Kuidas määrata ühendite juhtivust

Voolu juhtivaid ühendeid hoiavad koos elektrostaatilised jõud või tõmme. Need sisaldavad positiivselt laetud aatomit või molekuli, mida nimetatakse katiooniks, ja negatiivselt laetud aatomit või molekuli, mida nimetatakse aniooniks. Tahkes olekus ei juhi need ühendid elektrit, kuid vees lahustununa ioonid dissotsieeruvad ja võivad juhtida voolu. Kõrgel temperatuuril, kui need ühendid muutuvad vedelaks, hakkavad katioonid ja anioonid voolama ning võivad juhtida elektrit ka vee puudumisel. Mitteioonsed ühendid või ühendid, mis ei eraldu ioonideks, ei juhi voolu. Veeühendite juhtivuse testimiseks võite indikaatorina konstrueerida lihtsa vooluringi. Selle seadistuse testühend lõpetab vooluahela ja lülitab elektripirni sisse, kui see suudab voolu juhtida.

Lihtsaim viis kindlaks teha, kas ühend suudab voolu juhtida, on selle molekulaarstruktuuri või koostise tuvastamine. Tugeva juhtivusega ühendid eralduvad vees lahustatuna täielikult laetud aatomiteks või molekulideks või ioonideks. Need ioonid suudavad voolu tõhusalt liikuda ja kanda. Mida suurem on ioonide kontsentratsioon, seda suurem on juhtivus. Lauasool ehk naatriumkloriid on tugeva juhtivusega ühendi näide. See dissotsieerub vees positiivselt laetud naatriumi ja negatiivselt laetud klooriioonideks. Ammooniumsulfaat, kaltsiumkloriid, vesinikkloriidhape, naatriumhüdroksiid, naatriumfosfaat ja tsinknitraat on veel näited tugeva juhtivusega ühenditest, tuntud ka kui tugevad elektrolüüdid. Tugevad elektrolüüdid on enamasti anorgaanilised ühendid, mis tähendab, et neil puuduvad süsinikuaatomid. Orgaanilised ühendid või süsinikku sisaldavad ühendid on sageli nõrgad elektrolüüdid või pole juhtivad.

Vees osaliselt dissotsieeruvad ühendid on nõrgad elektrolüüdid ja elektrivoolu halvad juhid. Äädikhape, äädikas sisalduv ühend, on nõrk elektrolüüt, kuna see vees dissotsieerub vaid vähesel määral. Ammooniumhüdroksiid on veel üks nõrga juhtivusega ühendi näide. Kui kasutatakse muid lahusteid kui vesi, muutub ioonne dissotsiatsioon ja seetõttu võime voolu kanda. Nõrkade elektrolüütide ionisatsioon suureneb tavaliselt temperatuuri tõusuga. Erinevate ühendite juhtivuse võrdlemiseks vees kasutavad teadlased spetsiifilist juhtivust. Spetsiifiline juhtivus on ühendi juhtivuse näitaja vees konkreetsel temperatuuril, tavaliselt 25 kraadi Celsiuse järgi. Spetsiifilist juhtivust mõõdetakse siimeeni või mikrosiemeeni ühikus sentimeetri kohta. Veereostuse määra saab kindlaks määrata erijuhtivuse mõõtmisega, kuna saastunud vesi sisaldab rohkem ioone ja võib tekitada rohkem juhtivust.

Ühendid, mis ei tekita vees ioone, ei suuda elektrivoolu juhtida. Suhkur ehk sahharoos on näide ühendist, mis lahustub vees, kuid ei tooda ioone. Lahustatud sahharoosimolekulid on ümbritsetud veemolekulide klastritega ja väidetavalt on need „hüdreeritud“, kuid jäävad laadimata. Samuti pole vees lahustumatutel ühenditel, näiteks kaltsiumkarbonaadil, juhtivus: nad ei tooda ioone. Juhtivus nõuab laetud osakeste olemasolu.

Elektrijuhtivus nõuab laetud osakeste liikumist. Elektrolüütide või veeldatud või sulatatud ioonühendite korral tekivad positiivselt ja negatiivselt laetud osakesed, mis võivad ringi liikuda. Metallides on positiivsed metalliioonid paigutatud jäikusse võre- või kristallstruktuuri, mis ei saa liikuda. Kuid positiivseid metalli aatomeid ümbritsevad elektronpilved, mis võivad vabalt ringi liikuda ja suudavad kanda elektrivoolu. Temperatuuri tõus põhjustab elektrijuhtivuse vähenemist, mis on kontrastne elektrolüütide juhtivuse suurenemisega sarnastel tingimustel.