A sós víz a legismertebb példa az elektromosságot vezető ionos megoldásra, de megérteni, miért történik ez, nem olyan egyszerű, mint otthoni kísérletet végezni a jelenséggel. Ennek oka az ionkötések és a kovalens kötések közötti különbség, valamint annak megértése, hogy mi történik, ha a disszociált ionokat elektromos mezőnek teszik ki.
Röviden, ionos vegyületek vezesse az áramot a vízben, mert töltött ionokká válnak szét, amelyeket az ellentétesen töltött elektród vonz.
Egy Ionic Bond vs. Egy kovalens kötvény
Ismernie kell az ionos és kovalens kötések közötti különbséget, hogy jobban megértsük az ionos vegyületek elektromos vezetőképességét.
Kovalens kötések akkor képződnek, amikor az atomok megosztják az elektronokat, hogy teljesítsék külső (valens) héjukat. Például az elemi hidrogén egy „térrel” rendelkezik a külső elektronhéjban, így kovalensen kötődhet egy másik hidrogénatommal, és mindkettő megoszthatja elektronjait, hogy megtöltse héját.
An ionos kötés másképp működik. Egyes atomok, mint például a nátrium, külső héjában egy vagy nagyon kevés elektron található. Más atomoknak, például a klórnak vannak olyan külső héjaik, amelyeknek csak még egy elektronra van szükségük a teljes héjhoz. Az első atomban levő extra elektron átkerülhet a másodikba, hogy kitöltse azt a másik héjat.
A választások elvesztésének és megszerzésének folyamatai azonban egyensúlyhiányt teremtenek a mag töltése és a töltés között az elektronok, így a kapott atomnak pozitív pozitív töltése (ha elektron elvész) vagy nettó negatív töltése (amikor egy szerzett). Ezeket a töltött atomokat ionoknak nevezzük, és az ellentétesen töltött ionok együtt vonzódva ionkötést és elektromosan semleges molekulát képezhetnek, például NaCl-ot vagy nátrium-kloridot.
Vegye figyelembe, hogy a "klór" hogyan változik "kloriddá", amikor iontá válik.
Az ionos kötések disszociációja
Azok az ionos kötések, amelyek együtt tartják a molekulákat, mint a közönséges só (nátrium-klorid), bizonyos körülmények között széteshetnek. Az egyik példa arra, hogy mikor vannak vízben oldva; a molekulák „disszociálnak” alkotó ionjaikba, ami visszatölti őket töltött állapotukba.
Az ionos kötések akkor is megszakadhatnak, ha a molekulákat magas hőmérsékleten megolvasztják, amelynek ugyanolyan hatása van, ha olvadt állapotban maradnak.
Az a tény, hogy ezek a folyamatok bármelyike töltött ionok gyűjtéséhez vezet, központi szerepet játszik az ionos vegyületek elektromos vezetőképességében. Megkötött, szilárd állapotukban a sóhoz hasonló molekulák nem vezetik az áramot. De amikor disszociálódnak oldatban vagy olvadás útján, akkor tud áramot hordozni. Az elektronok ugyanis nem mozoghatnak szabadon a vízen keresztül (ugyanúgy, mint egy vezető vezetékben), de az ionok szabadon mozoghatnak.
Amikor áramot alkalmaznak
Az áram áramoltatásához az oldathoz két elektródát helyeznek a folyadékba, mindkettőt egy akkumulátorhoz vagy töltőforráshoz rögzítve. A pozitív töltésű elektródát anódnak, a negatív töltésű elektródát pedig katódnak hívják. Az akkumulátor töltést küld az elektródáknak (a hagyományosabb módon, a szilárd vezető anyag), és különálló töltési forrásokká válnak a folyadékban, áramot termelve terület.
Az oldatban lévő ionok töltésük szerint reagálnak erre az elektromos mezőre. A pozitív töltésű ionokat (nátrium sóoldatban) a katód vonzza, a negatív töltésű ionokat (sóoldatban lévő kloridionokat) az anód vonzza. A töltött részecskéknek ez a mozgása egy elektromos áram, mert az áram egyszerűen a töltés mozgása.
Amikor az ionok eljutnak a megfelelő elektródjukhoz, vagy elnyerik, vagy elveszítik az elektronokat, hogy visszatérjenek elemi állapotukba. A disszociált só esetében a pozitív töltésű nátriumionok összegyűlnek a katódnál, és elektronokat vesznek fel az elektródról, elemi nátriumként maradva.
Ugyanakkor a kloridionok elveszítik „extra” elektronjukat az anódnál, így elektronokat juttatnak az elektródába az áramkör befejezéséhez. Ezért az ionos vegyületek áramot vezetnek a vízben.