Slaná voda je nejznámějším příkladem iontového roztoku, který vede elektřinu, ale pochopení, proč k tomu dochází, není tak jednoduché jako provedení domácího experimentu s tímto jevem. Důvodem je rozdíl mezi iontovými vazbami a kovalentními vazbami, stejně jako pochopení toho, co se stane, když jsou disociované ionty vystaveny elektrickému poli.
Ve zkratce, iontové sloučeniny vedou elektřinu ve vodě, protože se oddělují na nabité ionty, které jsou pak přitahovány k opačně nabité elektrodě.
Ionic Bond vs. Kovalentní dluhopis
Abyste lépe porozuměli elektrické vodivosti iontových sloučenin, musíte znát rozdíl mezi iontovými a kovalentními vazbami.
Kovalentní vazby vznikají, když atomy sdílejí elektrony, aby dokončily své vnější (valenční) skořápky. Například elementární vodík má ve svém vnějším elektronovém obalu jeden „prostor“, takže se může kovalentně vázat na další atom vodíku, přičemž oba sdílejí své elektrony a plní své skořápky.
An iontová vazba funguje jinak. Některé atomy, jako je sodík, mají ve svých vnějších skořápkách jeden nebo velmi málo elektronů. Jiné atomy, jako je chlor, mají vnější skořápky, které potřebují ještě jeden elektron, aby měly plnou skořápku. Extra elektron v tomto prvním atomu se může přenést do druhého, aby zaplnil tuto druhou skořápku.
Procesy prohrávání a získávání voleb však vytvářejí nerovnováhu mezi nábojem v jádru a nábojem z elektrony, které dávají výslednému atomu čistý kladný náboj (když je elektron ztracen) nebo čistý záporný náboj (když je jeden získané). Tyto nabité atomy se nazývají ionty a opačně nabité ionty mohou být přitahovány společně za vzniku iontové vazby a elektricky neutrální molekuly, jako je NaCl nebo chlorid sodný.
Všimněte si, jak se „chlor“ změní na „chlorid“, když se z něj stane iont.
Disociace iontových dluhopisů
Iontové vazby, které udržují molekuly jako běžná sůl (chlorid sodný) pohromadě, lze za určitých okolností rozbít. Jedním z příkladů je, když jsou rozpuštěný ve vodě; molekuly se „disociují“ na své základní ionty, které je vrátí do nabitého stavu.
Iontové vazby lze také rozbít, pokud jsou molekuly roztaveny za vysoké teploty, což má stejný účinek, pokud zůstávají v roztaveném stavu.
Skutečnost, že některý z těchto procesů vede ke shromažďování nabitých iontů, je ústřední pro elektrickou vodivost iontových sloučenin. Ve svých vázaných pevných skupinách molekuly jako sůl nevodí elektřinu. Ale když jsou disociováni v roztoku nebo tavením, jsou umět nést proud. Je to proto, že elektrony se nemohou volně pohybovat ve vodě (stejně jako ve vodivém drátu), ale ionty se mohou volně pohybovat.
Když je aplikován proud
Pro přivedení proudu do roztoku se do kapaliny vloží dvě elektrody, obě připojené k baterii nebo zdroji nabíjení. Kladně nabitá elektroda se nazývá anoda a záporně nabitá elektroda se nazývá katoda. Baterie vysílá náboj na elektrody (tradičnějším způsobem zahrnující elektrony pohybující se přes a pevný vodivý materiál) a stávají se zřetelnými zdroji náboje v kapalině a vytvářejí elektrický proud pole.
Ionty v roztoku reagují na toto elektrické pole podle svého náboje. Kladně nabité ionty (sodík v solném roztoku) jsou přitahovány ke katodě a záporně nabité ionty (chloridové ionty v solném roztoku) jsou přitahovány k anodě. Tento pohyb nabitých částic je elektrický proud, protože proud je jednoduše pohyb náboje.
Když ionty dosáhnou svých příslušných elektrod, buď získají nebo ztratí elektrony, aby se vrátily do svého elementárního stavu. U disociované soli se kladně nabité sodíkové ionty shromažďují na katodě a sbírají elektrony z elektrody, takže je jako elementární sodík.
Současně chloridové ionty ztrácejí na anodě svůj „extra“ elektron a posílají elektrony do elektrody k dokončení obvodu. Tento proces je důvodem, proč iontové sloučeniny vedou elektřinu ve vodě.
