Jak určit vodivost ve sloučeninách

Sloučeniny, které vedou proud, jsou drženy pohromadě elektrostatickými silami nebo přitažlivostí. Obsahují kladně nabitý atom nebo molekulu nazývanou kation a záporně nabitý atom nebo molekulu nazývanou anion. V pevném stavu tyto sloučeniny nevodí elektřinu, ale po rozpuštění ve vodě se ionty disociují a mohou vést proud. Při vysokých teplotách, kdy se tyto sloučeniny stanou kapalnými, začnou téci kationty a anionty, které mohou vést elektřinu i bez vody. Neiontové sloučeniny nebo sloučeniny, které se nerozdělí na ionty, nevedou proud. Můžete zkonstruovat jednoduchý obvod se žárovkou jako indikátorem pro testování vodivosti vodných sloučenin. Testovaná sloučenina v tomto nastavení dokončí obvod a zapne žárovku, pokud může vést proud.

Nejjednodušší způsob, jak určit, zda sloučenina může vést proud, je určit její molekulární strukturu nebo složení. Sloučeniny se silnou vodivostí se po rozpuštění ve vodě úplně disociují na nabité atomy nebo molekuly nebo ionty. Tyto ionty se mohou efektivně pohybovat a přenášet proud. Čím vyšší je koncentrace iontů, tím vyšší je vodivost. Stolní sůl nebo chlorid sodný je příkladem sloučeniny se silnou vodivostí. Disociuje na kladně nabité sodné a záporně nabité ionty chloru ve vodě. Síran amonný, chlorid vápenatý, kyselina chlorovodíková, hydroxid sodný, fosforečnan sodný a dusičnan zinečnatý jsou dalšími příklady sloučenin se silnou vodivostí, známých také jako silné elektrolyty. Silné elektrolyty bývají anorganické sloučeniny, což znamená, že jim chybí atomy uhlíku. Organické sloučeniny nebo sloučeniny obsahující uhlík jsou často slabé elektrolyty nebo jsou nevodivé.

Sloučeniny, které se ve vodě disociují jen částečně, jsou slabé elektrolyty a špatné vodiče elektrického proudu. Kyselina octová, sloučenina přítomná v octě, je slabý elektrolyt, protože se ve vodě disociuje jen nepatrně. Hydroxid amonný je dalším příkladem sloučeniny se slabou vodivostí. Pokud se použijí jiná rozpouštědla než voda, změní se iontová disociace, a tím i schopnost přenášet proud. Ionizace slabých elektrolytů se obvykle zvyšuje se zvyšováním teploty. Pro srovnání vodivosti různých sloučenin ve vodě používají vědci specifickou vodivost. Specifická vodivost je míra vodivosti sloučeniny ve vodě při specifické teplotě, obvykle 25 stupňů Celsia. Specifická vodivost se měří v jednotkách siemens nebo microsiemens na centimetr. Stupeň znečištění vody lze určit měřením specifické vodivosti, protože znečištěná voda obsahuje více iontů a může generovat větší vodivost.

Sloučeniny, které neprodukují ionty ve vodě, nemohou vést elektrický proud. Cukr nebo sacharóza je příkladem sloučeniny, která se rozpouští ve vodě, ale neprodukuje ionty. Molekuly rozpuštěné sacharózy jsou obklopeny shluky molekul vody a jsou považovány za „hydratované“, ale zůstávají nenabité. Sloučeniny, které nejsou rozpustné ve vodě, jako je uhličitan vápenatý, také nemají vodivost: neprodukují žádné ionty. Vodivost vyžaduje existenci nabitých částic.

Elektrická vodivost vyžaduje pohyb nabitých částic. V případě elektrolytů nebo zkapalněných nebo roztavených iontových sloučenin se generují kladně a záporně nabité částice, které se mohou pohybovat. V kovech jsou kladné kovové ionty uspořádány v pevné mřížce nebo krystalové struktuře, která se nemůže pohybovat. Ale pozitivní atomy kovů jsou obklopeny oblaky elektronů, které se mohou volně pohybovat a mohou nést elektrický proud. Zvýšení teploty způsobí pokles elektrické vodivosti, což kontrastuje se zvýšením vodivosti elektrolyty za podobných okolností.