Hogyan lehet meghatározni a vezetőképességet a vegyületekben

Az áramot vezető vegyületeket elektrosztatikus erők vagy vonzás tartja össze. Tartalmaznak pozitív töltésű atomot vagy molekulát, úgynevezett kationt, és negatív töltésű atomot vagy molekulát, úgynevezett aniont. Szilárd állapotban ezek a vegyületek nem vezetik az áramot, de vízben oldva az ionok disszidálnak és áramot vezethetnek. Magas hőmérsékleten, amikor ezek a vegyületek folyékonyakká válnak, a kationok és az anionok áramlani kezdenek, és víz hiányában is képesek áramot vezetni. A nemionos vegyületek, illetve azok a vegyületek, amelyek nem disszociálnak ionokká, nem vezetnek áramot. Készíthet egy egyszerű áramkört villanykörtével, mint indikátort a vizes vegyületek vezetőképességének tesztelésére. A tesztvegyület ebben a beállításban befejezi az áramkört és bekapcsolja az izzót, ha áramot képes vezetni.

A legegyszerűbb módja annak megállapítására, hogy egy vegyület képes-e áramot vezetni, ha azonosítjuk annak molekulaszerkezetét vagy összetételét. Az erős vezetőképességű vegyületek vízben oldva teljesen disszociálnak töltött atomokká vagy molekulákká vagy ionokká. Ezek az ionok képesek hatékonyan mozgatni és továbbítani az áramot. Minél nagyobb az ionkoncentráció, annál nagyobb a vezetőképesség. Az asztali só vagy nátrium-klorid az erős vezetőképességű vegyületek példája. Disszociál a vízben pozitív töltésű nátrium- és negatív töltésű klórionokká. Az ammónium-szulfát, a kalcium-klorid, a sósav, a nátrium-hidroxid, a nátrium-foszfát és a cink-nitrát további példái az erős vezetőképességű vegyületeknek, más néven erős elektrolitoknak. Az erős elektrolitok általában szervetlen vegyületek, vagyis hiányoznak a szénatomok. A szerves vegyületek vagy széntartalmú vegyületek gyakran gyengék elektrolitok vagy nem vezetőképesek.

A vízben csak részben disszociáló vegyületek gyenge elektrolitok és gyenge elektromos vezetők. Az ecetsav, az ecetben jelenlévő vegyület gyenge elektrolit, mert a vízben csak kis mértékben disszociál. Az ammónium-hidroxid egy másik példa a gyenge vezetőképességű vegyületekre. Vízektől eltérő oldószerek alkalmazása esetén megváltozik az ionos disszociáció és ennélfogva az áramviselés képessége. A gyenge elektrolitok ionizációja általában növekszik a hőmérséklet növekedésével. A különféle vegyületek vízben való vezetőképességének összehasonlításához a tudósok sajátos vezetőképességet használnak. A fajlagos vezetőképesség egy vegyület vezetőképességének mértéke a vízben egy meghatározott hőmérsékleten, általában 25 Celsius fokon. A fajlagos vezetőképességet siemens vagy microsiemens / centiméter egységekben mérik. A vízszennyezés mértékét a fajlagos vezetőképesség mérésével lehet meghatározni, mivel a szennyezett víz több iont tartalmaz és több vezetőképességet generálhat.

Azok a vegyületek, amelyek nem termelnek ionokat a vízben, nem vezethetnek elektromos áramot. A cukor vagy a szacharóz egy példa olyan vegyületre, amely vízben oldódik, de nem termel ionokat. Az oldott szacharózmolekulákat vízmolekulacsoportok veszik körül, és azt mondják, hogy „hidratáltak”, de töltés nélkül maradnak. A vízben nem oldódó vegyületek, például a kalcium-karbonát, szintén nem rendelkeznek vezetőképességgel: nem termelnek ionokat. A vezetőképességhez feltöltött részecskék szükségesek.

Az elektromos vezetőképesség megköveteli a töltött részecskék mozgását. Elektrolitok vagy cseppfolyósított vagy megolvadt ionos vegyületek esetén pozitív és negatív töltésű részecskék keletkeznek és mozoghatnak. A fémekben a pozitív fémionok merev rácsba vagy kristályszerkezetbe vannak rendezve, amelyek nem tudnak mozogni. De a pozitív fématomokat elektronfelhők veszik körül, amelyek szabadon kóborolhatnak és képesek elektromos áramot továbbítani. A hőmérséklet emelkedése az elektromos vezetőképesség csökkenését okozza, amely ellentétben áll az elektrolitok hasonló körülmények közötti vezetőképességének növekedésével.