Kako odrediti vodljivost u spojevima

Spojevi koji provode struju drže se zajedno elektrostatičkim silama ili privlačenjem. Sadrže pozitivno nabijeni atom ili molekulu, zvani kation, i negativno nabijeni atom ili molekulu, nazvani anion. U svom čvrstom stanju ti spojevi ne provode električnu energiju, ali kad se otope u vodi, ioni se disociraju i mogu provesti struju. Na visokim temperaturama, kad ti spojevi postanu tekući, kationi i anioni počinju teći i mogu provoditi električnu energiju čak i u nedostatku vode. Neionski spojevi ili spojevi koji se ne razdvajaju na ione ne provode struju. Možete konstruirati jednostavan krug sa žaruljom kao indikatorom za ispitivanje vodljivosti vodenih spojeva. Ispitni spoj u ovom postavljanju dovršit će krug i upaliti žarulju ako može provesti struju.

Najlakši način da utvrdite može li spoj provoditi struju jest identificirati njegovu molekularnu strukturu ili sastav. Spojevi jake vodljivosti potpuno se disociraju na nabijene atome ili molekule ili ione, kada se otope u vodi. Ti se ioni mogu učinkovito kretati i nositi struju. Što je veća koncentracija iona, veća je i vodljivost. Stolna sol ili natrijev klorid primjer je spoja s jakom vodljivošću. Disocira na pozitivno nabijene natrijeve i negativno nabijene klorove ione u vodi. Amonijev sulfat, kalcijev klorid, klorovodična kiselina, natrijev hidroksid, natrijev fosfat i cinkov nitrat drugi su primjeri spojeva s jakom vodljivošću, poznatiji i kao jaki elektroliti. Jaki elektroliti imaju tendenciju da budu anorganski spojevi, što znači da im nedostaje atoma ugljika. Organski spojevi ili spojevi koji sadrže ugljik često su slabi elektroliti ili su neprovodljivi.

Spojevi koji u vodi disociraju samo djelomično su slabi elektroliti i loši vodiči električne struje. Octena kiselina, spoj prisutan u octu, slab je elektrolit jer u vodi disocira samo malo. Amonijev hidroksid je još jedan primjer spoja slabe vodljivosti. Kada se koriste otapala koja nisu voda, mijenja se ionska disocijacija, a time i sposobnost nošenja struje. Ionizacija slabih elektrolita obično se povećava s porastom temperature. Da bi usporedili vodljivost različitih spojeva u vodi, znanstvenici koriste specifičnu vodljivost. Specifična vodljivost mjera je vodljivosti spoja u vodi na određenoj temperaturi, obično 25 Celzijevih stupnjeva. Specifična vodljivost mjeri se u jedinicama siemens ili microsiemens po centimetru. Stupanj onečišćenja vode može se odrediti mjerenjem specifične vodljivosti, jer onečišćena voda sadrži više iona i može generirati veću vodljivost.

Spojevi koji ne proizvode ione u vodi ne mogu provoditi električnu struju. Šećer ili saharoza primjer je spoja koji se otapa u vodi, ali ne stvara ione. Otopljene molekule saharoze okružene su skupinama molekula vode i za njih se kaže da su "hidratizirane", ali ostaju nenapunjene. Spojevi koji nisu topljivi u vodi, poput kalcijevog karbonata, također nemaju vodljivost: ne proizvode ione. Vodljivost zahtijeva postojanje nabijenih čestica.

Električna vodljivost zahtijeva kretanje nabijenih čestica. U slučaju elektrolita ili ukapljenih ili rastopljenih ionskih spojeva, stvaraju se pozitivno i negativno nabijene čestice koje se mogu kretati. U metalima su pozitivni metalni ioni raspoređeni u krutu rešetku ili kristalnu strukturu koja se ne može pomicati. Ali pozitivni atomi metala okruženi su oblacima elektrona koji mogu slobodno lutati i mogu nositi električnu struju. Povišenje temperature uzrokuje smanjenje električne vodljivosti, što je u suprotnosti s povećanjem vodljivosti elektrolita u sličnim okolnostima.