إذا كان المركب يمكنه إجراء تيار ما هي تحديد هيكله الجزيئي أو تركيبه. تنفصل المركبات ذات الموصلية القوية تمامًا إلى ذرات أو جزيئات مشحونة ، أو أيونات ، عندما تذوب في الماء. يمكن لهذه الأيونات أن تتحرك وتحمل التيار بشكل فعال. كلما زاد تركيز الأيونات ، زادت الموصلية. يعتبر ملح الطعام ، أو كلوريد الصوديوم ، مثالاً على مركب له موصلية قوية. يتفكك إلى صوديوم موجب الشحنة وأيونات الكلور سالبة الشحنة في الماء. كبريتات الأمونيوم ، كلوريد الكالسيوم ، حمض الهيدروكلوريك ، هيدروكسيد الصوديوم ، فوسفات الصوديوم ونترات الزنك هي أمثلة أخرى للمركبات ذات الموصلية القوية ، والمعروفة أيضًا بالإلكتروليتات القوية. تميل الإلكتروليتات القوية إلى أن تكون مركبات غير عضوية ، مما يعني أنها تفتقر إلى ذرات الكربون. غالبًا ما تكون المركبات العضوية أو المركبات المحتوية على الكربون عبارة عن إلكتروليتات ضعيفة أو غير موصلة.

المركبات التي تنفصل جزئيًا فقط في الماء هي إلكتروليتات ضعيفة وموصلات ضعيفة للتيار الكهربائي. حمض الخليك ، وهو المركب الموجود في الخل ، هو إلكتروليت ضعيف لأنه يتفكك قليلاً فقط في الماء. هيدروكسيد الأمونيوم هو مثال آخر لمركب ضعيف التوصيل. عند استخدام مذيبات غير الماء ، يتغير التفكك الأيوني ، وبالتالي القدرة على حمل التيار. عادة ما يزداد تأين الإلكتروليتات الضعيفة مع زيادة درجة الحرارة. لمقارنة موصلية المركبات المختلفة في الماء ، يستخدم العلماء موصلية محددة. الموصلية المحددة هي مقياس للتوصيلية لمركب في الماء عند درجة حرارة معينة ، عادة ما تكون 25 درجة مئوية. يتم قياس التوصيل المحدد بوحدات سيمنز أو ميكرو سيمنز لكل سنتيمتر. يمكن تحديد درجة تلوث المياه عن طريق قياس التوصيل المحدد ، لأن المياه الملوثة تحتوي على المزيد من الأيونات ويمكن أن تولد المزيد من التوصيل.

لا يمكن للمركبات التي لا تنتج أيونات في الماء توصيل تيار كهربائي. السكر ، أو السكروز ، مثال على مركب يذوب في الماء لكنه لا ينتج أيونات. جزيئات السكروز المذابة محاطة بمجموعات من جزيئات الماء ويقال إنها "رطبة" ولكنها تظل غير مشحونة. كما أن المركبات غير القابلة للذوبان في الماء ، مثل كربونات الكالسيوم ، ليس لها موصلية أيضًا: فهي لا تنتج أيونات. تتطلب الموصلية وجود جسيمات مشحونة.

تتطلب الموصلية الكهربائية حركة الجسيمات المشحونة. في حالة الإلكتروليتات أو المركبات الأيونية المسالة أو المنصهرة ، يتم إنشاء جزيئات موجبة وسالبة الشحنة ويمكن أن تتحرك. في المعادن ، يتم ترتيب أيونات المعادن الموجبة في شبكة صلبة أو بنية بلورية لا يمكن أن تتحرك. لكن الذرات المعدنية الموجبة محاطة بسحب من الإلكترونات التي يمكنها التجول بحرية ويمكنها حمل تيار كهربائي. يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى انخفاض في التوصيل الكهربائي ، وهو ما يتناقض مع زيادة الموصلية بواسطة الإلكتروليت في ظل ظروف مماثلة.