Kā noteikt vadītspēju savienojumos

Savienojumus, kas vada strāvu, notur kopā elektrostatiskie spēki vai pievilcība. Tie satur pozitīvi lādētu atomu vai molekulu, ko sauc par katjonu, un negatīvi lādētu atomu vai molekulu, ko sauc par anjonu. Cietā stāvoklī šie savienojumi nevada elektrību, bet, izšķīdināti ūdenī, joni disociē un var vadīt strāvu. Augstās temperatūrās, kad šie savienojumi kļūst šķidri, katjoni un anjoni sāk plūst un var vadīt elektrību pat bez ūdens. Nejonu savienojumi vai savienojumi, kas nedisocionējas jonos, nevada strāvu. Jūs varat izveidot vienkāršu ķēdi ar spuldzi kā indikatoru, lai pārbaudītu ūdens savienojumu vadītspēju. Šajā iestatījumā esošais testa savienojums pabeidz ķēdi un ieslēdz spuldzi, ja tā spēj vadīt strāvu.

Vieglākais veids, kā noteikt, vai savienojums var vadīt strāvu, ir noteikt tā molekulāro struktūru vai sastāvu. Savienojumi ar spēcīgu vadītspēju, izšķīdinot ūdenī, pilnībā disociējas lādētos atomos vai molekulās vai jonos. Šie joni var efektīvi pārvietoties un nest strāvu. Jo lielāka ir jonu koncentrācija, jo lielāka ir vadītspēja. Galda sāls vai nātrija hlorīds ir savienojuma ar spēcīgu vadītspēju piemērs. Tas disociējas ar pozitīvi lādētu nātrija un negatīvi lādētu hlora joniem ūdenī. Amonija sulfāts, kalcija hlorīds, sālsskābe, nātrija hidroksīds, nātrija fosfāts un cinka nitrāts ir citi savienojumu ar spēcīgu vadītspēju piemēri, kurus sauc arī par spēcīgiem elektrolītiem. Spēcīgi elektrolīti parasti ir neorganiski savienojumi, kas nozīmē, ka tiem trūkst oglekļa atomu. Organiskie savienojumi vai oglekli saturoši savienojumi bieži ir vāji elektrolīti vai nav vadoši.

Savienojumi, kas ūdenī disociējas tikai daļēji, ir vāji elektrolīti un slikti elektriskās strāvas vadītāji. Etiķskābe, etiķī esošais savienojums, ir vājš elektrolīts, jo tas ūdenī disociējas tikai nedaudz. Amonija hidroksīds ir vēl viens savienojuma ar vāju vadītspēju piemērs. Ja tiek izmantoti citi šķīdinātāji, nevis ūdens, tiek mainīta jonu disociācija un līdz ar to spēja vadīt strāvu. Vāju elektrolītu jonizācija parasti palielinās, paaugstinoties temperatūrai. Lai salīdzinātu dažādu savienojumu vadītspēju ūdenī, zinātnieki izmanto īpašu vadītspēju. Īpatnējā vadītspēja ir savienojuma vadītspējas rādītājs ūdenī noteiktā temperatūrā, parasti 25 grādos pēc Celsija. Specifisko vadītspēju mēra siemena vai mikrosīmēna vienībās uz centimetru. Ūdens piesārņojuma pakāpi var noteikt, izmērot īpatnējo vadītspēju, jo piesārņotais ūdens satur vairāk jonu un var radīt lielāku vadītspēju.

Savienojumi, kas ūdenī nerada jonus, nespēj vadīt elektrisko strāvu. Cukurs vai saharoze ir savienojuma piemērs, kas izšķīst ūdenī, bet nerada jonus. Izšķīdušās saharozes molekulas ieskauj ūdens molekulu kopas un tiek uzskatīts, ka tās ir “hidratētas”, bet paliek bez uzlādes. Savienojumiem, kas nešķīst ūdenī, piemēram, kalcija karbonātam, arī nav vadītspējas: tie nerada jonus. Vadītspēja prasa lādētu daļiņu esamību.

Elektriskā vadītspēja prasa lādētu daļiņu kustību. Elektrolītu vai sašķidrinātu vai izkausētu jonu savienojumu gadījumā rodas pozitīvi un negatīvi lādētas daļiņas, kuras var pārvietoties. Metālos pozitīvie metālu joni ir izvietoti stingrā režģī vai kristāla struktūrā, kas nevar pārvietoties. Bet pozitīvos metāla atomus ieskauj elektronu mākoņi, kas var brīvi klīst apkārt un var pārvadāt elektrisko strāvu. Temperatūras paaugstināšanās izraisa elektrovadītspējas samazināšanos, kas kontrastē ar elektrolītu vadītspējas pieaugumu līdzīgos apstākļos.