Солената вода е най-известният пример за йонен разтвор, който провежда електричество, но разбирането защо това се случва не е толкова просто, колкото извършването на домашен експеримент върху явлението. Причината се свежда до разликата между йонните връзки и ковалентните връзки, както и разбирането какво се случва, когато дисоциираните йони са подложени на електрическо поле.
Накратко, йонни съединения провеждат електричество във вода, защото те се разделят на заредени йони, които след това се привличат към противоположно заредения електрод.
Йонна облигация срещу Ковалентна връзка
Трябва да знаете разликата между йонни и ковалентни връзки, за да получите по-добро разбиране на електрическата проводимост на йонните съединения.
Ковалентни връзки се образуват, когато атомите споделят електрони, за да завършат външните си (валентни) обвивки. Например елементарният водород има едно „пространство“ във външната си електронна обвивка, така че той може да се свързва ковалентно с друг водороден атом, като и двамата споделят своите електрони, за да запълнят черупките си.
An йонна връзка работи по различен начин. Някои атоми, като натрий, имат един или много малко електрони във външните си черупки. Други атоми, като хлора, имат външни обвивки, които се нуждаят само от още един електрон, за да имат пълна обвивка. Допълнителният електрон в този първи атом може да се прехвърли във втория, за да запълни тази друга обвивка.
Процесите на загуба и спечелване на избори обаче създават дисбаланс между заряда в ядрото и заряда от електроните, придавайки на получения атом нетен положителен заряд (при загуба на електрон) или нетен отрицателен заряд (когато е придобити). Тези заредени атоми се наричат йони и противоположно заредените йони могат да бъдат привлечени заедно, за да образуват йонна връзка и електрически неутрална молекула, като NaCl или натриев хлорид.
Обърнете внимание как „хлорът“ се превръща в „хлорид“, когато се превръща в йон.
Дисоциация на йонни връзки
Йонните връзки, които поддържат молекули като обикновена сол (натриев хлорид) заедно, могат да се разкъсат при някои обстоятелства. Един пример е, когато те са разтворени във вода; молекулите се „дисоциират“ в съставните йони, което ги връща в зареденото им състояние.
Йонните връзки също могат да се разкъсат, ако молекулите се стопят при висока температура, което има същия ефект, когато останат в стопено състояние.
Фактът, че някой от тези процеси води до събиране на заредени йони, е от основно значение за електрическата проводимост на йонните съединения. В своите свързани, твърди състояния, молекули като сол не провеждат електричество. Но когато се разединят в разтвор или чрез топене, те мога носят ток. Това е така, защото електроните не могат да се движат свободно през водата (по същия начин, по който го правят в проводящ проводник), но йони могат да се движат свободно.
Когато се прилага ток
За прилагане на ток към разтвор в течността се вкарват два електрода, и двата прикрепени към батерия или източник на заряд. Положително зареденият електрод се нарича анод, а отрицателно зареденият електрод - катод. Батерията изпраща заряд към електродите (по по-традиционния начин, включващ електрони, движещи се през твърд проводящ материал) и те се превръщат в отделни източници на заряд в течността, произвеждайки електричество поле.
Йоните в разтвора реагират на това електрическо поле според своя заряд. Положително заредените йони (натрий в солен разтвор) се привличат към катода, а отрицателно заредените йони (хлоридни йони в солен разтвор) се привличат към анода. Това движение на заредени частици е електрически ток, защото токът е просто движение на заряда.
Когато йоните достигнат съответните си електроди, те или получават, или губят електрони, за да се върнат в своето елементарно състояние. За дисоциирана сол положително заредените натриеви йони се събират на катода и улавят електрони от електрода, оставяйки го като елементарен натрий.
В същото време хлоридните йони губят своя „допълнителен“ електрон в анода, изпращайки електрони в електрода, за да завършат веригата. Този процес е причината йонните съединения да провеждат електричество във водата.