Apa sărată este cel mai cunoscut exemplu de soluție ionică care conduce electricitatea, dar înțelegerea de ce se întâmplă acest lucru nu este la fel de simplă ca efectuarea unui experiment acasă asupra fenomenului. Motivul se reduce la diferența dintre legăturile ionice și legăturile covalente, precum și la înțelegerea a ceea ce se întâmplă atunci când ionii disociați sunt supuși unui câmp electric.
Pe scurt, compuși ionici conduc electricitatea în apă deoarece se separă în ioni încărcați, care sunt apoi atrași de electrodul încărcat opus.
O legătură ionică vs. O legătură covalentă
Trebuie să cunoașteți diferența dintre legăturile ionice și covalente pentru a înțelege mai bine conductivitatea electrică a compușilor ionici.
Legaturi covalente se formează atunci când atomii împărtășesc electroni pentru a-și completa cochiliile exterioare (de valență). De exemplu, hidrogenul elementar are un „spațiu” în învelișul său exterior de electroni, deci se poate lega covalent cu un alt atom de hidrogen, ambii împărtășind electronii pentru a-și umple cojile.
Un legătură ionică funcționează diferit. Unii atomi, cum ar fi sodiul, au unul sau foarte puțini electroni în cochilia lor exterioară. Alți atomi, cum ar fi clorul, au cochilii exterioare care au nevoie doar de încă un electron pentru a avea o cochilie completă. Electronul suplimentar din acel prim atom se poate transfera în al doilea pentru a umple cealaltă coajă.
Cu toate acestea, procesele de pierdere și câștigare a alegerilor creează un dezechilibru între sarcina din nucleu și sarcina din electronii, oferind atomului rezultat o sarcină netă pozitivă (când se pierde un electron) sau o sarcină netă negativă (când una este câștigat). Acești atomi încărcați sunt numiți ioni, iar ioni încărcați în mod opus pot fi atrași împreună pentru a forma o legătură ionică și o moleculă electrică neutră, cum ar fi NaCl sau clorură de sodiu.
Observați cum „clorul” se transformă în „clorură” atunci când devine ion.
Disocierea legăturilor ionice
Legăturile ionice care mențin împreună molecule precum sarea obișnuită (clorură de sodiu) pot fi rupte în anumite circumstanțe. Un exemplu este când sunt dizolvat în apă; moleculele „se disociază” în ionii lor constituenți, ceea ce le readuce la starea lor încărcată.
Legăturile ionice pot fi, de asemenea, rupte dacă moleculele sunt topite la temperaturi ridicate, ceea ce are același efect atunci când rămân în stare topită.
Faptul că oricare dintre aceste procese conduce la o colecție de ioni încărcați este esențial pentru conductivitatea electrică a compușilor ionici. În stările lor solide, legate, moleculele precum sarea nu conduc electricitatea. Dar când sunt disociați într-o soluție sau prin topire, ei poate sa purta un curent. Acest lucru se datorează faptului că electronii nu se pot mișca liber prin apă (în același mod în care se desfășoară într-un fir conductor), dar ionii se pot mișca liber.
Când se aplică un curent
Pentru a aplica un curent unei soluții, doi electrozi sunt introduși în lichid, ambii atașați la o baterie sau la o sursă de încărcare. Electrodul încărcat pozitiv se numește anod, iar electrodul încărcat negativ se numește catod. Bateria trimite încărcarea către electrozi (în mod mai tradițional implicând electroni care se deplasează printr-un material solid conductiv) și devin surse distincte de încărcare în lichid, producând un electric camp.
Ionii din soluție răspund la acest câmp electric în funcție de încărcarea lor. Ionii încărcați pozitiv (sodiu într-o soluție de sare) sunt atrași de catod și ionii încărcați negativ (ioni de clorură într-o soluție de sare) sunt atrași de anod. Această mișcare a particulelor încărcate este o curent electric, deoarece curentul este pur și simplu mișcarea sarcinii.
Când ionii ajung la electrozii lor respectivi, ei câștigă sau pierd electroni pentru a reveni la starea lor elementară. Pentru sare disociată, ionii de sodiu încărcați pozitiv se adună la catod și preiau electroni din electrod, lăsându-l ca sodiu elementar.
În același timp, ionii clorură își pierd electronul „suplimentar” la anod, trimitând electroni în electrod pentru a finaliza circuitul. Acest proces este motivul pentru care compușii ionici conduc electricitatea în apă.
