რატომ ახორციელებენ იონური ნაერთები წყალს ელექტროენერგიაში?

მარილიანი წყალი არის იონური ხსნარის ყველაზე ცნობილი მაგალითი, რომელიც ელექტროენერგიას ატარებს, მაგრამ იმის გაგება, თუ რატომ ხდება ეს, არც ისე მარტივია, როგორც ფენომენის საშინაო ექსპერიმენტის ჩატარება. მიზეზი მოდის იონურ ობლიგაციებსა და კოვალენტურ კავშირებს შორის სხვაობას, აგრეთვე იმის გაგებას, თუ რა ხდება, როდესაც დისოცირებული იონები ექვემდებარებიან ელექტრულ ველს.

Მოკლედ, იონური ნაერთები ახდენენ ელექტროენერგიის წყალში ჩატარებას, რადგან ისინი გამოყოფენ დამუხტულ იონებად, რომლებიც შემდეგ იზიდავს საწინააღმდეგოდ დამუხტულ ელექტროდს.

თქვენ უნდა იცოდეთ განსხვავება იონურ და კოვალენტურ კავშირებს შორის, რომ უკეთ გაიგოთ იონური ნაერთების ელექტრული გამტარობა.

კოვალენტური ობლიგაციები წარმოიქმნება, როდესაც ატომები ელექტრონებს ანაწილებენ, რათა დაასრულონ მათი გარე (ვალენტური) გარსი. მაგალითად, ელემენტარულ წყალბადს აქვს ერთი "სივრცე" მის გარე ელექტრონულ გარსში, ამიტომ მას შეუძლია კოვალენტურად დაუკავშიროს სხვა წყალბადის ატომს, ორივე მათგანს ეყოფა ელექტრონები, რომ შეავსონ მათი გარსი.

ან იონური ბმა განსხვავებულად მუშაობს. ზოგიერთ ატომს, ისევე როგორც ნატრიუმს, გარე გარსებში აქვს ერთი ან ძალიან ცოტა ელექტრონი. სხვა ატომებს, ისევე როგორც ქლორს, აქვთ გარეთა გარსი, რომლებსაც მხოლოდ ერთი ელექტრონი სჭირდებათ, რომ სრული გარსი ჰქონდეს. ზედმეტი ელექტრონი ამ პირველ ატომში შეიძლება გადავიდეს მეორეზე, რომ შეავსოს ეს სხვა გარსი.

ამასთან, არჩევნებში წაგებისა და მოგების პროცესები ქმნის დისბალანსს ბირთვში არსებულ მუხტსა და მუხტს შორის ელექტრონები, რაც შედეგობრივ ატომს აძლევს წმინდა დადებით მუხტს (ელექტრონის დაკარგვისას) ან წმინდა უარყოფით მუხტს (როდესაც ის არის მოიპოვა). ამ დამუხტულ ატომებს იონებს უწოდებენ და საპირისპიროდ დამუხტული იონების მოზიდვა შეიძლება იონური კავშირის და ელექტრონულად ნეიტრალური მოლეკულის წარმოქმნით, მაგალითად, NaCl ან ნატრიუმის ქლორიდი.

გაითვალისწინეთ, როგორ იცვლება "ქლორი" "ქლორიდად", როდესაც იგი ხდება იონი.

იონური ბმები, რომლებიც ინახავს მოლეკულებს, როგორც საერთო მარილს (ნატრიუმის ქლორიდი) ერთად, შეიძლება გარკვეულ ვითარებაში დაიშალა. ერთი მაგალითია, როდესაც ისინი არიან წყალში გახსნილი; მოლეკულები "იშლება" მათ შემადგენელ იონებად, რაც მათ დატვირთულ მდგომარეობაში უბრუნებს.

იონური ობლიგაციების მოშლა ასევე შეიძლება, თუ მოლეკულები მაღალ ტემპერატურაზე დნება, რასაც იგივე ეფექტი აქვს, როდესაც ისინი გადნებულ მდგომარეობაში რჩებიან.

ის ფაქტი, რომ რომელიმე ამ პროცესს იწვევს დამუხტული იონების შეგროვებას, იონური ნაერთების ელექტრული გამტარობის საფუძველია. მათ შეერთებულ, მყარ მდგომარეობაში, მოლეკულები, როგორიცაა მარილი, ელექტროენერგიას არ ატარებენ. მაგრამ როდესაც ისინი დაშორებულ იქნებიან ხსნარში ან დნობის შედეგად, ისინი შეიძლება ახდენენ მიმდინარეობას. ეს იმიტომ ხდება, რომ ელექტრონებს არ შეუძლიათ თავისუფლად გადაადგილება წყლის საშუალებით (ისევე როგორც გამტარ მავთულში), მაგრამ იონებს თავისუფლად შეუძლიათ მოძრაობა.

ხსნარში დენის დასაყენებლად, ორი ელექტროდი შეიყვანება თხევადში, ორივე ელემენტზე ან მუხტის წყაროსთან. დადებითად დამუხტულ ელექტროდს ანოდი ეწოდება, ხოლო უარყოფითად დამუხტულ ელექტროდს - კათოდს. ბატარეა მუხტებს უგზავნის ელექტროდებს (უფრო ტრადიციული გზით ელექტრონებს მოძრაობენ ა მყარი გამტარი მასალა), და ისინი გახდებიან მკაფიო დატვირთვის წყარო სითხეში და წარმოქმნიან ელექტროს ველი

ხსნარში არსებული იონები რეაგირებენ ამ ელექტრულ ველზე, მათი მუხტის შესაბამისად. დადებითად დამუხტული იონები (ნატრიუმი მარილის ხსნარში) იზიდავს კათოდს და უარყოფითად დამუხტული იონები (ქლორიდის იონები მარილის ხსნარში) იზიდავს ანოდს. დამუხტული ნაწილაკების ეს მოძრაობა არის ელექტრო მიმდინარე, რადგან მიმდინარეობა უბრალოდ მუხტის მოძრაობაა.

როდესაც იონები მიაღწევენ შესაბამის ელექტროდებს, ისინი ან იძენენ ან კარგავენ ელექტრონებს, რომ დაბრუნდნენ თავიანთ ელემენტურ მდგომარეობაში. დისოცირებული მარილისთვის დადებითად დამუხტული ნატრიუმის იონები კათოდზე იკრიბებიან და ელექტროდიდან იღებენ ელექტრონებს, ტოვებენ ელემენტარულ ნატრიუმს.

ამავდროულად, ქლორიდის იონები კარგავენ "დამატებით" ელექტრონს ანოდში, ელექტრონებს აგზავნიან ელექტროდში სქემის დასრულების მიზნით. ეს პროცესია, რის გამოც იონური ნაერთები წყალში ელექტროენერგიას ატარებენ.