Cum se determină conductivitatea în compuși

Compușii care conduc un curent sunt ținuți împreună de forțe electrostatice sau de atracție. Acestea conțin un atom sau o moleculă încărcată pozitiv, numită cation, și un atom sau o moleculă încărcată negativ, numită anion. În starea lor solidă, acești compuși nu conduc electricitatea, dar atunci când sunt dizolvați în apă, ionii se disociază și pot conduce un curent. La temperaturi ridicate, când acești compuși devin lichizi, cationii și anionii încep să curgă și pot conduce electricitatea chiar și în absența apei. Compușii neionici sau compușii care nu se disociază în ioni nu conduc un curent. Puteți construi un circuit simplu cu un bec ca indicator pentru a testa conductivitatea compușilor apoși. Compusul de testare din această configurare va completa circuitul și va aprinde becul dacă poate conduce un curent.

Cel mai simplu mod de a determina dacă un compus poate conduce un curent este de a identifica structura sau compoziția sa moleculară. Compușii cu conductivitate puternică se disociază complet în atomi sau molecule încărcate, sau ioni, atunci când sunt dizolvați în apă. Acești ioni se pot mișca și transporta un curent în mod eficient. Cu cât este mai mare concentrația ionilor, cu atât conductivitatea este mai mare. Sarea de masă sau clorura de sodiu este un exemplu de compus cu conductivitate puternică. Se disociază în ioni de sodiu și ioni de clor încărcați negativ în apă. Sulfatul de amoniu, clorura de calciu, acidul clorhidric, hidroxidul de sodiu, fosfatul de sodiu și azotatul de zinc sunt alte exemple de compuși cu conductivitate puternică, cunoscuți și sub numele de electroliți puternici. Electroliții puternici tind să fie compuși anorganici, ceea ce înseamnă că le lipsește atomi de carbon. Compușii organici sau compușii care conțin carbon, sunt adesea electroliți slabi sau sunt neconductivi.

Compușii care se disociază doar parțial în apă sunt electroliți slabi și conductori slabi ai unui curent electric. Acidul acetic, compusul prezent în oțet, este un electrolit slab deoarece se disociază ușor în apă. Hidroxidul de amoniu este un alt exemplu de compus cu conductivitate slabă. Când se utilizează alți solvenți în afară de apă, se schimbă disocierea ionică și, prin urmare, capacitatea de a transporta curentul. Ionizarea electroliților slabi crește de obicei odată cu creșterea temperaturii. Pentru a compara conductivitatea diferiților compuși din apă, oamenii de știință folosesc conductanța specifică. Conductanța specifică este o măsură a conductivității unui compus în apă la o temperatură specifică, de obicei 25 de grade Celsius. Conductanța specifică este măsurată în unități de siemens sau microsiemens per centimetru. Gradul de poluare a apei poate fi determinat prin măsurarea conductanței specifice, deoarece apa poluată conține mai mulți ioni și poate genera mai multă conductanță.

Compușii care nu produc ioni în apă nu pot conduce un curent electric. Zaharul sau zaharoza este un exemplu de compus care se dizolvă în apă, dar nu produce ioni. Moleculele de zaharoză dizolvate sunt înconjurate de grupuri de molecule de apă și se spune că sunt „hidratate”, dar rămân neîncărcate. Compușii care nu sunt solubili în apă, cum ar fi carbonatul de calciu, de asemenea, nu au conductivitate: nu produc ioni. Conductivitatea necesită existența particulelor încărcate.

Conductivitatea electrică necesită mișcarea particulelor încărcate. În cazul electroliților sau al compușilor ionici lichefiați sau topiți, particulele încărcate pozitiv și negativ sunt generate și se pot deplasa. În metale, ionii metalici pozitivi sunt aranjați într-o rețea rigidă sau o structură cristalină care nu se poate mișca. Dar atomii metalici pozitivi sunt înconjurați de nori de electroni care pot circula liber și pot transporta un curent electric. O creștere a temperaturii determină o scădere a conductivității electrice, care contrastează cu creșterea conductibilității de către electroliți în circumstanțe similare.