Verbindingen die een stroom geleiden, worden bij elkaar gehouden door elektrostatische krachten of aantrekking. Ze bevatten een positief geladen atoom of molecuul, een kation genoemd, en een negatief geladen atoom of molecuul, een anion. In vaste toestand geleiden deze verbindingen geen elektriciteit, maar wanneer opgelost in water, dissociëren de ionen en kunnen ze een stroom geleiden. Bij hoge temperaturen, wanneer deze verbindingen vloeibaar worden, beginnen de kationen en anionen te stromen en kunnen ze zelfs bij afwezigheid van water elektriciteit geleiden. Niet-ionische verbindingen, of verbindingen die niet dissociëren in ionen, geleiden geen stroom. Je kunt een eenvoudig circuit bouwen met een gloeilamp als indicator om de geleidbaarheid van waterige verbindingen te testen. De testverbinding in deze opstelling zal het circuit voltooien en de gloeilamp inschakelen als deze stroom kan geleiden.
Verbindingen met sterke geleidbaarheid
De eenvoudigste manier om te bepalen of een verbinding een stroom kan geleiden, is door de moleculaire structuur of samenstelling ervan te identificeren. Verbindingen met een sterke geleidbaarheid dissociëren volledig in geladen atomen of moleculen, of ionen, wanneer opgelost in water. Deze ionen kunnen effectief bewegen en een stroom voeren. Hoe hoger de ionenconcentratie, hoe groter de geleidbaarheid. Tafelzout, of natriumchloride, is een voorbeeld van een verbinding met een sterke geleidbaarheid. Het dissocieert in positief geladen natrium- en negatief geladen chloorionen in water. Ammoniumsulfaat, calciumchloride, zoutzuur, natriumhydroxide, natriumfosfaat en zinknitraat zijn andere voorbeelden van verbindingen met een sterk geleidend vermogen, ook wel sterke elektrolyten genoemd. Sterke elektrolyten zijn meestal anorganische verbindingen, wat betekent dat ze geen koolstofatomen hebben. Organische verbindingen, of koolstofhoudende verbindingen, zijn vaak zwakke elektrolyten of zijn niet-geleidend.
Verbindingen met zwakke geleidbaarheid
Verbindingen die slechts gedeeltelijk dissociëren in water zijn zwakke elektrolyten en slechte geleiders van een elektrische stroom. Azijnzuur, de verbinding die in azijn aanwezig is, is een zwak elektrolyt omdat het slechts in geringe mate dissocieert in water. Ammoniumhydroxide is een ander voorbeeld van een verbinding met een zwakke geleidbaarheid. Wanneer andere oplosmiddelen dan water worden gebruikt, verandert de ionische dissociatie en daarmee het vermogen om stroom te voeren. Ionisatie van zwakke elektrolyten neemt gewoonlijk toe met temperatuurstijgingen. Om de geleidbaarheid van verschillende verbindingen in water te vergelijken, gebruiken wetenschappers specifieke geleidbaarheid. De specifieke geleidbaarheid is een maat voor de geleidbaarheid van een verbinding in water bij een bepaalde temperatuur, meestal 25 graden Celsius. Specifieke geleiding wordt gemeten in eenheden van siemens of microsiemens per centimeter. De mate van waterverontreiniging kan worden bepaald door de specifieke geleidbaarheid te meten, omdat vervuild water meer ionen bevat en meer geleidbaarheid kan genereren.
Niet-geleidende verbindingen
Verbindingen die geen ionen in water produceren, kunnen geen elektrische stroom geleiden. Suiker, of sucrose, is een voorbeeld van een verbinding die oplost in water maar geen ionen produceert. De opgeloste sucrosemoleculen zijn omgeven door clusters van watermoleculen en zouden 'gehydrateerd' zijn, maar blijven ongeladen. Verbindingen die niet oplosbaar zijn in water, zoals calciumcarbonaat, hebben ook geen geleidbaarheid: ze produceren geen ionen. Geleidbaarheid vereist het bestaan van geladen deeltjes.
Geleidbaarheid van metalen
Elektrische geleidbaarheid vereist de beweging van geladen deeltjes. In het geval van elektrolyten of vloeibaar gemaakte of gesmolten ionische verbindingen worden positief en negatief geladen deeltjes gegenereerd die kunnen bewegen. In metalen zijn positieve metaalionen gerangschikt in een stijf rooster of kristalstructuur die niet kan bewegen. Maar de positieve metaalatomen zijn omgeven door wolken van elektronen die vrij kunnen rondlopen en een elektrische stroom kunnen voeren. Een temperatuurstijging veroorzaakt een afname van de elektrische geleidbaarheid, wat in contrast staat met de toename van de geleidbaarheid door elektrolyten onder vergelijkbare omstandigheden.