כיצד לקבוע מוליכות בתרכובות

תרכובות המוליכות זרם מוחזקות יחד על ידי כוחות אלקטרוסטטיים או משיכה. הם מכילים אטום או מולקולה טעונים באופן חיובי, הנקראים קטיון, ואטום או מולקולה טעונים שלילית, הנקראים אניון. במצבם המוצק, תרכובות אלו אינן מוליכות חשמל, אך כאשר הן מומסות במים, היונים מתנתקים ויכולים להוביל זרם. בטמפרטורות גבוהות, כאשר תרכובות אלו הופכות לנוזליות, הקטיונים והאניונים מתחילים לזרום ויכולים להוביל חשמל גם בהיעדר מים. תרכובות לא-יוניות, או תרכובות שאינן מתנתקות ליונים, אינן מוליכות זרם. ניתן לבנות מעגל פשוט עם נורה כאינדיקטור לבדיקת המוליכות של תרכובות מימיות. מתחם הבדיקה במערך זה ישלים את המעגל וידליק את הנורה אם היא יכולה להוביל זרם.

הדרך הקלה ביותר לקבוע אם תרכובת יכולה להוביל זרם היא לזהות את המבנה המולקולרי שלה או את הרכבו. תרכובות עם מוליכות חזקה מתנתקות לחלוטין לאטומים או מולקולות טעונות, או יונים, כאשר הם מומסים במים. יונים אלה יכולים לנוע ולשאת זרם ביעילות. ככל שריכוז היונים גבוה יותר, כך המוליכות גדולה יותר. מלח שולחן, או נתרן כלורי, הוא דוגמה לתרכובת עם מוליכות חזקה. הוא מתנתק לנתרן טעון חיובי וליוני כלור טעונים שלילית במים. אמוניום סולפט, סידן כלורי, חומצה הידרוכלורית, נתרן הידרוקסיד, נתרן פוספט ואבץ חנקתי הם דוגמאות נוספות לתרכובות בעלות מוליכות חזקה, הידועות גם בשם אלקטרוליטים חזקים. אלקטרוליטים חזקים נוטים להיות תרכובות אורגניות, כלומר חסרים להם אטומי פחמן. תרכובות אורגניות, או תרכובות המכילות פחמן, הן לעיתים קרובות אלקטרוליטים חלשים או שאינן מוליכות.

תרכובות שמתנתקות רק חלקית במים הן אלקטרוליטים חלשים ומוליכים גרועים של זרם חשמלי. חומצה אצטית, התרכובת הקיימת בחומץ, היא אלקטרוליט חלש משום שהיא מתנתקת רק במים. אמוניום הידרוקסיד הוא דוגמה נוספת לתרכובת עם מוליכות חלשה. כאשר משתמשים בממיסים שאינם מים, משתנים הניתוק היוני, ולכן היכולת לשאת זרם. יינון של אלקטרוליטים חלשים בדרך כלל עולה עם עליית הטמפרטורה. כדי להשוות את המוליכות של תרכובות שונות במים, מדענים משתמשים במוליכות ספציפית. המוליכות הספציפית היא מדד למוליכות של תרכובת במים בטמפרטורה מסוימת, בדרך כלל 25 מעלות צלזיוס. מוליכות ספציפית נמדדת ביחידות של סימנס או מיקרו-סימנים לסנטימטר. ניתן לקבוע את מידת זיהום המים על ידי מדידת המוליכות הספציפית, מכיוון שמים מזוהמים מכילים יותר יונים ויכולים לייצר יותר מוליכות.

תרכובות שאינן מייצרות יונים במים אינן יכולות להוביל זרם חשמלי. סוכר, או סוכרוז, הוא דוגמה לתרכובת המתמוססת במים אך אינה מייצרת יונים. מולקולות הסוכרוז המומסות מוקפות באשכולות של מולקולות מים ואומרים שהן 'מיובשות' אך נותרות נטענות. גם לתרכובות שאינן מסיסות במים, כמו סידן פחמתי, אין מוליכות: הן אינן מייצרות יונים. מוליכות מחייבת קיום של חלקיקים טעונים.

מוליכות חשמלית דורשת תנועה של חלקיקים טעונים. במקרה של אלקטרוליטים או תרכובות יוניות נוזלות או מותכות, נוצרים חלקיקים טעונים באופן חיובי ושלילי ויכולים לנוע סביבם. במתכות, יונים מתכתיים חיוביים מסודרים בסריג קשיח או במבנה גביש שלא יכול לנוע. אך אטומי המתכת החיוביים מוקפים בענני אלקטרונים החופשיים לשוטט ויכולים לשאת זרם חשמלי. עליית טמפרטורה גורמת לירידה במוליכות החשמלית, המנוגדת לעליית המוליכות על ידי אלקטרוליטים בנסיבות דומות.